船用起重機吊重減搖控制方法及仿真研究

王旭輝 曹旭陽 王殿龍

大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院 大連 116024

0 引言

船用起重機作為海洋工程船舶的核心裝備之一，廣泛用于水上吊裝、貨物轉(zhuǎn)運、深海采礦和勘探等領(lǐng)域，受海浪環(huán)境的影響，在海上作業(yè)時吊重會產(chǎn)生劇烈的搖擺，導(dǎo)致吊重?zé)o法精確定位，極大降低了工作效率。因此，本文針對船用起重機吊重的搖擺問題進(jìn)行機械減搖系統(tǒng)設(shè)計，建立減搖補償機構(gòu)并對其進(jìn)行仿真分析研究，對船用起重機在實際作業(yè)中的安全性及高效性具有十分重要的意義[1]。

鑒于對于船用起重機在海上作業(yè)的重要性，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量理論研究，并且很多減搖裝置的設(shè)計也被應(yīng)用到實際中。目前，針對起重機的減搖裝置有很多，其中主要的減搖裝置有機械式、電子式、被動阻尼式和主動式等[2]。機械式減搖裝置根據(jù)能量轉(zhuǎn)化原理，通過機械方式消耗吊重擺動的能量，采用減小吊物的動能或增加系統(tǒng)剛性的方法來實現(xiàn)減搖效果[3]。電子式減搖裝置的工作原理是通過各種傳感器和檢測元件測量吊重擺動的角度及角速度，對測量數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行分析反饋，進(jìn)而調(diào)節(jié)起重機的運行狀態(tài)，減弱吊重的擺角[4]。被動阻尼式減搖裝置結(jié)構(gòu)簡單，即利用液壓油的阻尼效果消耗吊重的動能[5]。主動式減搖裝置是在被動阻尼式減搖裝置的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)被動式減搖裝置的結(jié)構(gòu)，建立電液伺服系統(tǒng)，從而完成主動的減搖控制[6]。

本文在機械式減搖裝置的基礎(chǔ)上對船用起重機的吊臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，安裝吊盤式減搖裝置及卷筒，建立恒張力液壓控制系統(tǒng)，通過對牽引索張力的控制拉緊吊盤，從而減小吊物的搖擺運動。……