Для заказа доставки работы

воспользуйтесь поиском на сайте http://www. /search. html

НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ

имени адмирала Макарова

На правах рукописи

Дубина Марина Александровна

УДК 629.584

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ СПУСКОПОДЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ

Специальность 05.08.03 – Конструирование и постройка судов

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук

Научный руководитель

Галь Анатолий Феодосьевич

кандидат технических наук, доцент

Перший примірник дисертації

ідентичний за змістом з іншими

примірниками дисертації.

Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради Д 38.060.02

д. т.н., професор І.

Николаев – 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 6

ВВЕДЕНИЕ 7

РАЗДЕЛ 1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВ 17

1.1. Спускоподъемные операции на море и современные спускоподъемные устройства 17

1.2. Анализ зарубежных и отечественных современных спускоподъемных устройств и выявление тенденций их развития. 29

1.3. Обзор публикаций по теме исследования. 40

Выводы по разделу 1. 49

РАЗДЕЛ 2. Концепция проектирования конструкции механической системы слежения спускоподъемного устройства и выбор критерия оптимизации 51

2.1. Постановка задачи определения главных элементов механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата в общем виде. 51

2.2. Концепция расчета параметров механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 56

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2.3. Проектирование оптимальной механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата с использованием обобщенного критерия. 59

2.3.1. Формулировка обобщенного предела отклонения. 62

2.3.2. Формулировка обобщенного критерия. 64

2.3.3. Анализ формулы обобщенного критерия. 67

2.4. Анализ обобщенного критерия механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 68

Выводы по разделу 2. 75

Раздел 3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПОИСКА ГЛАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТИМАЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ Системы слежения СПУСКОПОДЪЕМНОГО УСТОЙСТВА 76

3.1. Поиск главных элементов оптимальной механической системы слежения спускоподъемных устройств (общая постановка задачи) 76

3.2. Внешние силы (факторы), действующие на функционирование механической системы слежения спускоподъемного устройства. 83

3.3. Расчет гидродинамического сопротивления ПА при спуске и подъеме с учетом присоединенной массы забортной воды.. 86

3.3.1. Расчет гидродинамических сил при расположении поднимаемого подводного аппарата вблизи свободной водной поверхности и у твердых стенок. 90

3.3.2. Учет гидродинамических сил при расположении подводного аппарата на свободной водной поверхности. 92

3.3.3. Расчет гидродинамических сил, действующих на подводный аппарат при подъеме со свободной поверхности воды. 96

3.4. Учет ветрового волнения. 97

3.5. Учет качки судна-носителя спускоподъемного устройства. 100

3.6. Определение перемещений точки крепления спускоподъемного устройства на палубе судна-носителя. 101

3.7. Задачи функционирования механической следящей системы спускоподъемного устройства подводного аппарата. 104

3.8. Задача определения экономического показателя механической системы слежения спускоподъемного устройства. 106

3.9. Решение задач оптимизации главных элементов механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 107

3.10. Применение аналитического моделирования при исследовании механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 117

Выводы по разделу 3. 121

РАЗДЕЛ 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ ИЗ УСЛОВИЯ ЗАДАНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАДАЧ 122

4.1. Формулировка задач функционирования механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 122

4.2. Задача компенсации вертикальных колебаний судна-носителя спускоподъемного устройства подводного аппарата. 123

4.3. Расчетная схема механического привода слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата с вертикальными канатами. 124

4.4. Расчетная схема инерционного компенсатора вертикальных колебаний судна-носителя спускоподъемного устройства ПА на волнении (пассивного типа) 132

4.5. Независимые переменные и ограничения задачи оптимизации механической следящей системы.. 135

4.5.1. Математическая модель устройства компенсации колебаний при спуске и подъеме подводного аппарата. 137

4.5.2. Постановка внешней задачи проектирования устройства компенсации колебаний подводного аппарата при его спуске и подъеме. 140

4.5.3. Синтез оптимального механического устройства компенсации колебаний подводного аппарата при его спуске и подъеме. 141

Выводы по разделу 4. 147

РАЗДЕЛ 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ СПУСКОПОДЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА ПОДВОДНОГО АППАРАТА 148

5.1. Выбор целевой функции задачи оптимизации параметров механической следящей системы компенсации колебаний подводного аппарата. 148

5.2. Дискретный поиск оптимальных параметров механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 153

5.3. Методы решения задачи оптимизации параметров механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 154

