基于AU6802N1的雷达方位角检测方法研究

介绍了一种雷达方位角测量的方法,该方法采用旋转变压器/数字转换器AU6802N1,将旋转变压器输出的模拟信号转化为数字量信号,解算出雷达角位置信号,供雷达终端显示或转发。系统在给出旋转变压器的原理基础上,重点介绍AU6802N1的轴角/数字硬件电路、软件设计以及外围电路的相关性能。该系统工作可靠、满足测量精度要求,已在实际中获得了应用。

基于改进快速行进平方法的无人帆船动态避碰方法

[目的]为解决无人帆船在开阔水域的多船避碰问题,对基于改进快速行进平方(IFMS)法的局部动态避碰算法进行研究。[方法]考虑到帆船的速度不可控,将其避碰行为转化为航向控制问题,并以总势场梯度下降方向为期望避碰航向。当帆船没有碰撞危险或顺风航行时,仅通过构造时间势场来避开所有静止不规则障碍并到达目标点;而当帆船存在航行约束时,根据《国际海上避碰规则》(COLREGS)为特定会遇场景设计高斯似然函数用以动态地构建障碍势场。同时,考虑到帆船的航行死区,引入局部风势场,实现帆船动态避碰与“之”字形航行策略相结合的应用需求。[结果]结果显示,所提算法可以使无人帆船在遵守避碰规则和避免航行死区的同时,成功地在各种会遇场景下实现与其他帆船、受限机动船的避碰操作,相比原始快速行进平方(FMS)算法,逆风航行时间大大缩短,避碰航迹也更加合理、安全。[结论]所提方法符合帆船运动特性及避碰规则,在复杂环境下具有较高的安全性和鲁棒性,对无人帆船自主避障技术发展具有一定的科学价值。

面向港口环境精细感知的无人船多传感器融合SLAM系统

针对港口环境高精度感知需求,综合考虑影响同时定位与建图(SLAM)精度的港口环境因素,提出基于多传感器融合的激光SLAM环境感知方案。通过分析多种传感器对港口SLAM环境感知的影响,引入惯性测量传感器弥补激光SLAM输出频率低和剧烈运动位姿估计不准确等缺陷,采用卫星定位系统信息进行高程数据约束,处理船舶运动特性导致的垂荡累计漂移。从应用需求出发,对传感器进行选型和布置优化,搭建基于无人船的港口环境多传感器融合SLAM系统。结果表明,提出的港口环境高精度点云地图获取方案能在典型港口场景下准确实时建图,为水面精细SLAM提供技术支持。

基于要素稠度的电子海图矢量瓦片组合构建方法

为进一步提升基于WebGIS技术的电子海图在前端的加载效率,对海图矢量瓦片的划分方法进行深入研究。在考虑要素空间分布稠度的基础上,提出一种海图瓦片的组合格网划分方法。在四叉树划分过程中引入矢量瓦片数据阈值将其改造成非平衡四叉树,作为瓦片划分的第1阶段,在瓦片划分至单瓦片最大数据量小于数据阈值后,通过融合变异系数的二叉树对瓦片进行第2阶段的划分。将组合格网法、原始均匀格网法和改进均匀格网法生成的矢量瓦片数据与试验结果进行对比。研究结果表明,在瓦片第3~第9层级范围内,相对于2种均匀格网法,基于要素稠度的组合格网法生成的矢量瓦片在同一层级的标准差更小,矢量要素在瓦片上的分布更加均衡,在同一视窗范围内,组合格网法生成的瓦片加载时间更短。

船用柴油机排放耐久性试验方案及分析

为了改善我国内河及沿海船机的污染物排放现状,我国颁布了GB 15097-2016,并提出了船机及其后处理装置的耐久性试验要求。根据前期完成的几组耐久性试验的特点,对试验方案的制定和实施过程进行梳理。并结合某型中速船机的耐久性试验数据,分析环境因素变化对排放特性的影响。分析结果表明,NO_(X)比排放量和劣化趋势受环境因素变化的影响较严重,尤其是在温湿度变化剧烈的节点;PM比排放量的变化规律不明显。为了减少耐久性试验过程中环境因素不确定性的影响,试验方案的实施过程控制尤为重要。

