高可靠舰船装备软件可靠性的两阶段验证方案

针对高可靠舰船装备软件可靠性验证存在的测试周期长、测试剖面难以准确反映真实使用环境等问题,提出了一种两阶段可靠性验证方案。首先,在研发阶段对软件提出可靠性要求,并基于该阶段产生的可靠性增长测试信息,利用软件可靠性增长模型评估软件可靠性水平,验证其是否达到规定的可靠性要求;然后,基于最大后验风险制定贝叶斯验证方案,并在软件试用阶段利用用户现场使用信息验证软件可靠性。实例分析结果表明:所提的两阶段验证方案能缩短软件可靠性验证时长、方便工程实施;利用用户现场使用信息给出验证结论,使结论具备较高的可信性。

舰船舱内爆炸载荷下Y形夹层板动响应及抗爆性能影响因素

针对反舰武器攻击下舰船结构抗毁伤防护问题,采用小型舱室模型实验结合有限元数值分析的方法,分析不同爆距下Y形夹层板结构的动响应特性,总结得到Y形夹层板结构面板的7种变形模式,发现面板变形模式与爆距和与其相连芯层刚度的相对强弱有关,爆距较小时面板易发生局部隆起变形,爆距较大则易发生整体碟形变形或板格变形,芯层强、面板弱时面板易发生板格变形,面板强、芯层弱时则易发生整体碟形变形,迎爆面板和V形芯层的刚度较大时背爆面面板则发生整体碟形变形。总结了Y形芯层在舱内爆炸载荷作用下的3种典型变形情况,即V屈曲I失稳、V屈曲I不变、V不变I不变;探究了迎爆面面板厚度、V形芯层厚度和I形芯层厚度对Y形夹层板结构抗爆性能的影响,发现增加迎爆面面板厚度和I形芯层厚度都可以显著降低背板变形,但增加迎爆面面板厚度会使得结构总吸能降低,增加I形芯层厚度则结构总吸能基本不变,增加V形芯层厚度则V形芯层吸能急剧下降,背板最大变形先增加再减小,结构总吸能下降。

舰船复合材料结构物应用工程技术特点及内涵分析

针对舰船平台技术所面临的发展需求与挑战,从总体平台特性、综合隐身以及综合保障技术发展需求的角度,简要分析开展舰船复合材料结构物应用工程的必要性和紧迫性。以西方国家潜艇应用为例,梳理国外舰船复合材料结构物应用发展思路,提出并阐明舰船功能复合材料结构物应用工程的3个“一体化”技术特点,着重探讨总体/结构设计技术的定义、内涵及关键技术组成。最后,针对我国未来在该领域的发展需求,提出应在尽快制定顶层规划的同时,着力加强设计基础研究和规范体系性建设。

舰船污损费用分析与水下清洗决策研究

舰船污损会造成船体摩擦阻力增加、螺旋桨效率下降、海底门堵塞致冷却系统效率下降等一系列问题,导致燃油消耗急剧增加。为定量分析污损相关费用和科学确定水下清洗策略,结合外军污损等级定义,提出了我军舰船污损程度分级方法;结合已有污损等级对应的舰船推进轴功率增量结论,给出了不同污损程度下舰船燃油增量费用、涂料成本和水下清洗费用的近似计算公式,并建立了舰船全寿命周期中污损相关费用计算模型;针对不同涂装间隔、不同水下清洗策略,对污损相关增量费用进行了计算和对比分析。结果表明:舰船污损带来极大的额外燃油消耗,采取合适的水下清洗方法可大大降低污损费用。该研究结果可为舰船设计、维修保障部门确定舰船修理结构、科学维修保障决策提供定量计算方法参考,以提高舰船全寿命保障的经济性。

