一种波浪中的船舶动力定位运动建模方法研究 被引量：28

1

作者 李文魁 张博 +2 位作者 田蔚风 陈永冰 周永余 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1051-1054,共4页

船舶动力定位是在船舶低速条件下对航向和位置进行控制,控制效果受海浪干扰的影响较大。考虑具有修正PM波谱的长峰不规则浪,基于海浪幅值响应算子(RAO)研究了船舶在海浪中的六自由度运动预报模型。以船舶定点保持模式为例,采用船模实验... 船舶动力定位是在船舶低速条件下对航向和位置进行控制,控制效果受海浪干扰的影响较大。考虑具有修正PM波谱的长峰不规则浪,基于海浪幅值响应算子(RAO)研究了船舶在海浪中的六自由度运动预报模型。以船舶定点保持模式为例,采用船模实验数据,对海浪作用下的船舶纵荡、横荡和转艏运动进行了数值仿真,给出了运动RAO频率特性曲线和船舶运动时域响应曲线,验证了该方法的有效性。该方法用于船舶在波浪中的运动预报和动力定位系统设计,具有实用性和经济性。 展开更多

关键词 船舶动力定位 幅值响应算子 海浪干扰 建模

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基于模糊控制的船舶动力定位系统设计与仿真 被引量：19

2

作者 李和贵 翁正新 施颂椒 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期42-44,共3页

就船舶动力定位中模糊控制的应用进行了研究 ,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定 ,为进一步的船舶动力定位打下基础。对船舶纵荡运动进行了控制与仿真 ,并对所设计的船舶动力定位系统的硬件及软件系统作了简要的介绍。仿真... 就船舶动力定位中模糊控制的应用进行了研究 ,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定 ,为进一步的船舶动力定位打下基础。对船舶纵荡运动进行了控制与仿真 ,并对所设计的船舶动力定位系统的硬件及软件系统作了简要的介绍。仿真结果表明 ,所设计的模糊控制器能对船舶的动力定位实施有效的控制。船舶动力定位系统的试验正在进行中。 展开更多

关键词 船舶动力定位系统 知识库 模糊控制 仿真 去模糊化

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船舶动力定位非线性自适应反步控制器设计 被引量：3

3

作者 叶宝玉 王钦若 熊建斌 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2012年第9期3647-3651,共5页

针对扰动不确定非线性船舶动力定位问题,提出了一种带观测器的不确定扰动非线性船舶动力定位自适应输出反馈控制。设计了一个非线性观测器,从附有噪声的输出中估计出船舶位置以及运动速度。用滤波后的位置信号,针对扰动不确定非线性船... 针对扰动不确定非线性船舶动力定位问题,提出了一种带观测器的不确定扰动非线性船舶动力定位自适应输出反馈控制。设计了一个非线性观测器,从附有噪声的输出中估计出船舶位置以及运动速度。用滤波后的位置信号,针对扰动不确定非线性船舶设计带观测器的自适应反步控制器,该控制在Backstepping设计方法的基础上引入积分环节,对存在未知参数和动态不确定扰动的船舶能有效的改善系统性能。根据Lyapunov稳定性理论证明所设计的控制器是全局渐近稳定的,仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 船舶动力定位 非线性观测器 自适应 反步法 稳定性分析

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应用自适应模糊控制实施船舶动力定位 被引量：6

4

作者 芮世民 朱继懋 黄根余 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期56-59,共4页

在船舶动力定位中引入自适应模糊控制方法,即采用近似的线性模型通过Kalman滤波得到船舶低频运动的状态估计值,模糊化后作为模糊控制器的输入实现定位控制.模糊控制器的核心为自适应模糊逻辑系统,由于它具有任意的非线性映射能力,从而... 在船舶动力定位中引入自适应模糊控制方法,即采用近似的线性模型通过Kalman滤波得到船舶低频运动的状态估计值,模糊化后作为模糊控制器的输入实现定位控制.模糊控制器的核心为自适应模糊逻辑系统,由于它具有任意的非线性映射能力,从而使控制器的参数能够在定位过程中不断调整,以适应外部环境变化.仿真结果表明。 展开更多

