油田守护船减摇水舱设计

高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究的开题报告一、选题背景与意义随着科技的发展和社会的进步，船舶的性能和安全性要求越来越高。

船舶在航行过程中经常会遇到波浪，而波浪会对船只产生很大的作用力，导致船体产生剧烈晃动，这种晃动被称为“减摇”。

减摇是船舶设计中必须重视的问题，因为它不仅会影响航速和航行安全，还会对人员和货物产生不小的影响。

目前，市场上出现了一些船艇减摇系统，但其减摇效果无法满足高速船舶的需求，且实现成本较高。

因此，开发一种高性能的U型减摇水舱系统，对于提升船舶的减摇效果和航行安全具有重要意义。

二、研究目标和内容本研究的主要目标是设计一种高性能的U型减摇水舱系统，并研究其控制方法。

具体研究内容包括：1. 根据船舶的减摇需求和设计要求，设计合适的U型水舱系统，并进行流场仿真分析，优化系统结构和参数。

2. 研究U型水舱系统的动力学特性，分析其响应和影响，以及对船体的影响。

探究减摇水舱系统和船体的相互作用机理。

3. 针对U型水舱系统的特点，设计自适应控制策略，包括模型预测控制和模糊控制等方法，以实现高效的减摇效果。

4. 设计实验验证系统的性能，分析系统实际表现和仿真分析结果的差异。

三、研究方法和技术路线本研究采用理论分析和实验研究相结合的方法，以完成以上研究内容。

1. 理论分析。

通过建立数学模型和仿真分析，探究U型水舱系统的动力学特性和响应规律。

同时，结合船舶设计和减摇机理，优化系统结构和参数，提高减摇效果和航行安全性。

2. 实验研究。

设计实验验证U型水舱系统的性能，对实验结果进行数据分析，比较实验结果和理论仿真结果的差异，优化系统控制策略。

3. 技术路线。

本研究的技术路线主要包括U型水舱系统的设计与优化、系统动力学仿真分析、自适应控制算法设计、系统实验验证和数据分析等步骤。

四、预期结果和意义通过设计一种高性能的U型减摇水舱系统，并研究其控制方法，本研究的预期结果有：1. 实现高效的减摇效果和航行安全性，提高船舶的性能。

第23卷 第4期江苏船舶V o.l 23 N o .42006年08月JI ANG S U S H I P A ug .2006减摇水舱的设计应用吴炅东关键词 水舱 减摇装置 设计0 引言船舶在水面上的运动可以简化为一个刚体的自由运动,其最基本、最重要的运动是:纵摇、横摇、首摇、纵荡、横荡和垂荡。

