计及稳性控制的大型结构物滑移装船调载研究

论文摘要

滑移装船是平台导管架和平台组块等大型结构物施工过程的重要环节,该技术是利用绞车系统将大型结构物平稳地牵引到驳船上,取代了传统采用浮吊的施工方法,大幅度地降低了成本。目前,国内的结构物滑移装船都是由技术人员靠简单的工具现场检测潮汐变化以及结构物移动距离,通过这些参数计算出驳船的调载水量,指挥整个拖拉工程,该方法存在着多种误差和不确定的因素,给施工过程带来了安全隐患。论文在对驳船受力进行了系统分析的基础上,将自动测量技术和软件集成技术应用到驳船控制,通过调载水量计算模型和稳性控制模型由程序自动判断压载水舱调节水量的大小,进行水位的调节,并对滑移装船的位移进行实时监测,提高了滑移装船的安全性、可靠性和自动化程度,有着非常重要的工程实用价值和应用背景。本文主要的研究内容包括:1.根据对结构物施工工艺过程的研究,分析了不同大型结构物形式滑移装船过程的设计以及环境因素对滑移装船的影响;依据船舶的静力学理论,为船舶建模的提供了理论依据。2.根据装船过程驳船受力分析建立了自动调载控制中调载水量计算的数学模型,根据船舶稳性的相关原理建立了稳性控制模型,完善了调载水量的计算。3.进行了计算机平衡控制系统硬件的设计。系统以工控机为控制系统的核心,采用RS485网络进行通讯,由弦振式应变测量系统、潮位传感器、激光测距仪等组成数据采集系统。4.开发了平衡控制系统软件,建立了系统设备、驳船和大型结构物的信息数据库,并开发了检测控制模块、通讯模块和数据处理模块。5.进行了实验仿真,通过比较结构物滑移装船在不同工况下的计算数据,对平衡控制系统及其稳性控制进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 大型结构物滑移装船技术的发展背景
• 1.2 开发滑移装船平衡控制系统的意义
• 1.3 计算机在船舶中的应用
• 1.4 课题的提出
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 滑移装船的静力学原理及施工过程
• 2.1 平衡控制系统的船舶静力学理论
• 2.1.1 船舶的坐标系
• 2.1.2 船舶的浮性
• 2.1.3 自由液面的补偿
• 2.2 滑移装船施工过程
• 2.2.1 滑移装船施工工艺
• 2.2.2 滑移装船作业过程优化与控制
• 第三章自动调载原理及调载水量的计算
• 3.1 自动调载原理模型
• 3.2 压载水系统的组成及功能
• 3.3 调载水量的计算
• 3.3.1 建立数学模型
• 3.3.2 压载水应用调节模型
• 第四章 滑移装船的稳性控制模型
• 4.1 初稳性
• 4.1.1 稳心及稳心半径
• 4.1.2 初稳性
• 4.1.3 稳性校验
• 4.2 滑移装船的稳性控制模型
• 4.2.1 稳性控制模型
• 4.2.2 计算实例
• 4.3 稳性控制模型实例
• 第五章 结构物滑移装船平衡控制系统
• 5.1 平衡控制系统的功能
• 5.2 平衡控制系统的构成
• 5.2.1 数据采集系统
• 5.2.2 计算机接口
• 5.2.3 计算机通讯
• 5.2.4 现场总线技术
• 5.2.5 执行系统控制
• 5.3 系统软件开发
• 5.3.1 软件系统构成
• 5.3.2 数据管理
• 5.3.3 功能模块
• 第六章 实验结果及软件验证
• 6.1 仿真实验系统
• 6.1.1 仿真模型设计
• 6.1.2 仿真实验系统
• 6.2 实验结果
• 6.3 结论
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 硕士期间科研及发表论文情况
• 致谢