基于模糊PID控制的飞船返回舱打捞水平姿态补偿系统研究

为提高高海况飞船返回舱打捞成功率与安全性,介绍了一种舷侧柔性打捞系统方法原理。针对救助母船运动对拦截臂打捞稳定安全性问题,提出了一种以吊机变幅油缸为执行机构控制拦截臂横摇运动方法,采用传统PID控制方法和模糊PID控制方法分别对打捞水平姿态补偿系统进行模型试验研究,模型试验系统的横摇运动通过摇摆台模拟实现。结果显示:采用传统PID控制受电液比例换向阀反向死区的影响,变幅油缸缩回延时不能及时补偿而严重影响打捞效率,而模糊PID控制能改善控制性能,模型试验系统具有响应速度快、运行稳定可靠特点,模拟六级海况下补偿精度达到±1.3°,能满足高海况打捞要求。该理论方法和试验数据可为原型样机的控制优化设计提供参考。     

重力式网箱浮架结构的动力响应特性研究

利用离岸网箱进行水产养殖近年来受到了越来越多的重视,离岸区域海况条件恶劣,浮架结构的安全性对于网箱的设计具有极其重要的意义。为研究网箱浮架结构在动态波浪荷载作用下的动力响应,采用有限元法利用PIPE单元建立了浮架的数值模型,并根据物理模型试验结果对该数值模型进行验证,发现有限元模型的计算结果与模型试验结果吻合较好。基于该模型,重点分析了网箱的连接构件数量和个别锚绳发生断裂对浮架动力响应的影响,得到了浮架结构连接处的应力值、变形值以及浮架的变形模式图。结果显示,数值模型能较好地模拟网箱浮架的受力和运动响应;连接构件数量增加时,浮架的应力和变形将会减少;当下游同侧两根锚绳同时断裂时浮架应力和锚绳力最小。研究表明,动力特性是结构优化分析的重要依据,24套连接构件的浮架应优先使用。     

飞船返回舱高海况打捞设备电液控制系统

飞船返回舱高海况打捞设备是我国载人航天工程着陆场系统海上应急救生的重要设备,是解决恶劣海况条件下飞船返回舱的打捞方法和系统装备协调控制问题。通过系统研究与试验,完善了打捞方法与系统装备。系统采用现代液压传动与计算机PLVC编程控制,设计系统报警与故障诊断功能,通过集中监控系统,解决了复杂系统内各种设备的协调操作与自动控制问题;通过电气、液压与CAN-Bus通讯技术的集成,满足了恶劣海况条件下打捞返回舱的各系统设备安全运行和高可靠性的要求。系统设备经过了多次模拟返回舱打捞试验,验证了该项目打捞方法合理可行,系统设备安全可靠。     

700—900KW双船底拖网渔船绞纲机液压系统分析

本文是对茂名市大功率双船底拖网渔船液压绞纲机液压系统进行的实船作业调查分析。在此基础上，结合大功率双船底拖网渔船的作业特点，对液压系统进行了改进设计。通过装船三年多的使用证明，该系统适合南海渔场十级以下强风的各种海况捕捞作业。     

履带式滩涂贝类采收机设计与试验

针对环渤海地区滩涂贝类养殖产业贝类采收环节缺少机械化采收设备，人工采收贝类劳动强度大、作业效率低、作业环境泥泞等问题，设计了一款履带式滩涂贝类采收机。整机采用液压双联泵进行液压动力的分配，并通过液压系统仿真软件AMESim对整机液压动力系统进行仿真模拟；根据滩涂养殖贝类的生物特性、地质特点和作业需求，设计挖掘传送装置，采用固定式挖掘铲和振动筛进行贝泥沙混合物的挖掘与筛选，通过液压缸的伸缩调整采收机作业深度；基于各个机构和液压元件的分布，设计履带式底盘。通过实地试验，完成样机的性能测试。结果显示：试验地区采收机的最佳工艺参数为作业速度0.15 m/s,振动筛转速380 r/min,振动筛筛面倾角12°,可实现满足农艺要求的滩涂贝类无水化和浅水化机械化采收作业。研究表明，履带式滩涂贝类采收机具有较好的稳定性，且在提高工作效率、降低劳动强度等方面效果显著，具有较好的推广应用前景。     