面向任务的舰船装备备件利用率计算模型

针对舰船装备远航任务时间长、远离岸基且备件难以及时得到补给的现实,系统研究了面向任务的舰船装备备件利用率计算问题。首先,对单元级备件利用率的计算方法进行了分析,建立了单元级备件利用率模型。其次,基于上述基础,按照备件短缺时是否会引起系统停止工作的标准,把备件分为关键单元(会引起系统停机)和非关键单元(不会引起系统停机),将复杂装备系统近似为串联系统,按照任务成功或失败两种情况研究了任务过程中系统级备件利用率计算模型。然后,以任务成功率为指标约束,建立了远航任务装备系统级备件利用率的计算模型。案例计算与仿真分析表明,所提模型能够满足工程应用要求,可为装备保障部门制定远航任务备件配置方案提供理论支撑。

面向在航率提升的舰船动态维修结构优化

舰艇在航率低的根本原因是厂修严重拖期,开展舰船维修结构调整优化,对于充分发挥装备保障力服务战斗力、有效激发装备维修保障潜能具有重要意义。首先,对舰船维修结构的内涵进行解析,分析舰船维修结构的组成要素,提出了符合目前装备现状和维修需求的改进建议;然后,按照“主要装备-各装备系统-全舰”的方式逐层优化维修结构,开展单舰全寿期动态维修结构的建模、优化和调整;最后,以某型舰船为例,对比验证了动态维修结构优化对提升舰船在航率的实际效果。研究结果表明:优化的维修结构能够显著提高维修费效比和舰船在航率,更加符合科学用装需求,更好地保障了舰船兵力运用。

基于热分解的舰用复合材料S2/430LV热工参数

为了研究S2/430LV在热分解前后的热工参数,首先利用热重分析仪对氮气环境中S2/430LV复合材料和430LV树脂进行30~800℃环境下热重试验,分析了两种材料在不同升温速率下热分解响应特征;然后,基于阿伦尼乌斯方程,采用微分法与积分法相结合的方法,确定了S2/430LV热分解动力学参数。研究结果表明:430LV树脂和S2/430LV复合材料在氮气环境中均呈现单一热分解过程,纤维织物会促进430LV树脂基体热分解反应;采用Kissinger方程和Flynm-Wall-Ozawa方程确定S2/430LV活化能取值范围;利用Coats-Redfern方程确定S2/430LV最优热分解机理函数和指前因子,从而建立分解率和温度的函数关系式;采用混合定律,建立了考虑材料分解的热工参数模型。研究结果可为舰艇复合材料结构耐火传热性能研究提供有效数据支撑。

压力下软段含量对聚氨酯材料动态力学性能的影响

聚氨酯材料内部存在特有的微相分离结构,受到外力作用时其链段及分子之间会发生相对运动,产生内摩擦,消耗能量,为材料提供阻尼特性。而在水下环境中,静水压力会导致材料表现出与常压不同的动态力学特性,从而影响材料的阻尼性能。针对这一问题,通过两步法工艺合成不同软段含量的聚氨酯材料,对其进行了一系列的结构与热性能表征,同时,通过施加0.5 MPa的预应力进行了常规的压缩力学性能测试与压缩模式下的动态热机械分析,表征材料在压力环境下的静态与动态力学性能。结果表明,软段含量的增加会对聚氨酯的玻璃化转变温度和压缩强度产生规律性的下降影响,同时降低了聚氨酯材料在变温模式下的储能模量参数,而损耗因子的峰值呈现规律性增大,证明了软段含量的增加加强了压力下聚氨酯材料对温度的响应;变频模式下软段含量的增加与变温模式下的变化规律相吻合,即软段含量的增加同样加强了压力下聚氨酯材料对频率的响应,这些规律的揭示为探究压力下不同软段含量聚氨酯材料的温度和频率响应特性,以及为水压下高耗能聚氨酯材料设计提供了有效的理论依据。

船模静水参激横摇阻尼测量实验研究

针对船舶参数横摇独特的运动特征,设计激励稳性参数的船模静水参激横摇实验,研究与船舶参数横摇特征吻合的横摇阻尼测量方法.基于船舶参数横摇机理,设计了由激励船模重心高度的激振器,控制电机与测量船模运动的测控仪为主要设备组成的实验系统.由阻尼耗散、激励释放和复原力矩三项能量的平衡,推导了横摇阻尼系数的计算公式.露天船模水池的静水参激横摇阻尼测量实验.结果表明:稳态响应的横摇幅值持续稳定,大幅横摇阻尼可测,实验测量的重复性好.