对于船舶横摇的研究,其成果已在实际中运用多年,并发展出多种减摇装置,主要有4种:龙骨、减摇鳍、舵减横摇、减摇水舱。

减摇水舱作为其中一种重要的减摇装置,主要分为被动式减摇水舱、主动式减摇水舱和可控式减摇水舱3类。

其中被动式减摇水舱应用十分广泛,技术也已比较成熟。

被动式减摇水舱分为2类:自由液面水舱和U 形水舱如图1和图2所示,它们的减摇原理基本相同。

图1 被动式自由液面水舱1 减摇水舱的工作原理减摇水舱的基本工作原理是:通过控制减摇水舱内装载液体本身的运动来影响船的横摇,从而达到减轻船舶横摇的目的。

假设船的1个横摇周期为360 ,船的横摇起始点总是位于波浪运动后的90 相位。

如果能使减摇水舱内液体的运动作者介绍:吴炅东1992年毕业于武汉理工大学,现工作于金陵船厂,高级工程师。

收稿日期:2005-07-04与船的运动相同,则其舱内液体的运动也应该落后于船横摇运动90 相位,也就意味着减摇水舱内液体的运动与波浪运动相差180 相位。

因此,在这一瞬间,减摇水舱内水的运动与波浪运动相互抵消,减轻了波浪对船的作用,进而减轻了船的横摇。

如图3所示。

图2 被动式U 形水舱图3 减摇原理示意图2 被动式减摇水舱的设计思路设计中为了达到好的减摇效果,首先要确定水舱的外形尺寸。

水舱外形尺寸的设计在考虑了排水量、稳性和形状的基础上要尽量使其与船横摇运动的相位差达到90 。

这里有2个主要条件:(1)舱内水的固有频率应等于船横摇的固有频率。

(2)水舱内水的自由液面对船的横向初稳性高度的影响。

这2个主要条件代表了被动式减摇水舱设计时的两大要素:(1)减摇水舱的外形尺寸。

船舶减摇鳍/减摇水舱综合减摇试验装置研究的开题报告一、研究背景随着船舶吨级的不断增加和海上作业的多样化，船舶在大波浪、侧风等恶劣环境下的稳定性问题愈发严重。

其中，船舶摇晃问题是影响船舶稳定性、航行安全、船员工作和乘客舒适性的重要因素。

为了解决船舶摇晃问题，减摇措施被广泛使用，其中最常见的是减摇鳍和减摇水舱。

本研究旨在解决船舶减摇鳍和减摇水舱的减摇效果并比较两种减摇措施的优劣。

二、研究目的和内容本研究的目的是研究船舶减摇鳍和减摇水舱综合减摇试验装置的设计和建造。

同时，本研究还将围绕减摇鳍和减摇水舱进行实验研究，探讨典型条件下的船舶摇晃响应以及两种减摇措施的减摇效果。

本研究将重点阐述如下几个方面：1. 船舶减摇鳍和减摇水舱的基本原理和使用方法，比较两种减摇措施的优缺点。

2. 设计并建造一台综合减摇试验装置，包括减摇鳍和减摇水舱，以模拟真实船舶的摇晃情况和验证两种减摇措施的效果，同时对装置进行可靠性评估和优化改进。

3. 进行典型条件下的试验研究，详细记录船舶在不同海况下的摇晃响应和两种减摇措施的减摇效果。

利用实验数据分析效果，得到减摇鳍和减摇水舱的优点。

三、研究方法和技术路线1.文献调研：通过文献及网络资料调研的方法获取关于减摇鳍和减摇水舱的相关信息，并对减摇措施的优劣进行比较。

2.试验设计：通过模拟真实海况，设计一系列试验，记录并分析船舶在不同海况下的摇晃响应和两种减摇措施的减摇效果，研究减摇鳍和减摇水舱的适用条件和优点。

3.设计试验装置：根据实验需求设计并建造一台综合减摇试验装置，用于测试两种减摇措施的减摇效果。

4.实验数据处理：采集试验数据并进行处理，绘制出相关图表，根据数据分析研究减摇鳍和减摇水舱的优缺点，最终得出结论并提出改进意见。

四、研究意义本研究可以为解决船舶摇晃问题提供一种新思路，同时为船舶减摇领域的研究提供了理论和实验指导。

通过分析两种减摇措施，为船舶设计和使用提供依据，进一步提高船舶的安全性和稳定性。

8000KW海洋救助船减摇水舱工程设计研究的开题报告一、研究背景近年来，随着全球海上事故和灾害的频繁发生，海洋救助船的需求量不断增长。

然而，在救援和救助过程中，船舶摇晃幅度大、稳定性差等问题也日益凸显，严重影响了救援的效果和救援人员的安全。

因此，研究如何减小海洋救助船的摇晃幅度，提高其稳定性，成为了当前有关海洋救援领域的研究热点之一。

二、研究目的本文旨在通过对8000KW海洋救助船减摇水舱工程的设计研究，探索一种有效的减小船舶摇晃幅度、提高其稳定性的方案，从而为提升海洋救援船的安全性和救援能力提供一种可行的技术支持。

三、研究内容和技术路线（一）研究内容1.分析海洋救助船摇晃的原因和特点；2.研究减摇水舱在海洋救助船中的应用原理和工作机制；3.根据海洋救助船的使用环境和技术要求，设计一套适合海洋救助船应用的减摇水舱方案；4.通过仿真和试验分析，验证减摇水舱方案的减摇效果和稳定性。