关键词 海洋工程 模糊控制 船舶动力定位

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现代船舶动力定位系统设计 被引量：12

5

作者 李文魁 陈永冰 +1 位作者 田蔚风 蒋志营 《船海工程》 北大核心 2007年第5期77-79,共3页

围绕现代动力定位系统的设计问题,讨论系统的构建、数学建模、控制器设计和推力器的推力分配,重点给出了基于扩展Kalman滤波的动力定位LQG控制器设计算法。

关键词 船舶动力定位系统 系统设计 扩展卡尔曼滤波 线性二次高斯型

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船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究 被引量：1

6

作者 王慧 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第2期28-30,共3页

传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中... 传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。 展开更多

关键词 船舶动力定位系统 数学建模 定位控制器 仿真

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非线性船舶动力定位控制器设计 被引量：31

7

作者 赵大威 边信黔 丁福光 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期57-61,共5页

针对船舶在海上的定位和作业受到海洋环境的扰动力影响,其动力定位控制具有很强的非线性特性.本文基于自抗扰控制技术,设计了船舶动力定位控制器.该控制器通过非线性观测器估计出船舶运动速度和系统的总扰动,并采用非线性反馈进行补偿,... 针对船舶在海上的定位和作业受到海洋环境的扰动力影响,其动力定位控制具有很强的非线性特性.本文基于自抗扰控制技术,设计了船舶动力定位控制器.该控制器通过非线性观测器估计出船舶运动速度和系统的总扰动,并采用非线性反馈进行补偿,实现对船舶的动力定位控制.通过仿真实验验证了控制器具有很强的抗干扰能力和鲁棒性. 展开更多

关键词 船舶动力定位 海洋运载器 非线性控制 自抗扰控制

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新型线性自抗扰控制器在船舶动力定位控制系统中的应用 被引量：4

8

作者 金月 俞孟蕻 袁伟 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第1期134-139,共6页

针对船舶在海上作业时动力定位控制系统需要精准定位的问题,提出基于改进跟踪微分器的自抗扰控制器,解决线性自抗扰控制器由于省略跟踪微分器而降低系统动态性能的问题。结合线性与非线性跟踪微分器的优点,设计能够较好跟踪微分信号,且... 针对船舶在海上作业时动力定位控制系统需要精准定位的问题,提出基于改进跟踪微分器的自抗扰控制器,解决线性自抗扰控制器由于省略跟踪微分器而降低系统动态性能的问题。结合线性与非线性跟踪微分器的优点,设计能够较好跟踪微分信号,且能降低噪声对系统影响的改进跟踪微分器,从而构成新型线性自抗扰控制器。仿真实验结果表明,相比于传统的线性自抗扰控制器,基于改进跟踪微分器的LADRC有较强的鲁棒性和自适应性,且超调小、响应快、抗扰能力强。 展开更多

关键词 船舶动力定位控制 线性自抗扰控制 改进跟踪微分器

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两种船舶动力定位系统滤波方法的分析与比较(英文) 被引量：5

9

作者 郭娟 邹早建 王晓飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期592-603,共12页

海洋平台和很多海上工作船舶都装备了动力定位系统。开展船舶动力定位系统及其控制效果的研究在海洋工程领域具有重要的意义。文章分别采用两种滤波和状态估计方法,即卡尔曼滤波器和非线性被动观测器,对一阶波浪力干扰的高频船舶运动测... 海洋平台和很多海上工作船舶都装备了动力定位系统。开展船舶动力定位系统及其控制效果的研究在海洋工程领域具有重要的意义。文章分别采用两种滤波和状态估计方法,即卡尔曼滤波器和非线性被动观测器,对一阶波浪力干扰的高频船舶运动测量信号进行滤波并得到低频船舶运动信号。这两种方法分别用于基于运动学和动力学理论建立的船舶运动线性模型和非线性模型;控制算法采用的是实际应用中简单有效的PID控制器。通过在一艘专门用于动态定位和航迹跟踪研究的补给船模型上进行计算机仿真和对结果进行比较分析, 验证了所设计的两套控制模型的控制效果并证实了基于非线性被动观测器的非线性模型优于基于卡尔曼滤波器的线性模型。 展开更多

