海上廊桥在作业时由于受到风、浪、流等载荷的扰动会产生较大摇摆,极大地降低了作业安全。针对该问题设计一种具有运动补偿能力的三自由度海上廊桥试验台。文章首先建立不规则海浪模型以及海上廊桥的运动学数学模型,基于朗格朗日法建立了该试验台的动力学模型,应用Adams对试验台进行动力学仿真与分析,并搭建试验台进行试验研究,试验结果验证了三自由度稳定廊桥试验台设计合理具有良好的运动补偿效果。
During operation, the offshore gangway will sway greatly due to the disturbance of loads such as wind, waves, and currents, which greatly reduces the safety of the operation. Aiming at this problem, a three-degree-of-freedom offshore gangway test bench with motion compensation capability is designed. The article first establishes the irregular wave model and the kinematics mathematical model of the offshore gangway. A dynamic model of the experimental rig is established based on the Langrangian method, and Adams was used to simulate and analyze the dynamics of the test rig, and set up a test bench for experimental research. The experimental results verify that the design of the three-degree-of-freedom stable gallery bridge test bench is reasonable and has a good motion compensation effect.
2025,47(2): 101-106 收稿日期:2024-2-23
DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2025.02.017
分类号:U664.4+3
基金项目:国家重点研发计划项目(2022YFB4300802);国家自然科学基金资助项目(52101396);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(3132023510)
作者简介:邱建超(1997 – ),男,硕士,助理工程师,研究方向为工程设计、动力机械试验
参考文献:
[1] DAI X, SONG S, XU W, et al. Modal space neural network compensation control for Gough-Stewart robot with uncertain load[J]. Neurocomputing, 2021, 449: 245-257.
[2] 吴彦岐. 基于船舶运动预测的六自由度稳定平台[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2022.
[3] 杜黎童, 荆学东, 王旭飞, 等. 基于并联稳定平台的火炮跟踪仿真研究[J]. 火力与指挥控制, 2023, 48(2): 154-160.
[4] 马小腾. 舰载雷达稳定平台构型设计及结构优化与误差补偿研究[D]. 秦皇岛: 燕山大学, 2022.
[5] 许猛. 并联三自由度船载稳定平台稳定控制研究[D]. 大连: 大连海事大学, 2020.
[6] 郭明轩. 海上廊桥试验台的设计与减摇试验研究[D]. 大连: 大连海事大学, 2021.
[7] 戴元风. 舰载并联稳定平台的姿态控制研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2021.
[8] 奚瑞. 基于三自由度稳定平台的海上廊桥结构设计研究[D]. 大连: 大连海事大学, 2020.
[9] 吉阳, 王虎, 陈海泉, 等. 船用起重机减摇装置液压系统设计与试验研究[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2019, 42(8): 1041-1046+1076.
[10] 邱建超, 牛安琪, 仇伟晗, 等. 3_UPU/PU_RRP海上稳定廊桥运动学建模与仿真[J]. 舰船科学技术, 2023, 45(1): 78-82.
[11] JOHN J C, 贠超. 机器人学导论[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006.
[12] QIU J, QIU W, NIU A, et al. Modeling and analysis of offshore gangway under dynamic load[J]. Journal of Marine Science and Engineering, 2023, 11(1): 77.
[13] NIU A, WANG S, SUN Y, et al. Dynamic modeling and analysis of a novel offshore gangway with 3UPU/UP-RRP series-parallel hybrid structure[J]. Ocean Engineering, 2022, 266: 113122.
[14] 顾永凤, 邱广庭. 基于ADAMS的船用浮式起重机补偿装置平台运动学分析与研究[J]. 广州航海学院学报, 2018, 26(3): 9-13+23.
[15] 邱建超, 陈海泉, 仇伟晗, 等. 船载串并混联海上稳定廊桥动力学建模与分析[J]. 中国造船, 2023, 64(1): 146-160.
[16] 孔令富, 张世辉, 肖文辉, 等. 基于牛顿—欧拉方法的6-PUS并联机构刚体动力学模型[J]. 机器人, 2004, 4(5): 395-399.
[17] 张青云, 赵新华, 刘凉, 等. 空间刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真[J]. 机械设计, 2020, 37(4): 61-66.
[18] 丁祝顺. 载荷稳定平台高精度稳定控制技术研究[D]. 长沙: 国防科技大学, 2021.
[19] 王磊. 基于减摇陀螺的海上引桥平台稳定性研究[D]. 镇江: 江苏科技大学, 2021.