耙吸式挖泥船全作业周期能耗分析

基于珠三角航道疏浚项目中某耙吸式挖泥船的日志数据,从全作业周期的角度分析挖泥船主要能耗的分布特征和变化规律,通过Spearman相关性分析给出船舶航行阶段各能耗影响因子的权重。研究结果显示,航速对船舶能耗的影响最大(权重最高达80%),其次为船舶吃水,水流对船舶能耗的影响最小(权重占比为6%~18%),故节能研究应重点围绕降低船舶航速对能耗的影响。该研究可供后续耙吸式挖泥船节能研究参考。

基于多模态数据的船员适岗状态监测预警模型研究

本文聚焦船员不同阶段的指标关联性,构建了基于船员岗前、出岗不同阶段多模态数据的适岗状态监测预警指标体系,建立了船员适岗状态监测预警的随机森林模型.结果表明:考虑船员岗前、出岗不同阶段多模态数据关联的适岗状态监测预警模型准确率达到94.4%,仅考虑船员单一阶段适岗状态监测预警模型准确率为80.6%;船员适岗状态影响程度较大的指标为疲劳程度(0.1827)、工作压力(0.1368)、水上服务资历(0.1178)、血压(0.0854)、工作状态(0.0763)、岗前(0.0708)和出岗心率(0.0659).

水下打捞机器人执行器部分失效的有限时间轨迹跟踪控制

[目的]旨在解决船载供电电压降低或控制系统电路腐蚀等原因导致的水下打捞机器人执行器出现部分失效的问题。[方法]考虑到深海鱼雷、载货沉船等工程打捞作业中复杂海洋情况的影响,采用终端滑模观测器对系统不确定扰动进行观测。利用容错控制和有限时间控制方法,在线估计执行器故障系数,设计一种具有终端滑模观测器的有限时间轨迹跟踪容错控制方案。[结果]该方案的系统输出平滑、稳定且能快速到达期望轨迹,同时,与传统容错控制方案相比,降低了水下打捞机器人控制系统的稳态时间,其横向位移降低了10 s,纵向位移降低了15 s。[结论]能够为水下工程机械的轨迹跟踪控制提供理论参考,并具有实际的工程意义。

长条形件杂货集装箱化的智慧分拣系统设计与管理研究

以具备标准化运输的长条形件杂货为研究对象,参考标准40英尺集装箱以及现有件杂货装卸设备的尺寸结构,设计从存储到装卸分拣的智能设备和一体化系统。通过数值计算、应用CAD构图和三维模型对智慧分拣系统进行结构分析,并配合作业流程标准化设计,提出可适用于长条形件杂货集装箱化的智慧分拣系统实现方案。仿真模拟的结果表明,长条形件杂货集装箱化后箱体立体化堆叠效果可将土地利用率提高1.6~2.4倍,构建的智慧分拣系统能够减少5倍的人力需求并提高近2.4倍的装卸效率。智慧分拣系统的设计打破人工作业能力限制,满足高峰生产作业时段对效率的需求,也为件杂货智慧港口的发展提供了参考方向。

长江口深水航道遭遇周边船舶失控的应对策略

长江口深水航道作为船舶进出上海港及长江沿岸港口的主要航道,每天有超百艘次各类大型船舶通行其中,因疏浚水深-12.5 m的主航道狭窄,船舶间交会需保持足够谨慎才能安全驶过。而当航道中有船失控时,其周围船舶需通过及时预判与合理应对,在避免本船安全受失控险情影响的前提下,为失控船进行紧急处置创造条件,防止碰撞事故发生。以引领周围船舶的引航员视角剖析此类情况,并分享可准确判断和安全应对的方法。