关键词 船舶动力定位 卡尔曼滤波器 非线性被动观测器 控制系统

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基于渐消记忆自适应滤波的船舶动力定位算法仿真（英文） 被引量：10

10

作者 张闪 邹早建 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1497-1506,共10页

由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立。为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号。采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作... 由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立。为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号。采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作用下降,旧测量值的影响随着计算步数的累积而相对提高,这是引起滤波发散的主要原因之一。文章针对船舶动力定位系统中使用常规的Kalman滤波而存在的模型不精确、不能准确表达系统噪声和测量噪声等问题,采用渐消记忆自适应滤波估算低频运动信息,在状态估计算法中引入渐消记忆因子,减小旧测量值对状态估计值的影响权重,从而增大新测量值的作用;并根据滤波发散判断准则,选择适当的渐消记忆因子值来抑制滤波器的发散,使控制器输出较为平稳,从而降低推力系统不必要的能耗。仿真实验表明,所设计的自适应滤波器的收敛性、跟踪性优于常规的Kalman滤波,有效地提高了系统的定位精度和稳定性。 展开更多

关键词 船舶动力定位 状态估计 渐消记忆自适应滤波 KALMAN滤波

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船舶动力定位系统中的非线性滤波器设计研究 被引量：2

11

作者 李树红 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第6X期10-12,共3页

船舶动力定位系统主要作用是维持船舶在航行过程中的位置和方向,保证航行的安全。为了克服海面水流和风力对船舶航行造成的影响,需要动力系统中的滤波系统对船舶的综合位置信号进行分离,以消除干扰,从而能够精确控制船舶姿态。本文在研... 船舶动力定位系统主要作用是维持船舶在航行过程中的位置和方向,保证航行的安全。为了克服海面水流和风力对船舶航行造成的影响,需要动力系统中的滤波系统对船舶的综合位置信号进行分离,以消除干扰,从而能够精确控制船舶姿态。本文在研究船舶定位系统的基础上,建立理想状态下的动力定位模型,并利用卡尔曼滤波算法和贝叶斯估计模型获得精确的样本,最后与非线性滤波控制系统联合仿真,以此得到精确的仿真模型。仿真结果表明,此滤波算法具有良好的适应性,能够满足动力定位系统的需求。 展开更多

关键词 船舶动力定位 动力模型 非线性滤波器

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基于动态面控制方法的船舶动力定位控制 被引量：1

12

作者 张敏 赵斌 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第2期164-167,共4页

随着经济全球化的发展,人们对海洋资源的开采和利用逐年加深,在开采过程中需要在船舶上进行数据采集,保证船舶的稳定性对研究海洋资源具有深远的意义。本文通过引入动态面控制算法,利用动态面控制技术为动力定位船舶设计控制系统,每一... 随着经济全球化的发展,人们对海洋资源的开采和利用逐年加深,在开采过程中需要在船舶上进行数据采集,保证船舶的稳定性对研究海洋资源具有深远的意义。本文通过引入动态面控制算法,利用动态面控制技术为动力定位船舶设计控制系统,每一步使用一阶积分滤波器来评估虚拟控制输入的导数,仿真结果显示与传统的backstepping方法相比减低了计算的复杂度,增强了鲁棒性。 展开更多

