Компенсация влияния поперечной качки судна на глубину погружения неавтономного подводного объекта с использованием судового спускоподъемного устройства

• Автор: Радченко, Дмитрий Витальевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГЛУБОКОВОДНЫХ РАБОТ

1.1. Математическое описание нерегулярного морского волнения

1.2. Вертикальная качка судна, расположенного лагом к волне.

1.3. Бортовая качка судна, расположенного лагом к волне.

1.3.1. Определение АЧХ бортовой качки.

1.3.2. Расчет статистических характеристик.

1.3.3. Определение вертикальной составляющей перемещения грузового блока спускоподъемиого устройства под действием бортовой качки.

1.3.4. Моделирование бортовой качки во временной области.

1.4. Совместное действие вертикальной и бортовой качки.

1.5. Выводы.
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ТРОСПОДВОД 1ЫЙ ОБЪЕКТ
2.1. Динамические процессы в системе тросподводный объект
2.2. Аппроксимации передаточных функций звена трос подводный объект.
2.3. Наклонные кабельтросы
2.4. Выводы.
3. КОМПЕНСАЦИЯ КОЛЕБАНИЙ СУДНА В СПУСКОПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ
3.1. Судовое спускоподъемное устройство с функцией управления глубиной погружения подводного объекта.
3.2. Спускоподъемное устройство с амортизирующей лебедкой, установленной на подводном объекте.
3.3. Судовое спускоподъемное устройство с амортизирующей лебедкой с подъмноопускной стрелой.
3.4. Выводы.
4. САУ АМОРТИЗИРУЮЩЕЙ ЛЕБЕДКОЙ С ПОДЪМНООПУСКНОЙ СТРЕЛОЙ
4.1. Определение структуры САУ.
4.2. Определение параметров регулятора амортизирующей лебедки.
4.3. Неопределенность объекта.
4.4. Устойчивость САУ
4.5. Качество САУ.
4.6. Чувствительность управления.
4.7. Неопределенность объекта, обусловленная влиянием троса.
4.8. Устойчивость САУ с длинным тросом.
4.9. Качество САУ с длинным тросом.
4 Чувствительность управления САУ с длинным тросом.
4 Выводы.
5. ВЛИЯНИЕ НЕЛИНЕЙНОСТЕЙ В САУ АМОРТИЗИРУЮЩЕЙ ЛЕБЕДКИ С ПОДЪЕМНООПУСКНОЙ СТРЕЛОЙ
5.1. Выбор мощности двигателя амортизирующей лебедки
5.2. Влияние механических потерь в амортизирующей лебедке и их компенсация.
5.3. Влияние ограничений по моменту и скорости двигателя на работу САУ амортизирующей лебедкн
5.4. Выводы.
Заключение
Список литературы


Дополнительной сложностью при решении задачи синтеза САУ глубиной погружения ПО является то, что ОУ «трос — ПО» имеет распределенные параметры, и при его описании используются трансцендентные функции. В процессе синтеза САУ АУ нужно определить ее структуру, метод расчета параметров регулятора, обеспечивающих устойчивость и высокую эффективность работы при любой интенсивности волнения, длине троса и значительном отклонении параметров ПО и троса от номинальных. Оценить эффективность работы АУ следует путем определения статистических характеристик системы «судно - АУ - трос - ПО». Разработать способ компенсации влияния качки судна-носителя на глубину погружения ПО с использованием судового АУ. Разработать методику определения параметров АУ, структуры САУ АУ и параметров ее регулятора. Оценить эффективность работы АУ путем определения статистических характеристик в системе судно-трос-ПО. Морское волнение имеет хаотический характер: следующие одна за другой волны отличаются по форме, амплитуде и периоду. Такое волнение называется нерегулярным, его рассматривают как случайный вероятностный процесс. Так как волнение проходит стадии зарождения, развития и затухания, то оно является случайным нестационарным процессом. Для коротких интервалов времени, в пределах от нескольких десятков минут до нескольких часов, волнение можно рассмагривать как стационарный эргодический процесс. Такой подход значительно упрощает математическое описание как самого волнения, так и результатов его воздействия на различные объекты, в частности, качки судна. Основными статистическими характеристиками, соответствующими общепринятой математической модели нерегулярного морского волнения [4, 9-], являются плотность распределения волновых ординат, их дисперсии, спектральная плотность и корреляционная функция. В большинстве практических приложений волнение считают двухмерным: гребни воли имеют бесконечную длину, волны распространяются в направлении, перпендикулярном гребням, сохраняя параллельность. Такое волнение задаётся направлением волн по отношению к рассматриваемому объекту и спектральной плотностью. Реальному волнению лучше соответствует трехмерная модель, которая учитывает суперпозицию бесконечно большого числа плоских волн, распространяющихся в различных направлениях. Этому способствует также близость результатов расчёта, выполненных для основных видов качки судна, при воздействии как двумерного, так и трёхмерного волнения. Поэтому ниже будет использована только двухмерная модель волнения. Считается, что ординаты волнения ? Установлено, что при большой глубине моря, когда она, по крайней мере, в десять раз превосходит среднюю высоту волн, распределение высоты волн к подчиняется закону Рэлея. Закон Рэлея относится к процессам ? В отечественной практике интенсивность волнения определяется по высоте волны с обеспеченностью (вероятностью превышения) 3%, которая обозначается /г3о/о (табл. Таблица 1. Зависимость /! К((т) = ±]с(0Ы + т)ат при Т-> СО, (1. Т- время наблюдения за отдельной реализацией процесса ф). Спектральная плотность характеризует распределение мощности случайного процесса по частоте составляющих его колебаний. Используя (1. Эта зависимость позволяет оценить точность аппроксимации спектральной плотности. Кроме того, следует обязательно учитывать, что спектральная плотность случайной стационарной функции есть функция неотрицательная при любом значении частоты. С помощью спектральной плотности ординат волнения можно получить спектральные плотности скоростей 5^(й>) и ускорений ? Узким считается спектр, у которого є < 0,4, при этом распределение амплитуд и высот волн точнее следует закону Рэлея. В противном случае спектр называется широким. С приближением є к единице распределение экстремумов лучше определяется сначала законом Райса, а затем нормальным законом [4, ]. Из большого числа форлтул, предложенных исследователями для математического описания спектральной плотности волнения, лучше согласуется с результатами натурных исследований группа так называемых экспоненциальных спектров [4, 9-].