船舶与港口装备轻量化技术的研究现状与展望

水运是中国社会经济发展不可或缺、不可替代的交通方式。作为水运的主要载体和支点,船舶和港口的发展是水运贸易的重要支撑。面向新一代航运系统“绿色化、智能化、韧性化”的发展需求,轻量化技术已成为船舶与港口装备发展的重要方向。本文阐述了船舶与港口装备的构成、运行环境与结构特点;梳理了船舶与港口装备轻量化技术的发展现状,综合分析了材料轻量化与结构轻量化的技术特征及其应用现状;结合船舶与港口装备轻量化的发展需求,展望了船舶与港口装备轻量化技术的未来发展方向。

大连湾海底隧道透水式接岸结构对水体交换的影响

在大连湾海底隧道工程中首次应用了透水式接岸结构,采用数值模拟的方法计算了大连湾海底隧道接岸结构施工后的流场和水体交换,并与传统的不透水方案计算结果进行了对比分析。研究结果表明:透水式接岸结构方案中水流会产生明显的横跨隧道方向的流动,对隧道两侧的水体交换有改善的作用,更能促进周边水体交换。这种透水结构具有推广应用价值。

新时期超大型运河开发综合效益评价

近年来,平陆运河工程投入建设,湘桂、赣粤等运河工程前期研究有序推进,我国超大型运河工程开发引发高度关注。以超大型运河开发的综合效益为切入点,分析我国超大型运河总体规划情况,深刻剖析超大型运河工程的特点,综合考虑新发展阶段国家战略要求、经济发展特征和行业发展导向等多方面因素,基于多元化价值理论和公共项目经济评价方法,提出超大型运河开发综合效益应重点关注对国家战略实施的价值、降低社会物流成本的价值、水资源综合利用价值以及引领运河沿线综合开发、优化区域经济社会发展和国土空间格局的价值等4个方面,并以平陆运河工程为例进行实证分析,以期为推动构建新发展阶段超大型运河开发综合效益评价方法体系提供支撑。

北部湾港大型深水航道远期适应性及通航标准仿真分析

以北部湾港北海港域30万吨级深水航道工程为背景,采用智能体仿真建模方法,建立北海港域铁山进港航道船舶进出港、锚泊、航行和码头停泊作业全过程仿真模型。通过仿真定量分析港口通过能力和航道服务水平等指标,结合航道平面尺度分析,提出湾外主航道远期推荐尺度和通航标准。基于港口通过能力瓶颈分析和支航道通航标准优化仿真分析,提出主要支航道北暮航道部分航段通航标准优化建议。结果表明,湾外主航道2035年达到(10+5)万t船双向通航,2050年进一步达到(10+10)万t船双向通航的推荐通航标准;北暮航道1段通航标准由15万t船舶单向通航优化为兼顾2万t船舶双向通航,对提升港口通过能力具有较好效果。

大连湾海底隧道结构健康监测系统研究与应用

结构健康监测是通过无损、实时的方式识别外部环境变化及结构自身变化,实现损伤识别、评估分析、安全预警等功能,从而快速辨别结构的健康状态的监测手段。结构健康监测系统可为项目的智慧管养、运维提供决策和支持,达到降低运营风险、延长结构使用寿命、节约运营成本的目的。文中从监测系统中监测内容的设计、监测平台的软硬件构建等方面对大连湾海底隧道结构健康监测系统进行介绍,应用反馈的监测数据验证了监测系统的准确有效性。

舰船管路布置PG-MACO优化方法

针对舰船管路设计效率低下的问题提出一种管路布置优化方法.综合考虑安全性、经济性、协调性和可操作性等工程背景建立优化数学模型,改进蚁群算法在处理混合管路布置工况下的缺陷,提出优化可行解搜索的空间状态转移策略,提升信息素启发效果并加速算法收敛的信息素扩散机制,面向混合管路布置工况设计多蚁群协同进化机制.基于二次开发技术实现本方法在第三方设计软件上的应用,采用核级一回路管道布置工程案例进行验证.结果表明信息素高斯扩散多蚁群优化(PG-MACO)算法的性能和布置效果优于传统蚁群算法,寻路效率提升58.38%,收敛代数缩短43.24%,布置结果中管路长度缩短33.88%,管路折弯次数减少41.67%,验证了本方法的有效性和工程实用性.

