舰船浮态快速调整控制技术现状与展望.pdf

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1、第42卷第4期2叭3年08月船海工程SHIP＆0CEANENGINEERINGV01．42No．4Aug．2013DOI：10．3963“issn．1671—7953．2013．04．032舰船浮态快速调整控制技术现状与展望李玮，王良武，曾勇(中国舰船研究设计中心．武汉430064)摘要：分析传统典型舰船浮态调整控制技术及气动式抗横倾系统优缺点，描述新型气动式抗横倾系统的基本组成和特点，介绍各种控制策略和算法，展望舰船浮态快速调整控制技术的发展趋势。关键词：舰船；浮态；抗横倾；控制技术中图分类号：U674．7文献标志码：A文章

2、编号：167l-7953(2013)04-0116埘船舶在海上航行时，如受到恶劣天气及大风浪的影响，会产生剧烈的横摇。横摇运动过大不但影响船舶的航行，还会对船上的设备及人员和货物产生影响。船舶的平衡控制问题一直是重要的研究课题。早期应用于实船的抗横倾系统大多为水泵驱动式和阀门切换式，它们在一定程度上满足了生产的需要，但是随着船舶朝大型化、高速化、智能化发展，传统抗横倾装置的局限性越来越突出‘1。。近年来我国在减摇鳍、减摇水舱、阻摇舵等方面的研究取得了一定的进展，但对于具有反应灵敏、可靠性好、易于控制操作等优点的高效的气动式抗横

3、倾装置的研究却非常有限，其原因是气动式抗横倾装置价格非常昂贵，还没有在世界上广泛的应用。1传统典型舰船浮态调整控制技术1．1阀门切换式主要由一台单向式水泵和一组阀门构成。平时水泵一直运行，在单边水舱循环。一旦横倾角超出系统设定的允许范围时，通过阀门的切换产生横倾力矩。其优点在于水泵及其控制回路简单，启动和切换速度较快，仅稍慢于阀的动作时间加上阀之间的动作时间差，亦需考虑“水锤”作用。当然，它也可以用另一种模式运行，即平时泵不转，阀关闭。一旦需要，相应的阀开启，泵启动，达到正浮，停泵关阀。2『。收稿日期：2013—03—28修回

4、日期：2叭3—06—29第一作者简介：李玮(1963一)，女，学士，高级工程师研究方向：舰船系统工程的研究和设计E-mail：wh701sm@163．(，om116图1所示系统由平衡水泵和电动三位四通阀组成。这一系统的关键设备是电动三位四通阀。该系统的优点是可以使用船舶本身配置的压载水泵或总用泵作为平衡水泵，一个泵损坏，另一个泵可以投入工作；只要改变三位四通阀中活塞的位置就能实现对水流方向的控制，因而较为可靠，反应速度也较快。缺点是三位四通阀较笨重，一个三位四通阀高度有2m左右。图l阀门切换式抗横倾系统(电动三位四通阀)图2由

5、平衡水泵、4个遥控蝶阀等设备组成。遥控蝶阀有a、b、c、d4只。2只布置在泵5的进口，2只布置在泵5的出口。工作时，要实现泵和a、b、c、d的联控。例如要使水流从左平衡水舱到右平衡水舱，必须关闭a、d阀，打开c、b阀。与第一种型式比较，它用4个遥控蝶阀代替了电动三位四通阀。该系统优点是可以使用船上的压载水泵或总用泵等设备作为平衡水泵；与三位四通阀比，比较简便，遥控蝶阀可以采用成熟的产品。缺点是要求4个蝶阀联控，若一个阀失控，工作就失常；在阀a、b、c：、d调整到所需位置时，泵才能开启，否则容易造成对蝶阀的冲击和损坏。由于这一原

6、因，从阀的位置调整到泵的启动，达到额定流量的相对时间要稍长一些。且由于泵启停频繁、流量大、电功率大，容易造成对电网的冲击。眦船浮态快速州整控制技术现状与展望——李玮．t良武．曾勇．横坝{‘感器．2．逗ji设，3．：毡戗．屿褊，J．"L力托耐；i5．泉：6．阀组，7．低位Jr天．8．1fj习船J提供图2阀门切换式抗横倾系统(4只蝶阀)1．2水泵驱动式水泵驱动式抗横倾装置主要是通过水泵调拨水进行横倾力矩的调配。水泵系统的主要优点在于：管路比较简单，对空间要求相对比较小，价格相对便宜，而且操作比较简单，无复杂的控制部件。缺点主要是由

7、于横倾力矩要求的平衡水量比较大，需要配置的泵的排量大，泵的电机也相应很大，而且抗横倾装置的运行工况决定了泵必须跟随横倾力矩的变化而频繁起停，对电网冲击较厉害，对电站容量有一定要求。而且所有设备和控制阀件都与海水接触，容易受海水腐蚀，整个设备的维修间隔相对比较短一些，设备可靠性相对差一些。水泵系统可分为单向泵及双向泵两种。3。图3是一台可逆转螺旋桨泵和一只遥控蝶阀“’卜啦水蛇，、}J蒯——一喽I、蛇I彼f，l_’、}一≮==一仁习凶Uu

8、出uIll因I口I————乡图3可逆转螺旋桨泵驱动式抗横倾系统这一系统的特点是把平衡水泵和换

9、向装置组合在一起，用一个可逆转的螺旋桨泵来代替。它的结构与一个侧推装置相似，只是螺旋桨叶是固定的。它的优点是简化了平衡装置，在左右平衡水舱之间只要用一个连通管，泵接在管路中间即可。这种泵的流量可达到1500m3／h。遥控蝶阀的作用是在可逆转平衡泵工作前打开，不工作时关闭。这种