Walidacja modelu liny stosowanego w sterowaniu ruchu wciągarki

• Autorzy: Grinke L. , Nowak A.

Warianty tytułu

EN

Validation of a rope model used in control of a winch motion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Modelowanie dynamiki urządzeń przeładunkowych na platformach wiertniczych i statkach wraz ze sterowaniem ich napędami, wymaga uwzględnienia ruchów bazy, wywołanych jej przemieszczaniem się i falowaniem morza. Ważnym zagadnieniem teoretycznym i praktycznym jest taki dobór funkcji napędowej wciągarki liny, aby zapewnić stabilizację ładunku, bądź jego przemieszczanie się po zadanej trajektorii. Wyznaczenie odpowiedniej funkcji obrotu wciągarki kompensującej ruch żurawia wywołanego ruchem bazy można sformułować jako zadanie optymalizacji dynamicznej, w rozwiązaniu którego, stosowany jest model dynamiki żurawia z liną i ładunkiem. W każdym kroku optymalizacji, dla każdego wariantu zmiennych decyzyjnych, definiujących funkcję określającą obrót bębna wciągarki, całkowane są równania ruchu rozważanego układu. Ich złożoność zależy przy tym od zastosowanej metody dyskretyzacji liny. Dlatego do dyskretyzacji liny autorzy proponują zastosowanie jednej z modyfikacji metody sztywnych elementów skończonych, w której pominięto podatność wzdłużną. Przeprowadzone obliczenia walidacyjne wskazują, że zastosowane metody cechują się dużą efektywnością numeryczną.

EN

Modelling the dynamics of handling equipment for offshore platforms and vessels, as well as control of their drives, requires consideration of the base movements caused by the vessel and waves. An important theoretical problem with significant influence on practice is the selection of drive functions of a winch drum which ensure stabilization of load or its motion according to the desired path. The problem of selecting the drive function of winch drum rotation which allows ship motion to be compensated can be formulated as a dynamic optimization task. The model of rope and load is described by a system of nonlinear differential equations. In each optimization step, for every combination of decisive variables describing drive functions, these equations should be integrated. The integration time depends on the method applied to discretize the rope. For this reason the authors suggest application of the modification of the rigid finite element method, which omits longitudinal flexibility. Validation calculations indicate that applied methods are numerically effective.

Słowa kluczowe

PL

urządzenia przeładunkowe; platforma wiertnicza; statek; wciągarka; lina; walidacja

EN

handling equipment; platform; ship; winch; rope; validation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 2190--2201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Grinke L.

• Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, Wydział Zarządzania i Transportu

autor

Nowak A.

• Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, Wydział Zarządzania i Transportu

Bibliografia

• 1. Adamiec-Wójcik I., Dynamics analysis of manipulators with flexible links. Ph.D. Thesis. Strathclyde University of Glasgow, 1992.
• 2. Adamiec-Wójcik I., Brzozowska L., Wojciech, S., Modification of the rigid finite element method in modeling dynamics of lines and risers. The Archive of Mechanical Engineering , 2013 Vol. 60 No. 3. pp. 409-429.
• 3. Adamiec-Wójcik I., Wittbrodt E., Wojciech S., Rigid finite element method in modelling of bending and longitudinal vibrations of ropes. International Journal of Applied Mechanics and Engineering, 2012, vol. 17, no. 3., p. 665-676.
• 4. Fritzkowski P., Kamiński H., Dynamics of a rope modelled as a multi-body system with elastic joints, Comput. Mech., 2010, 46, p. 901-909.
• 5. Irvine H.M., Cable Structures. MIT Press, 16, Cambridge, MA, 1981.
• 6. Leyko J., Mechanika ogólna (Theoretical Mechanics). WNT, Warszawa 1996.
• 7. Raman-Nair W., Baddour R., Three-dimensional dynamics of a flexible marine riser undergoing large elastic deformations. Multibody Syst. Dyn., 2003, 10, p. 393-423.
• 8. Szczotka M., Pipe laying simulation with an active reel drive. Ocean Eng., 2010, 37, p. 539-548.
• 9. Szczotka M., The rigid finite element method in modeling of nonlinear offshore system. Gdańsk Technical University Press, 2011 (in Polish).
• 10. Szczotka M., Wojciech S., Maczyński A., Mathematical model of a pipelay spread. The Archive of Mechanical Eng., 2007, 54(1), p. 27-46.
• 11.Wittbrodt E., Adamiec-Wójcik I., Wojciech S., Dynamics of flexible multibody systems. The rigid finite element method. Berlin, Springer, 2006.
• 12.Wittbrodt E., Szczotka M., Maczyński A., Wojciech S., Rigid finite element method in analysis of Dynamics of offshore structures, Berlin, Springer, 2013.
• 13.Wojciech S., Dynamics of planar linkage mechanisms with consideration of both flexible links and friction as well as clearance in joints. Łódź Technical University Press, Łódź Monographs No. 66, 1984 (in Polish).
• 14.Wojciech S., Adamiec-Wójcik I., Experimental and computational analysis of large-amplitude vibrations of spatial viscoelatic beams. Acta Mechanica, 1994, 106, p. 127-136.
• 15.Wojciech S., Adamiec-Wójcik I., Nonlinear vibrations of spatial viscoelatic beams. Acta Mechanica, 1993, 98, p. 15-25.
• 16.Wojciech S., Kłosowicz M., Nadolski W., Nonlinear vibration of a simply supported, viscoelastic inextensible beam and comparison of four methods. Acta Mechanica, 1990, 85, p. 43-54.