（二）研究技术路线1.文献资料调研：通过查阅相关文献，了解国内外海洋救助船减摇技术的研究现状和应用情况，为工程设计提供理论依据和基础数据。

2.理论模型和仿真模型建立：对海洋救助船的船体、减摇水舱、沉底泵等部件进行建模，通过数学模型对船舶航行时的各种力学作用进行仿真分析，为减摇水舱的设计提供依据。

3.减摇水舱方案设计：根据船舶的使用环境和技术要求，设计一套适合海洋救助船应用的减摇水舱方案，确保减摇效果和稳定性。

4.试验验证与分析：通过实际的海上试验和数据分析，验证减摇水舱的减摇效果和稳定性是否符合设计要求，同时对方案进行优化和改进。

四、预期成果通过对8000KW海洋救助船减摇水舱工程设计研究，预计可以获得以下成果：1.对海洋救援船摇晃的原因和特点有较深入的理解。

2.提出一种适用于海洋救援船的减摇水舱方案，并验证其减摇效果和稳定性。

3.积累相关技术数据和经验，为进一步推广和应用提供参考。

五、研究前景本文通过对8000KW海洋救助船减摇水舱工程设计研究，为减小船舶摇晃幅度、提高其稳定性提供了一种切实可行的技术支持。

船舶的减振水舱设计引言：轮船航行时，如果所受波浪冲击力的频率接近轮船左右摇摆的固有频率，可能使轮船倾覆，造成船毁人亡的惨剧。

为保证轮船及乘客的安全，如何减少船体振动就成为了重中之重。

减少船体振动的方法有四种：1.安装船必龙骨。

2.安装癸形稳定器。

3.设置减震水舱。

4.设置防止纵震的水舱。

大多数由波浪冲击引起的翻船事故，都是由于波浪冲击引起了船舶横向震动，达到共振而导致翻船。

而设置减震水舱，可以减少船只的横向震动。

故本文主要介绍船舶的减振水舱的设计。

关键词：受迫振动，共振，固有频率，减振水舱一、受迫振动的条件受迫振动也称强迫振动．在外来周期性力的持续作用下，振动系统发生的振动称为受迫振动．这个“外来的周期性力”叫驱动力(或强迫力)．物体的受迫振动达到稳定状态时，其振动的频率与驱动力频率相同，而与物体的固有频率无关．由受迫振动的定义可以看出，要使物体发生受迫振动，必须要有“驱动力”对其进行持续的作用，才可以使该物体发生受迫振动。

二、驱动力与受迫体相位关系对共振的影响物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动，这种周期性的外力称为策动力。

如果外力时按简谐振动规律变化，那么稳定状态时的受迫振动也是简谐振动，此时，振幅保持恒定，振幅的大小与策动力的频率和原振动系统无阻尼时的固有振动频率以及阻尼系数有关。

1.受迫振动的动力学方程和稳定解设质量为m的质点，在弹性力-kX，阻力-γdx/dt，和强迫力cos作用下作受迫振动，其运动的微分方程式为+2β+X=hcos（1）其中=，2β=，h=，β为阻尼常数，为系统固有频率，为强迫力的振幅，为强迫力的圆频率。

根据微分方程的理论，方程（1）的解为X = Acos（t+α）+cos（+）（2）稳定解为X = Acos（+）（3）其中A =（4）= arctan（5）2.共振分析由（4）式可知，当强迫力F的圆频率=时，振幅A出现极大值，显然，β越小，共振时圆频率越接近于系统固有圆频率，振幅A也越大，x-关系曲线越陡峭。

在船舶的研究中，船舶的横摇是一个重要方面。

横摇的研究大致上从两个方面开展，一个是线性研究，一个是非线性研究。

本文拟设计出一种简便的船舶减摇装置，通过采用线性计算方式来检验装置的可行性。

首先是建立船舶的模型，在此基础上加载环境载荷，计算船舶在加减摇装置和未加减摇装置两种状态下的横摇响应算子，通过计算对比响应算子来检验减摇装置的效果。

首先用MOSES 软件建立船舶模型，初始状态下以静水面为XOY 平面，以船舶的方向为X 方面，垂直轴为OZ 轴。

坐标的建立符合右手定则，然后加载环境载荷，如表1所示。

（海洋石油工程（青岛）有限公司，青岛 266520）摘　要：随着船舶工业技术的飞速发展，船舶在航行中，过大的横摇对航速和安全性的影响最大。

如何减小船舶的横摇问题，一直是船舶研究的一个重点。

于是，设计了一种在大型油轮行进过程中的一种减摇装置——桶式船舶减摇装置。

该装置是在船舶两侧增加桶式的放入海水的水罐，通过增加惯性矩和阻尼矩，以增大稳定力矩。

关键词：减摇桶 横摇 减摇装置 响应算子表1　海洋环境条件水深有义波高波普风速风向流速流向31m4mJonswap7.7m/s180/150 deg1.73m/s180/150 deg1　桶式减摇装置的设计原理船舶的固有周期的余弦函数，横摇的幅值出现周期性变化。

当波浪周期、船舶周期和减摇桶的周期相等时达到共振，幅值最大。

所以，设计减摇装置的原理就是减少共振。

T B =T θ=T W （1）式中：T B 为波浪周期；T θ为船舶横摇固有周期；T W 为桶的固有周期。

船舶的固有周期是固定的，桶的振动周期滞后于船舶的波倾角90°。

船舶共振即T B =T θ时，船的横摇角滞后波倾角90°；当T θ=T W 时，由于波倾角的滞后，波浪力矩和桶的扰动力矩抵消，以便起到减少横摇的目的。

响应算子是船舶在运动过程中单位波幅上的运动传递，可以简单认为是幅值的放大倍数。

响应算子可写为：i()(,,)Re (,)e t R t A H ωϕωβωβ+ =⋅⋅（2）(,)i tan RE IMIM RE H H H H a Hωβϕ=+=（3）式中：A 为遭遇波波幅，m ；β为浪向角，deg ；ω为波频，rad/s ；t 为时间，s ；H (ω,β)为响应算子；φ为响应滞后于简谐波的相位角，deg 。