发光的拖网浮子

进行发光拖网浮子的试验,目的是设想在底拖网上装置一些光源,以提高底拖网夜间作业的捕捞效率。这个项目的研究是从1978年开始的,当时由广州市塑料二十二厂协助我们试制了14个有机玻璃浮子,随后作了生产性试验,1979年针对过去试验中存在的密封不过关等问题,就浮子的设计和加工技术作了一些改进,当年9月由我市蛇口渔业一大队在北部湾进行生产性试验,效果良好。一、浮子原料     

系泊方式对深水养殖网箱动力特性影响研究

针对一种三角形高密度聚乙烯深水养殖网箱,该研究基于有限元法建立了波浪流作用下网箱动力响应计算模型,并通过开展模型比尺1∶15的水池试验,分析比较了网箱在纯波、波流组合条件下动力响应的计算结果与试验数据,两者相对误差均在10％以内.在此基础上,考虑原型网箱海况数据,将波流要素值取为:波高(H)4～6m、周期(T)9 s、...     

日本已用人造卫星遥测渔海况

<正> 利用人造卫星遥测渔海况,日本经过6年研究,现已进入实用阶段。并预定在1986年发射装有渔海况收集装置的海洋卫星MOS。运用遥感技术,不但能掌握广阔无垠的海洋,及时地处理海洋情报。尤其对发展海洋渔业能起很大作用。目前,日本已设立     

远海钢质养殖平台锚泊模型试验研究

为保证钢质养殖平台在远海恶劣海况下的安全性,对养殖平台锚泊方案进行风、浪、流水池模型试验论证。根据模型试验的相似准则,采用养殖平台与模型几何相似、水池流体动力相似、非定常流动相似、模型缆绳与实体满足弹性相似的条件。通过试验,测出在不同大小和方向的风、浪、流作用下每根缆绳的受力值,以及养殖平台模型的运动状态、位移和方向。结果显示:在横风、横浪和横流(均为90°)工况下,缆绳受力最大,最大值为114.96 k N,垂荡和橫摇运动量最大,垂荡最大值7.99 m,橫摇最大值12.25°;在斜风、斜浪和斜流(均为45°)工况下,纵摇运动量最大,最大值为8.4 m;波浪越高,缆绳受力也越大,养殖平台运动量也变大。研究表明:与船级社指南对比,在各个工况下,该养殖平台锚泊方案符合船级社系泊指南要求。     

水流作用下自升降式张力腿网箱水动力学特性试验研究

自升降式张力腿网箱因其在水流作用下能够下潜到水中,具有在恶劣海况条件下,避免海水表面的风浪冲击,降低网箱系统被破坏风险的优点,具有良好的市场前景.根据田内准则,运用水槽模型试验方法,研究了周长60 m,网高16 m张力腿网箱在水流作用下的缆绳张力、网箱下潜深度、容积损失率与流速的关系.结果显示:张力腿网箱缆绳张力随流速...     

基于模糊PID的拖网渔船升沉补偿系统研究

拖网渔船在作业中往往会受到风浪起伏产生升沉运动,进而影响捕捞效率与安全.为消除渔船升沉运动带来的影响,设计了一种基于模糊PID控制器的液压缸式升沉补偿器自动调节装置.首先分析主动液压缸式升沉补偿方案原理,以阀控非对称缸位置控制系统为研究对象,建立了数学模型,设计了模糊PID控制器,在Matlab/Simulink中搭建...     