关键词 动态面控制 动力定位船舶 船舶运动控制

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无线传感器网络WSN在船舶动力定位系统中的应用

13

作者 杜昆 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第11X期19-21,共3页

船舶动力定位系统是一种船舶位置与动力控制系统,能够根据海浪、海风等外界干扰条件,协调船舶的推进系统、导航系统,自动修正船舶的当前位置,保持船舶姿态和航向的稳定,确保船舶能够按照正确的航线行驶。船舶动力定位系统的关键在于正... 船舶动力定位系统是一种船舶位置与动力控制系统,能够根据海浪、海风等外界干扰条件,协调船舶的推进系统、导航系统,自动修正船舶的当前位置,保持船舶姿态和航向的稳定,确保船舶能够按照正确的航线行驶。船舶动力定位系统的关键在于正确估计船舶的当前位置,在这种情况下,传统使用的GPS、北斗等卫星定位系统精度较低,难以实现船舶灵活、快速、高精度的调整与控制动作。本文提出一种基于无线传感器网络WSN的船舶动力定位控制模型,利用传感器网络测量外界风力、风向,结合当前船舶的行驶航向,利用数学模型估计船舶的偏移量,进而进行智能的控制。通过仿真实验表明,相比于传统方法,本文提出的方法能够以较低的实现代价,实现较高的动力定位精度,具有较高的实用价值。 展开更多

关键词 无线传感器网络 位置预测 船舶动力定位系统

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深海船舶动力定位的动态面复合自抗扰控制

14

作者 刘庸正 王玉龙 杨晓飞 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第23期292-297,共6页

以自抗扰控制为基础,针对其非线性状态误差反馈控制律和扩张状态观测器分别引入动态面控制及线性自抗扰控制思想进行适应性改造,设计出一种运用于船舶动力定位的动态面复合自抗扰控制器。改进的非线性状态误差反馈控制律是为了提高系统... 以自抗扰控制为基础,针对其非线性状态误差反馈控制律和扩张状态观测器分别引入动态面控制及线性自抗扰控制思想进行适应性改造,设计出一种运用于船舶动力定位的动态面复合自抗扰控制器。改进的非线性状态误差反馈控制律是为了提高系统对扰动的估计能力,线性扩张状态观测器是为了在估计扰动的同时对参数的选取进行简化。仿真结果表明,改进后的动态面复合自抗扰控制器有更好的抗干扰能力,对目标值的调节时间更快,鲁棒性更强,提升了船舶动力定位的精准度。 展开更多

关键词 船舶动力定位 动态面控制 线性自抗扰控制 动态面复合自抗扰控制

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H_∞滤波技术在船舶动力定位系统中的应用

15

作者 哈斯花 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第7X期43-45,共3页

在利用船舶进行海洋开发的过程中,复杂多变的环境给船舶定位造成了很大的困扰。为了保障船舶的水上作业,船舶定位技术变得越来越重要。传统的抛锚技术已经无法抵抗外界对船舶的干扰,本文引入H_∞滤波技术进行船舶动力定位系统的干扰处理... 在利用船舶进行海洋开发的过程中,复杂多变的环境给船舶定位造成了很大的困扰。为了保障船舶的水上作业,船舶定位技术变得越来越重要。传统的抛锚技术已经无法抵抗外界对船舶的干扰,本文引入H_∞滤波技术进行船舶动力定位系统的干扰处理,首先描述H_∞滤波,并获得其在船舶动力定位系统中的传递函数,最后将滤波技术应用于仿真实验。实验结果表明,本文算法鲁棒性强、稳定好。 展开更多

关键词 H_∞滤波技术 船舶动力定位 H_∞范数

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动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术 被引量：2

16

作者 柯金丁 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第9期151-155,共5页

为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮... 为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮缘的输出功率,采用无量纲方式处理动力定位船舶推进器间隙流动损耗,计算推进器水动力参数,获取推进器轴系振动加速度频谱特征,实现动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制。实验结果表明,间隙尺寸越大,推进器敞水效率越低;柔性密封结构可实现推进器间隙流动控制,增大推进器转子推力系数、扭矩系数,同时不会对推进器敞水效率造成影响;所研究技术使推进器转子轴向、横向加速度幅值明显下降;轮缘长度较大的轮缘间隙结构方案,间隙流动损耗更大。 展开更多

关键词 动力定位船舶 推进器 间隙流动 柔性密封结构 正交试验 敞水效率

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动力学效应的动力定位船舶模型在线辨识算法 被引量：1

17

作者 倪菲 赵言正 +1 位作者 叶军 朱婷 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1525-1533,共9页