5.4. Градиентный метод Давидона-Флетчера-Пауэлла. 162

5.5. Алгоритм задачи определения оптимальной механической следящей системы спускоподъемного устройства подводного аппарата по комплектующим элементам 165

5.6. Численный пример расчета оптимальной механической системы слежения спускоподъемного устройства подводного аппарата. 168

Выводы по разделу 5. 177

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 179

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 182

ПРИЛОЖЕНИЕ А. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ СУДНА-НОСИТЕЛЯ СПУСКОПОДЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА 194

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. МЕТОДЫ ПОИСКА ОПТИМУМА СОСТАВА КОМПЛЕКТУЮЩИХ ЭЛЕМНТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ СПУСКОПОДЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА ПОДВОДНОГО АППАРАТА 199

Б.1. Методы прямого поиска оптимального значения функции нескольких переменных 199

Б.2. Градиентные методы поиска оптимального значения функции нескольких переменных. 206

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Методика проектирования конструкции МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ спускоподъемного устройства ПОДВОДНОГО АППАРАТА 210

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. РАСЧЕТ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ СПУСКОПОДЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА ПОДВОДНОГО АППАРАТА ПО КОМПЛЕКТУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТАМ 216

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Протоколы и Акты внедрения 218

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСВМП	автоматическая система выбора момента подъема
АЧХ	амплитудно-частотная характеристика
ВК	водолазный колокол
ГУ	главное управление
ГУМС	Главное управление метеорологической службы
ДФП	метод Давидона-Флетчера-Пауэлла
НИС	научно-исследовательское судно
НПА	необитаемый подводный аппарат
ОПА	обитаемый подводный аппарат
ПА	подводный аппарат
ПКБ	проектно-конструкторское бюро
ППА	привязной подводный аппарат
СПУ	спускоподъемное устройство
ТВК	транспортировочная водолазная камера
ЦНИИ	Центральный научно-исследовательский институт
ЭВМ	электронно-вычислительная машина

ВВЕДЕНИЕ

Освоению Мирового океана и его континентального шельфа уделяется все больше внимания, как в области практической добычи нефти, газа так и твердых ископаемых таких как, например, железомарганцевых конкреций. Объемы добываемого биологического и минерального сырья океана постоянно возрастают. Роль океанотехники в мировой экономике постоянно увеличивается. Обеспечение эксплуатации научных и промышленных объектов океанотехники на большой глубине требует усовершенствования глубоководной техники. Сегодня наиболее широкое применение в океанотехнике получили такие технические средства как подводные аппараты разных типов, водолазные колокола и т. п. [110]. Отдельное место в процессе эксплуатации таких объектов занимает спуск их или подъем на палубу судна-носителя в условиях (порой повышенного) волнения моря. Если сами технические средства освоения океана имеют достаточную степень надежности и безопасности, то методология оптимального проектирования спускоподъемных устройств (СПУ) для этих объектов разработаны недостаточно и требуют дальнейшего развития и усовершенствования. Это необходимо особенно в части механической системы слежения за перемещениями объекта подъема/спуска во время отрыва от волновой поверхности и входа в нее соответственно.

Не всегда СПУ для подводных аппаратов предусматривается в период проектирования судна. Сегодня зачастую они устанавливаются на судах ранее не предназначенных для обслуживания подводной техники.

В связи с этим для устройств спуска и подъема объектов океанотехники на палубу судна-носителя особо важным является создание оптимальных механических систем слежения за положением объекта на ветровой волне относительно объекта подъема/спуска. Это единственно известный путь преодоления трудностей спуска и подъема привязных объектов, в том числе подводных аппаратов, в условиях нерегулярного волнения моря.

Во время спуска и подъема технических устройств в зоне пересечения границы "вода – воздух" на них действуют динамические нагрузки внешней среды и воздействия от качки судна-носителя объекта океанотехники.

Спецификой проектных решений задачи слежения в каждом конкретном случае является применение конструктивных схем, различного набора исполнительных механизмов гидро - и электродвигателей, гидропневмоаккумуляторов, газовых баллонов, пневмо - и гидроцилиндров и т. п., которые имеют различные массо-габаритные и стоимостные характеристики. Существует ряд таких типовых схем. Известны три традиционные схемы рычажного, гидрополиспастного и электромеханического типов. Оценка каждого практически осуществимого варианта состава комплектующих элементов связана со значительными затратами времени и ограничением финансовых средств на проектные разработки.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5

Основные порталы (построено редакторами)