为了降低海浪波动对无人船的影响，设计一种带有隔振系统的波浪自适应无人船，并对其减振性能进行分析。对隔振系统的主要参数，即相对阻尼系数和固有频率进行求解。将无人船简化为四自由度动力学模型，并根据牛顿第二定律求出模型的运动微分方程。以随机海浪理论得出3级海况下波高曲线作为输入信号，通过Matlab软件的Simulink模块搭建求解模型，对浮筒位移、工作平台的位移和横摇运动进行仿真计算，通过对比分析研究得到波浪自适应无人船具备良好的减振性能。
To reduce the impact of wave fluctuations on unmanned boats, a wave-adaptive unmanned boat with a vibration isolation system is designed and its vibration reduction performance is analyzed. The main parameters of the vibration isolation system, namely the relative damping coefficient and the natural frequency, are solved. The unmanned boat is simplified into a four-degree-of-freedom dynamic model, and the motion differential equation of the model is derived according to Newton’s second law. Taking the wave height curve under the third-level sea state obtained by the random wave theory as the input signal, the solution model is built and solved by using the Simulink module of Matlab software. The displacement of the floating cylinder, the displacement of the working platform and the rolling motion are simulated and calculated. By comparing and analyzing, it is found that the wave-adaptive unmanned boat has good vibration reduction performance.
2024,46(6): 98-103 收稿日期：2023-04-02
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2024.06.017
分类号：U662
基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFC140510）；中国大洋矿产资源研究开发协会项目（DY135-E2-4-06）
作者简介：宋新城(1996-),男,硕士研究生,研究方向为数字化设计及虚拟样机技术
参考文献：
[1] 孙松, 孙晓霞. 对我国海洋科学研究战略的认识与思考[J]. 中国科学院院刊, 2016, 31(12): 1285-1292.
[2] 聂玲, 张玲玲. 无人船艇关键技术及未来发展趋势[J]. 船舶物资与市场, 2022, 30(7): 12-14.
[3] 赵亮, 王芳, 白勇. 水面无人艇路径规划的现状与挑战[J]. 船舶工程, 2022, 44(4): 1-7+48.
[4] 朱宝星, 于复生, 梁为, 等. 无人式水面航行器的国内外发展趋势[J]. 船舶工程, 2020, 42(2): 20-23.
[5] 方中华, 褚宏宪, 冯京, 等. 无人船艇在海洋地质调查中的应用及展望[J]. 海洋地质前沿, 2020, 36(3): 72-77.
[6] BAI X G, LI B H, XU X F, et al. A Review of current research and advances in unmanned surface vehicles[J]. Journal of Marine Science and Application, 2022, 21(2): 47-58.
[7] 陈映彬. 无人船发展现状及其关键技术综述[J]. 科学技术创新, 2019(2): 60-61.
[8] 曹娟, 王雪松. 国内外无人船发展现状及未来前景[J]. 中国船检, 2018(5): 94-97.
[9] 常继强, 蒲进菁, 庄振业, 等. 无人船在海洋调查领域的应用分析[J]. 船舶工程, 2019, 41(1): 6-10+78.
[10] 蒲进菁, 刘涵, 江云华, 等. 无人船现状及发展趋势综述[J]. 海洋信息, 2020, 35(1): 6-11.
[11] 李积德. 船舶耐波性[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2007.
[12] 王小东, 周宇英, 刘丽. 随机海浪下的波浪发电装置浮体横摇运动仿真[J]. 系统仿真学报, 2014, 26(10): 2326-2329+2334.
[13] 赵珂, 李茂华, 郑建丽, 等. 基于波浪谱的三维随机波浪数值模拟及仿真[J]. 舰船科学技术, 2014, 36(2): 37-39.
[14] 肖飞. 基于随机海浪理论的海上浮动平台运动分析[J]. 机械制造与自动化, 2014, 43(6): 156-157+165.
[15] 郭惜久, 程翔. 随机海浪模型仿真[J]. 四川兵工学报, 2010, 31(8): 134-136.
[16] 张泽鹏, 李洋, 徐海升. 四自由度汽车振动模型分析[J]. 时代汽车, 2018(301): 118-119.