减摇水舱嵌入式控制系统的设计与开发的开题报告一、选题背景减摇水舱是船舶上的一个重要系统，主要用于控制船舶在大海上受到风浪作用时的晃动。

在海上航行中，船体会受到外部浪涌的影响，导致船体摆动、晃动等不稳定状态，严重影响船员的工作和船舶的安全。

因此，减摇系统是船舶上不可或缺的一部分。

目前，减摇水舱系统的控制多采用模糊控制、PID控制、自适应控制等方式，在控制精度和可靠性上还有待提高。

本课题将研究减摇水舱嵌入式控制系统的设计与开发，以提高控制精度和可靠性，为船舶的安全航行提供保障。

二、研究目的本研究旨在设计一种基于嵌入式系统的减摇水舱控制系统，并通过实验验证其控制精度和可靠性。

三、研究内容1. 减摇水舱控制系统的功能需求分析2. 选用嵌入式控制系统的原因及嵌入式平台的选择3. 减摇水舱嵌入式控制系统的软件模块设计4. 减摇水舱嵌入式控制系统的硬件设计5. 减摇水舱嵌入式控制系统的仿真分析6. 减摇水舱嵌入式控制系统的实验验证及结果分析四、研究方法1. 系统需求分析：采用需求工程方法进行需求分析2. 嵌入式平台选择和硬件设计：选择目前市场上比较成熟的嵌入式系统，进行相关硬件设计3. 软件模块设计：采用面向对象设计方法，设计减摇水舱控制系统的软件模块4. 仿真分析：采用Simulink工具进行系统仿真分析5. 实验验证：选取适当的试验船进行实验，并进行实验数据分析五、预期成果1. 设计出一种准确可靠的减摇水舱嵌入式控制系统2. 对减摇水舱控制系统进行详细需求分析及模块设计，提高控制精度和可靠性3. 通过实验验证控制系统的可靠性、稳定性和控制精度4. 开展相关的学术论文和专利申请六、进度安排本课题预计用时1年，按以下进度安排：第1-2个月：文献调研及系统需求分析第3-4个月：嵌入式平台选择及硬件设计第5-6个月：软件模块设计及仿真分析第7-9个月：实验验证及数据分析第10-12个月：论文撰写及专利申请七、参考文献1. 熊明德, 陈明华. 基于嵌入式系统的减摇水舱控制研究[J]. 安全, 健康, 环境, 2017(04):23-24.2. 蒋轶，邱卫国，刘建新等.减摇控制算法的研究[J].宁波海事学院学报, 2007,19(1):35-38.3. 李建飞. 基于STM32F407的减摇水舱控制系统设计[D]. 吉林大学, 2019.4. 薛秀丽. 基于ARM微处理器的减摇水舱控制系统设计[D]. 吉林大学,2014.。

油田守护船减摇水舱设计张亚明【摘要】为提高油田守护船上船员生活的舒适性和安全性,提升船舶的作业效率,要求船舶具有较好的耐波性.以某油田守护船为例,通过为其设计矩形减摇水舱,减小船舶的横摇幅值,适当增大横摇周期,减少甲板上浪,提升船舶的耐波性.阐述矩形减摇水舱的力学模型和设计原理,并根据设计原理给出该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计方案;通过减摇水舱模型试验和船模水池试验,论证减摇水舱对提升船舶耐波性的真实有效性.通过在船舶试航过程中对减摇水舱系统数据进行收集,证明该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计是成功的.【期刊名称】《船舶与海洋工程》【年(卷),期】2019(035)001【总页数】7页(P31-37)【关键词】耐波性;横摇幅值;减摇水舱;船模试验;试航数据【作者】张亚明【作者单位】上海振华重工(集团)股份有限公司,上海 200125【正文语种】中文【中图分类】U663.85;U674.20 引言油田守护船是集拖航、起抛锚、供应、油田守护、救助和服务等多种功能于一体的远洋船，一般工作于无遮蔽海域，工作环境受风、浪、流的影响较大。

上海振华重工（集团）股份有限公司（以下简称“振华重工”）承接有某型6500HP（1hp=735.49875W）油田守护船的设计、建造合同，由于其2014年建造交付的某型15000HP三用工作拖船的减摇水舱效果不佳，在试航时遭遇7级大风，横摇角度过大，导致船舶出现甲板物资掉落海中、甲板上浪严重等现象，因此在6500HP油田守护船设计前期，拟选用可自动调节液面减摇水舱系统优化减摇效果，将船舶的减摇角度和减摇周期控制在最佳范围内，提升船员的舒适度和船舶的作业效率，保障船舶作业时人员和设备的安全[1]。

本文针对6500HP油田守护船可自动调节液面减摇水舱系统的设计方案，采用水池模型试验和计算预报的方法评估减摇水舱的性能；根据实船试航数据，真实客观地评估减摇水舱的性能和水舱设计方案的可行性。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。