由于船舶模型的高度非线性以及外界干扰力、推进器推力的无法测量性,导致它们的在线辨识和估计显得十分困难.本文提出一种以动力学效应为基础,应用无味卡尔曼滤波器(unscented Kalman filters,UKF)进行动力定位船舶动力学模型、外界载... 由于船舶模型的高度非线性以及外界干扰力、推进器推力的无法测量性,导致它们的在线辨识和估计显得十分困难.本文提出一种以动力学效应为基础,应用无味卡尔曼滤波器(unscented Kalman filters,UKF)进行动力定位船舶动力学模型、外界载荷以及推进器推力在线辨识的算法.此算法能够在动力定位过程中不断求解船舶模型和其受到的载荷力,使得拥有这些参数的船舶模型和载荷所反映出的动力学效应不断逼近传感器检测到的运动反馈.基于此原理,用这些参数作为名义上的船舶模型、外界力、推进器推力就能够完成高效、自适应的定位控制.通过控制仿真,证明了此算法的有效性和正确性. 展开更多

关键词 船舶动力定位 船舶模型在线辨识 无味卡尔曼滤波器 动力学效应

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动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法 被引量：17

18

作者 龙洋 王猛 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期152-157,共6页

[目的]在海洋石油开采、湖泊水质监测等领域,为了实现船舶自主定位及自主航行,需对动力定位船舶的航速予以控制。[方法]建立船舶三自由度(3-DOF)运动模型,提出基于模糊解耦控制的船舶定速航行控制算法。针对被控对象的建模误差,分别设... [目的]在海洋石油开采、湖泊水质监测等领域,为了实现船舶自主定位及自主航行,需对动力定位船舶的航速予以控制。[方法]建立船舶三自由度(3-DOF)运动模型,提出基于模糊解耦控制的船舶定速航行控制算法。针对被控对象的建模误差,分别设计纵荡、横荡和艏摇回路模糊控制器。针对横荡与艏摇回路变量之间的耦合问题,采用前馈补偿解耦环节来消除控制量之间的相互影响。[结果]定速航行控制仿真平台的实验结果表明,该模糊解耦控制算法的动态性能好、稳态精度高,且具有一定的鲁棒性。[结论]研究成果可为船舶定速航行的精确控制提供参考。 展开更多

关键词 船舶动力定位 定速航行 模糊控制 解耦控制

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基于云模型的舰船动力定位控制系统设计 被引量：1

19

作者 潘力 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第18期43-45,共3页

船舶动力定位控制是保证船舶平稳运行的关键。本文首先研究了云模型理论,对云模型控制进行深入分析,在船舶动力定位系统数学模型和云模型的基础上,建立了动力定位云模型控制器,并且利用基于遗传算法的粒子群算法进行控制因子的优化,最... 船舶动力定位控制是保证船舶平稳运行的关键。本文首先研究了云模型理论,对云模型控制进行深入分析,在船舶动力定位系统数学模型和云模型的基础上,建立了动力定位云模型控制器,并且利用基于遗传算法的粒子群算法进行控制因子的优化,最后进行控制系统仿真,实验结果表明,本文算法能够对船舶动力定位起到很好的控制作用。 展开更多

关键词 云模型控制 船舶动力定位 粒子群优化

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惠州25-8 DPP组块动力定位浮托安装研究 被引量：10

20

作者 白雪平 李达 +1 位作者 范模 易丛 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2014年第5期70-77,共8页

从动力定位船舶浮托安装研究出发,归纳了动力定位船舶浮托安装的优势,并以"海洋石油278"驳船进行组块浮托安装为例,提出了南中国海大型组块采用动力定位船舶浮托安装的气候窗及动力定位能力分析方法,给出了惠州25-8 DPP组块... 从动力定位船舶浮托安装研究出发,归纳了动力定位船舶浮托安装的优势,并以"海洋石油278"驳船进行组块浮托安装为例,提出了南中国海大型组块采用动力定位船舶浮托安装的气候窗及动力定位能力分析方法,给出了惠州25-8 DPP组块动力定位浮托安装的关键设计结果。本研究对环境恶劣海况下的大型组块浮托安装具有一定借鉴意义。 展开更多

关键词 动力定位船舶 浮托安装 气候窗 大型组块

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