船舶泵控式抗横倾系统的设计与抗横倾验证

宫尚军，张磊,2，姚兴田，朱志松

(1.南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226019；2.约克大学 拉松德学院机械工程系，加拿大 多伦多 M3J1P3)

近年来，由于船舶和航运行业的飞速发展，船舶设计日益朝大型化、自动化趋势发展[1]。船舶在港作业时，由于装卸载货物不规范导致船体稳定性下降进而引发船体倾覆的事件频发[2]，因此控制船舶的平衡具有重要的研究意义。船舶抗横倾系统是船舶装卸载货物时保持船体横向平衡的重要设备[3]，主要通过压载水的调节产生与船舶横倾相反的力矩来调节船舶平衡。已有的被动式U型减摇水舱[4]，由于只能在有限的波浪频率范围实现减摇作用，存在局限性。Siemens公司根据其原理研制出主动式U型减摇水舱[5]，但是由于该装置采用大功率鼓风机需要消耗大量的能量，增加了使用成本。德国英特灵公司研制出一种气动式抗横倾系统，广泛应用于世界上百艘的各类船舶，中国的“中铁渤海1号”和“粤海铁1号”都安装此抗横倾系统，日本IHI公司经过几十年的试验生产出成型的抗横倾系统[6]。有学者在气动式抗横倾系统中采用积分分离的控制算法[7]，取得了良好的抗横倾效果。有学者将PID控制算法与模糊控制理论相结合使得气动式抗横倾系统满足良好的性能要求[8]。

综上所述，国内外研究机构和学者对调节船舶平衡的减摇水舱和气动式抗横倾系统进行了研究，而尚少见对于泵控式抗横倾系统的研究。泵控式抗横倾系统因其结构简单、所占空间小、调控方便等优点可以很好地进行船舶平衡的调控。……