基于AMESim与ADAMS联合仿真技术的减摇鳍液压系统仿真研究

　　减摇鳍是一种可以减小舰船在风浪中横向摇摆的装置1。实际的减摇鳍系统是一个集机、电、液于一体的复杂机电装置,其中每个部件、子系统都是由相 应学科领域的零部件组成,这些部件、子系统相互作用,组成一个有机的整体。多学科领域系统和复杂多体系统之间的相互作用导致很难在单一的软件平台中进行仿 真。为了得到复杂系统整体性能的准确仿真结果,采用多领域联合仿真。作者用AMESim与ADAMS仿真软件对减摇鳍进行机、电、液系统的联合仿真,为减 摇鳍的优化设计、技术改造提供了理论依据及虚拟实验平台。

　　1　减摇鳍系统的结构研究

　　减摇鳍系统是提高船舶耐波性的一整套自动控制系统,依靠液压随动系统推动鳍进行同步运动,达到舰船在风浪中减小横向摇摆的目的。它的机械部分由 机翼型的鳍、鳍轴、摇臂等组成,液压部分由驱动油缸、电液伺服阀等组成,通过液压油缸推拉摇臂实现减摇鳍的运动,图1为减摇鳍液压及机械系统示意图。由于 减摇鳍要绕鳍轴往复运动,所以液压缸活塞杆的换向运动十分频繁。要在规定时间内完成控制信号指定的运动并保证其运动平稳,研究减摇鳍运动过程的动态特性是 十分必要的。

　　2　减摇鳍系统的建模

　　2·1　机械系统的建模

　　鳍与舵都是一种机翼型的控制翼面,它们有许多共同的地方,特别是在敞水中,鳍和舵的各种水动力特性是一样的,舵所具有的特性同样适用于鳍。因此选择使用最广泛的NACA系列减摇鳍,其展弦比a=0·85,单鳍面积为3·6m2 [1]。根据敞水鳍的扭矩公式:

8·23m/s 时,计算求得减摇鳍负载力矩的函数来定义轴心处的单向力矩输入作为海浪对鳍的扰动力矩。利用三维实体建模软件SolidWorks建立系统的三维实体模型 ———鳍[2]。将SolidWorks生成的文件导入ADAMS软件中。然后根据实际减摇鳍机械系统的情况定义材质、轴心,并添加重力、旋转约束副、单 向力矩、阻尼、两个油缸、活塞杆、单向力等。ADAMS根据设定自动产生减摇鳍系统的机械系统部分,如图2中的ADAMS部分。

　　2·2　液压系统的建模

　　减摇鳍液压系统由两个驱动油缸组成,为阀控液压系统,在对鳍轴摇臂的相互推拉作用过程中,油缸可视为理想双出杆对称液压缸。假定:阀为理想零开 口四通滑阀, 4个节流窗口是匹配和对称的。节流窗口处的流动为紊流,液体压缩性的影响在阀中予以忽略。阀具有理想的响应能力。供油压力ps恒定不变,回油压力为 p0=0。