双驳半主动升沉补偿及其在“世越”号打捞案例中仿真应用研究
2021-06-16张峰瑞侯交义李人志宁大勇弓永军
张峰瑞,侯交义,李人志, 宁大勇,弓永军
(大连海事大学 船舶与海洋工程学院,辽宁 大连 116000)
引言
随着海上运输业、工业等领域的充分发展,发生海上事故的风险也在不断提高,受到海上风浪与海水深度的制约,通常情况下打捞一艘大型沉船极为困难,为此,考虑将升沉补偿技术应用于大型船只的打捞中。
升沉补偿技术最早在20世纪70年代被提出[1],用于改善由海浪造成的母船运动对所提升负载的影响。升沉补偿系统可分为被动式(Passive Heave Com-pensation,PHC)、主动式(Active Heave Compensation,AHC)和半主动式(Semi-Active Heave Compensation,SAHC)三种。PHC系统承载力强但是补偿效率不高;AHC系统补偿效果好,但承载能力弱,且需要较大的供能设备;而SAHC系统结合两者优势,兼具大承载力和高补偿效率[2]。目前升沉补偿技术已取得一定研究和应用,HUSTER等[3]使用PHC系统投放和回收ROV,补偿效率68%;DO等[4]设计了一种基于干扰观测的AHC非线性控制器;QUAN等[5]在实验水池模拟深海ROV在不同深度下缆绳柔性对PHC和SAHC的拉力与位移影响;宋豫等[6]针对大吨位波浪补偿系统的相应滞后问题,提出了船用起重机SAHC系统的多状态反馈复合控制方法。然而,大吨位打捞工作通常需要多缆多船协同提升,升沉补偿的应用还相对较少。2001年核潜艇“库尔斯克”号打捞采用了26组液压同步提升AHC系统,通过船体倾角控制液压缸补偿提升钢缆的恒拉力[7];2017年采用PHC方案完成打捞的韩国“世越”号沉船[8],侯交义、张增猛等[9-10]仿真研究了沉船提升PHC系统的补偿特性,并设计了一种沉船同步提升升沉补偿试验平台。……