Dynamic analysis of an array of semi-rigid “sea station” fish cages subjected to waves

The dynamic behaviour of an array of 6 × 6 semi-rigid “sea station” fish cages is studied under the effect of waves. The semi-rigid sea station system is discretized into a lumped mass model, that is used as the dynamic simulation model. The tension in the mooring lines of the mooring system is obtained in the time domain for different wave directions. The rotations of three degrees of freedom of each semi-rigid sea station under different wave directions are analysed, and the spectral density function of the mooring tension is obtained by Fast Fourier Transform of the time domain response. The results provide a basis for the design of the semi-rigid sea station system and have a certain guiding significance for the specific engineering practice.     

波浪作用下筏式养殖结构的动力分析

针对筏式养殖设施结构的特点,基于有限元商业软件ANSYS对其进行数学建模,通过数值计算,对不同位置浮标与吊笼的位移和最大锚绳力进行分析。数值模拟研究表明,筏式养殖设施整体结构在波浪作用下呈现周期性的运动趋势,但并未发生浮标或吊笼相互缠绕的现象,说明此筏式结构在波浪作用下能够安全使用。不同位置的浮标与吊笼,由于受到锚绳与筏绳相互牵引的作用,其位移随时间变化的趋势有所不同。两侧锚绳受力变化周期与波浪周期基本一致,迎浪侧锚绳受力明显大于背浪侧,锚绳力最大值约为1000 N。研究结果表明,通过对比不同的波浪工况条件,发现各个浮标和吊笼在水平与垂直方向的位移幅度均随着波高的增加而增大,且垂直方向位移幅度大于水平方向。     

水流作用下筏式养殖设施动力响应的数值模拟

利用有限单元法建立了水流作用下筏式养殖设施动力响应的数学计算模型,通过数值求解对浮标和吊笼结构的最大位移以及锚绳受力进行分析。计算机模拟结果表明,筏绳在水流作用下产生明显的变形,其形态变化与实际基本相符。当流向一定时,浮标和吊笼的最大位移值以及左右两侧的锚绳受力均随流速的增加而增大。其中,浮标最大位移值7.6m,吊笼最大位移值9.6m。当流速一定时,浮标和吊笼的最大位移值与右侧锚绳受力随着来流角度的增加而增大。左侧锚绳力受来流方向变化影响不明显,其最大值为3 780N。     

基于FUNWAVE-TVD模型的离岸养殖围网内外波浪场数值模拟研究

本研究利用完全非线性Boussinesq数值模型FUNWAVE-TVD耦合多孔介质模型,建立了模拟围网波浪场的数值模型。将计算结果和实验数据进行对比分析,验证了该模型计算规则波在穿过网箱后传播过程的准确性。进一步研究了波高和周期等因素对围网内外波浪场特性的影响,探讨了围网波浪场特性与这些水动力因素的内在联系。结果显示,离岸养殖围网的存在使波浪场背浪侧出现衰减,波高衰减率受波浪周期影响较大,最大波高衰减达到93.3%。同时,较低频规则波的波高衰减区域呈辐射状趋势扩散,并随着波浪进一步传播,最大波高衰减位置开始向两侧扩散,围网背浪侧的波高衰减程度减小,波高有恢复趋势,而高频波浪的波高衰减区域则较为集中。本研究可为实际海域桩网围护的位置和构造提供分析依据。     

BP神经网络在渔船航行安全预警中的应用

渔船在海上航行时由于船体自身结构或者海面风浪等不利因素的影响,时常处于潜在的威胁当中。为了研究渔船在海洋环境中可能会遭受的风险,采用基于BP神经网络算法,对渔船吨位、发动机功率、渔船材质、渔船船龄以及渔船所处海面风等级、海面浪等级等6个预警指标要素构成的渔船预警模型进行评估,最终确定渔船在海上航行时的风险等级。在构建风险预警模型中使用了400个渔船事故案例,将训练样本按照数量划分为多个级别进行验证。预警模型结果与实际值比较显示,模型的正确率为79.76%~83.62%,其中在训练样本数为测试样本数的0.75倍时,模型精度最高。研究表明,基于BP神经网络的渔船风险预警模型的评估结果与渔船实际事故状态基本相符。该模型的建立为渔船海上航行提供了安全保障。     