锚泊方式对小型浮船坞横倾角的影响

对于采用锚泊方式泊碇的浮船坞,规范要求在设计阶段对其在抬船作业工况下的横倾角进行校核,使其在规定风压下横倾时甲板边缘不入水,而实际校核浮船坞的横倾角时通常假定浮船坞处于漂浮状态,没有考虑锚泊力的影响,造成校核结果存在偏差。对此,通过分析锚泊方式对浮船坞横倾角的影响机理,得出兜底式锚泊会加大横倾角,分散式锚泊会减小横倾角的结论,并推导锚泊方式下的浮船坞横倾角计算公式。以某小型浮船坞为例,就锚泊系统选型和锚泊力等因素对其横倾角的影响进行全面分析,供同类型浮船坞的设计参考。

侧体尺度对小水线面三体船纵向运动影响研究

小水线面三体船主、侧体尺度相差较大,因此,理论上侧体尺度具有无数种方案。目前,多数学者侧重于对侧体位置的研究,而对小水线面三体船侧体尺度对其水动力性能影响的研究还不够广泛。采用基于势流理论的AQWA软件进行数值模拟计算。首先,为确保计算过程中参数设置的准确性,对AQWA软件计算船舶耐波性的可靠性进行验证;然后,研究系列傅汝德数Fr下侧体尺度变化对小水线面三体船的耐波性响应。结果显示,在波长船长比变化时,垂荡纵摇RAO随侧体尺度改变产生了非单调的变化。不同航速下,垂荡和纵摇性能最优的侧体尺度不一致。综合所有航速考虑,L_(c)/L为0.3和0.35的侧体方案耐波性能较好。研究结果可为小水线面三体船的设计提供借鉴。

半潜式风机整机模态影响因素研究

漂浮式风机平台的整机固有频率是影响风机能否达到满发状态的重要参数。针对风机设计软件在计算整机频率时无法正确考虑浮式基础的刚度、质量分布、水下附加质量、水动阻尼、系泊刚度等限制因素,文中建立四立柱半潜式海上风机结构模型,正确模拟下浮体和塔筒的结构刚度与质量分布,根据塔筒低阶模态分析结果将塔筒简化为梁单元,采用弱弹簧边界约束,计算整机前20阶固有频率,从第7阶开始为整机结构固有频率;在此基础上确定了弱弹簧边界约束的刚度上限,分析半潜式基础附加质量、水动力黏性阻尼、结构阻尼和系泊系统刚度对整机频率的影响,推荐了一种计算和分布附加质量的方法。建议在设计后期结合整机低阶振形,通过调整塔筒中段的直径和壁厚过渡来提高整机频率。

对转喷水推进器前后叶轮能量配比对其性能影响的数值研究

面向新型舰船高效推进系统的研制需求,将对转叶轮形式与喷水推进技术相结合,以更高能量密度的能量转化模型代替传统模式。该文采用计算流体力学的数值模拟方法,对基本参数相似、前后叶轮能量配比不同的2种推进方案开展了定常内流场分析与非定常叶轮干涉特性研究,结果表明:2种能量配比的对转喷水推进器推进效率基本相同,适应航速范围广、高效区宽;前叶轮起到了整流作用,降低了进口流道流场不均匀性对后叶轮的影响;增加后转子负载,减小前叶轮负载的能量配比方式有利于对转喷水推进器非定常性能的提升,推进器叶轮激振力与压力脉动幅值下降明显。