椭球形与圆柱形耐压薄壳承载特性对比研究

将水下无人潜航器耐压结构作为应用背景,为对比椭球形薄壳与圆柱形薄壳承载差异,以应力和弹性稳定性作为典型力学性能指标进行对比。基于第四强度理论,以Mises应力作为典型应力开展数值计算,同等重量下椭球薄壳应力峰值较圆柱薄壳应力峰值小4%左右。以等容积、等重量为前提,基于ISIGHT平台调用Ansys,采用NSGAⅡ优化算法开展椭球薄壳弹性稳定性优化,同等重量、同等有效容积下,椭球薄壳稳定性较圆柱壳提升1.78%~6%;仅要求同等容积时,椭球薄壳稳定性较圆柱壳最大提升约200%。研究成果可为超大潜深潜器耐压结构选型提供借鉴。

大尺度自航模气层减阻试验研究

[目的]旨在研究气流量、航行倾角对船底凹槽内气层保持和节能效果的影响。[方法]以一艘肥大型散货船的较大尺度缩比模型为研究对象,通过设计气层减阻自航模系统和船底凹槽方案,开展开阔水域条件下自航模气层减阻试验,研究模型正浮状态下喷气减阻效果,以及模型一定纵倾角状态下对航速和轴功率的影响。[结果]结果表明:在主机转速一定时,喷气可以明显提高自航模的航速,停止喷气后,船底凹槽内的气体仍能维持较长时间;船体艉倾角为0°~0.25°时的气层减阻效果较好,较大艉倾角时气体从自航模艏部两侧溢出,气层无法对船底实现有效覆盖,减阻效果不佳。[结论]研究结果可对气层减阻技术在肥大型船舶上的工程应用提供一定参考。

潜艇推进舱段狭小空间的维修性评价技术

为解决研发阶段潜艇推进舱段狭小空间的维修性设计问题,采用系统工程评价技术和人因工程学仿真方法对狭小空间维修性进行分析。筛选出维修作业空间、可达性、可视性和舒适性指标作为狭小空间维修性的核心指标;采用A.L Klee-Critic模型确定其权重;将维修任务分解为基本操作单元,逐一分析并提出改进建议。案例分析表明,该方法可以很好地发现并解决研发阶段潜艇推进舱段狭小空间的维修性设计问题。

基于沟槽结构的泵喷推进器导管脉动压力控制研究

本文借鉴航空发动机中的压气机“处理机匣”技术,在泵喷推进器导管内壁开设一定数量的轴向沟槽结构,用于减弱泵喷推进器的梢涡,从而减小泵喷推进器导管内壁上的脉动压力。结合分离涡模拟(DES)方法和滑移网格方法对椭圆形水翼的梢涡流场进行数值模拟,数值计算结果与试验值吻合度较高,验证了数值计算方法的可靠性与适用性。在此基础上,分别对有无沟槽结构的泵喷推进器进行数值模拟,对比分析沟槽结构对梢涡涡核压力、导管内壁脉动压力和水动力性能的影响。结果表明:沟槽结构可以显著增大梢涡涡核压力,并对导管内壁面上脉动压力幅值有明显的降低效果,且对水动力性能影响较小。

极浅水域船舶航行阻力及下沉量数值计算方法

针对舰船在极浅水域中的航行阻力及航行安全预报问题,提出了静力平衡方程与叠模定常流计算相结合的数值计算方法。经分析比较可知,该方法只需进行一次姿态调整,姿态收敛偏差即可小于5%。水动力计算结果与水池模型试验结果对比表明:当深度/吃水比(h/T_(m))为1.18时,阻力预报相对偏差为3%左右、下沉量绝对偏差小于2 mm,触底航速预报相对偏差小于5%。该方法可有效避免计算过程中姿态波动导致解算失败的问题,具有良好的计算稳定性和收敛性,且计算精度较高,可为浅水航行船舶航行性能数值计算提供借鉴和参考。