On a wave dissipation method for offshore aquaculture areas

This paper describes a proposed flexible floating structure to provide a method of wave dissipation for an aquaculture area. The structure is mainly made of net-tubes which are filled with floating balls. A number of ways of placement for the flexible structure have been investigated in hydraulic model studies and the results are presented in this paper. From these studies it is concluded that if a certain number of rows of these floating structures are connected with proper spacings, then the complex floating structure will serve as a good wave sheltering system for an offshore aquaculture area.     

基于数字孪生技术的平面渔网破损检测方法研究

为防止渔网破损造成养殖鱼类逃逸,有必要对网衣进行破损检测。为了克服人工检测劳动强度大且效率低下的缺点,实现渔网的精准实时监测,本研究提出了一种基于数字孪生的网衣破损检测方法,可利用传感器代替人工监测。该方法首先从渔网的数值仿真模型获取大量的仿真传感数据,然后将数据用于人工神经网络的训练与测试,最后生成可进行网衣破损识别的数字孪生体。数字孪生体可根据传感器监测到的数据来判断网衣是否发生破损。在数值模拟中,考虑各种波浪条件以及网衣的破损情况。在训练人工神经网络中,将有效波高Hs、谱峰周期Tp以及横纲竖纲的拉力值作为输入变量,将网衣完整状态以及破损状态作为输出。经过测试分析,该识别模型根据传感器数据识别网衣是否破损的平均准确率为94.32%,由此可见,数字孪生技术能准确检测到渔网的损坏,可以作为网衣破损检测的一种新方法。     

应用两种不同的波浪理论计算方形网箱水平波浪力

运用莫里森(Morison)和库兹涅佐夫(Kuznetsov)的计算方法对方形网箱及其构件受到的水平波浪力特性进行分析,分别依据正弦波和司托克斯二阶波理论,导出相应水平波浪力的迭加计算公式,并把计算结果与两种尺寸的网箱水槽试验进行对比验证。结果显示,正弦波理论计算值与试验值平均误差分别为11．19％和13．67％,二阶波计算平均误差分别为11．03％和13．87％,表明两者计算结论的差异性和计算方法的可行性。在波长、周期、波高和水深分别为150m、10．2s、10m、40m情况下模拟计算实物网箱水平波浪力,其二阶波受力峰值范围比正弦波的要窄、波谷值曲线要平坦,两者波浪力计算相差达8．70％,并且相差率与波高、波长成正比例关系,与水深成反比例关系,从而说明不同的波浪水域环境下应用不同波浪理论计算具有重要意义。     

海带收获转运装置设计

为实现海带收获转运机械化,减轻海带收获人员的作业强度,通过改进现有海带养殖筏架模式,将海带苗绳首尾依次连接成串,便于海带机械化收获转运,在此基础上设计并试制回转伸缩齿爪式收获转运试验装置。采用单元数值算法对海带收获过程中成串海带苗绳张力及拖拽力进行计算与分析,对照分析不同苗绳拖拽角度对转运装置运行状态的影响。计算分析和台架试验结果显示:海带收获转运装置拖拽附着养成海带苗绳结合点张力为1290 N,当拖拽海带苗绳起吊角≤15°时,伸缩齿爪无法挑起苗绳,易发生脱绳现象;当拖拽海带苗绳起吊角>15°时,伸缩齿爪可依次挑起海带苗绳,海带能够顺利经过转运装置,达到海带收获转运的目的;回转伸缩齿爪式收获转运装置台架试验运行情况良好,齿爪顺序伸缩机构可有效解决收获转运过程中海带缠绕齿爪的关键问题。液压系统设计采用叠加式液控单向阀,可解决油管泄漏吊臂快速下降的问题,提高系统的安全性。试验研究表明,回转伸缩齿爪式收获转运技术是可行的,可为海上试验打下扎实的基础。