破冰船减摇水舱装置控制方式研究.pdf

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1、Research破冰船减摇水舱装置控制方式研究何磊，杨东升(海军驻沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室，上海200129)摘要：通过对破冰船减摇水舱工作原理和水道控制阀工作环境的研究，比较了各种工作方式的特点。以破冰船的计算为例，选择适合可控被动式减摇水舱水道控制阀的驱动方式，并设计了此方式下的运动模式和控制方法。关键词：水道控制阀；液压驱动；角度控制；电位计中图分类号：U664．1文献标志码：ADOI：10．16443／j．cnki．31—1420．2015．03．013StudyonControlMethodofAnti-rollingTankDeviceforIcebreakerH

2、ELei，YANGDong—sheng(NavyRepresentativesOficeinHudong—ZhonghuaShipbuilding(Group)Co．，Ltd．，Shanghai200129，China)Abstract：Throughstudyonworkingprincipleofanti—rollingtankforicebreakerandworkingenvironmentofwaterchannelcontrolvalve，characteristicsofvariousworkingmodesarecompared．Takingcalculationofice

3、breakerastheexample．drivingmodesuitableforchannelcontrolvalveincontrollabpassiveanti—rollingtankisselected,andthemethodsofmotionandcontrolunderthisdrivingmodeaedesigned．Keywords：waterchannelcontrolvalve；hydraulicdrive；anglecontrol；potentiometer0引言水滞后船舶横摇90。(图1)，也就是水舱内的水稳定力减摇水舱装置是一种能够减轻船舶横摇角度的装矩与波浪

4、干扰力矩方向相反，相当于减小了波浪干扰置[1]，在船舶上的应用已有百余年的历史，我国在此方力矩，减小了船舶横摇角度。面的研究起步不是很晚，但实际装船应用的可控被动八式减摇水舱刚刚起步没多久。目前可控被动式减摇水舱产品主要有水道控制和气阀控制类，国内的减摇水／i舱装置主要为水道控制类[24。。本文以某破冰船减摇水蕊~．mF．舱的设计为例研究可控被动式减摇水舱的控制方式。／、＼1概述可控被动式减摇水舱的工作原理是利用船舶的“双共振”原理，即船舶横摇滞后波浪90。，水舱内的图1减摇原理图作者简介：何~(1982—1，男，本科。从事轮机：程专业研究工作。I■■镕》m61机电设备2015／3减摇原理

5、应用的前提和关键是水舱内水震荡的固。=l555有频率与船舶横摇固有频率基本相同，水道控制类减根据扭矩计算公式可知水流对主轴产生的扭矩摇水舱的水道控制阀就是为了调节减摇水舱内水震荡为：的固有频率。水道控制阀就是在减摇水舱下部通道加T=FI=855Nm上阻尼挡板(图2)，通过阻尼挡板的转动改变下部通道在具体选择驱动方式时需要考虑以下几方面因的截面积从而控制水的流量，达到调节水舱固有周期素：以适应不同海况的目的。本文主要讨论研究水道控制提供驱动力：气动设备工作压力一般为0．3MPa~阀如何转动挡板和改变通道截面积的方式。1．0MPa，压力较低，且气动装置结构尺寸不宜过大，所以无法满足扭矩要求，不

6、能使用在该水道控制阀上；液压设备提供此扭矩时需要液压压力小，漏油的可能性就比较小，而且设备体积小，重量轻，比较适合使用在该水道控制阀上；电动设备在附加减速装置后扭矩能够达到，但驱动速度较慢，同时增加了设备体积和重量，可以使用在该水道控制阀上。动作时间：因某新型破冰船上减摇水舱适用的横摇周期最小为7s。气动驱动速度很快，2s~3s便可完成水道控制阀旋转90。的动作，可以采用；电动设备驱图2水道控制阀基本结构图动的水道控制阀旋转90。需要约24s，也就是需要3～4个横摇周期，无法满足快速反应调节机制，不适合采2转动方式的研究和选择用；液压设备驱动的水道控制阀旋转90。则需要约5s～减摇水舱水道

7、控制阀的阻尼挡板处于水舱下部通6s，在一个横摇周期内便可调节到位，适合采用。道中，挡板主轴伸出甲板位于外部舱室中。要转动挡维护保养和节能环保：气动设备使用空气为工作板就需要在主轴上施加一定的扭矩，一般施加扭矩的介质，清洁环保、处理方便、维护简单，工作时以气方式有气动、液压和电动。三种驱动方式比较：气动瓶储存能量，无需频繁使用动力源，能耗较低；液压设备主要为气缸，速度快，工作介质清洁，处理方便，设备利用蓄能器储存能量，能耗