外训“船舶结构”随堂DIY模型教学实践

以外训船舶与海洋工程专业基础通识课程“船舶结构”为研究对象,从学员成长及体系化教学的角度分析了课程教学目标。结合外训“船舶结构”课堂教学的特点与难点、外训学员教学实践的特点,提出基于构建主义的随堂DIY模型教学实践。参考BOPPPS教学法,提出在“船舶结构”DIY教学实践中采用OBPCA教学方法。选取典型的知识点,给出了可供参考的教学设计案例,以期为我国高校开展“船舶结构”教学改革提供参考。

数智转型背景下教师主导作用的辩证思考

数智化转型为教育发展赋能,也引发对教师主导作用的当代思考。准确理解、科学把握教师应发挥的主导作用或中介作用是顺应时代教育数智化转型的必要工作。基于中介思维和中介理论,该文从社会实践的宏观层面、政策支撑的中观层面和教师内驱力重塑的微观层面进行辩证思考,指出人类社会实践行为的根本变革是正确理解教师主导作用的前提条件,战略发展政策是教师发挥主导作用的必要支撑,教师充分利用条件发挥主导作用重塑教育是重要保障。

实践性课程混合式教学的特点与实施要求研究

随着信息化和数字化技术的发展,线上线下混合式教学模式在实践性课程教学中得到了越来越多的应用。为提高混合式教学模式的应用水平,提升实践性课程对人才能力和素质的培养效益,文章对实践性课程开展线上线下混合教学各阶段的要求进行了研究,并从师生、支撑条件及课程考核评价等角度对混合式教学体系的要素特点进行了剖析和研究,提出了实践性课程线上线下混合式教学实施的基本原则。

复合材料制备与性能检测实训教学平台建设与教学实践

为了满足本科课程“舰艇结构”复合材料结构部分,以及研究生课程“复合材料概论”“复合材料结构设计”等工程实践需要,我校建立了复合材料制备与性能检测实训教学平台,该平台主要包括:原材料存储系统、纤维织物裁剪系统、液体成型系统、切割打磨系统以及性能检测系统,形成了从原材料存储到复合材料成型与性能检测的完整系统功能链条。该平台的建立,一方面有利于提高学员动手实践能力,掌握舰艇复合材料结构相关的成型方法和操作流程;另一方面可用于本校内复合材料相关专业研究生的毕业论文和相关科研项目的研究工作。实训教学平台为夯实教学体系完整性,促进学科建设与发展,培养新时期创新型人才提供了坚实基础。

自修复聚氨酯材料的研究进展

聚氨酯材料因具有优异的综合性能而得到了广泛应用,但是其在使用过程中不可避免地会产生微裂纹等结构破坏,而自修复技术是解决这一问题的有效方案。本文阐述了非本征型和本征型自修复的机理,重点综述了本征型自修复材料的设计方法和研究进展,讨论了不同设计方法对材料自修复性能、力学性能等的影响,最后针对自修复材料自修复性能和力学性能的平衡问题,探讨了复合型自修复体系的可行性、设计思路和最新进展,提出了复合型自修复材料是今后的一大发展趋势,并展望了自修复材料面临的挑战和发展方向。

舰艇爆炸毁伤与防护若干关键问题研究进展

大型水面舰船和潜艇是支撑海军空间立体化作战的主要装备和移动平台,随着战斗部毁伤威力和制导精度的日益提高,加之毁伤载荷的多元化,其生存环境面临愈加严峻的挑战,因而开展舰艇爆炸毁伤与防护研究具有十分重要的意义。爆炸载荷下舰艇结构的毁伤与防护是一个涉及爆炸力学、流体力学、结构动力学、材料学等多学科融合的交叉性问题,仍存在诸多难题有待研究。针对其中涉及的若干关键问题,围绕近年来国内外在舰艇爆炸载荷特性、毁伤响应机制及其防护技术与装备等方面的研究进展进行系统概述,指出当前研究存在的不足,并对舰艇爆炸毁伤与防护的发展趋势进行展望,旨在为未来舰艇高效毁伤与防护研究提供有价值的参考。