船舶操纵性海试实验虚拟仿真设计与应用

操纵性试验是船舶海试的重要组成部分,可有效评估船舶投入运营后操纵性能的优劣。船舶操纵性海试准备时间长、成本高、风险大,难以开展实验教学。依托虚拟仿真软硬件设施,充分融合虚拟现实技术、3D成像投影技术与船舶操纵性能分析方法,探索新型实验教学模式,完成船舶操纵性海试虚拟仿真设计;并以集装箱船为例,开展实验教学应用研究。船舶操纵性海试实验虚拟仿真有效弥补了海试的诸多不足,为学生沉浸式体验船舶操纵性海试全过程、掌握相关实验规程与分析方法提供良好的虚拟仿真环境。

基于海事规则和船舶操纵性的运动规划方法研究

文中提出了一种基于海事规则和船舶操纵性的运动规划方法.根据海事规则的要求,限制船舶转艏可行域.根据船舶推进器布局分析船舶操纵性能,并通过人工势场求取船舶转艏方向,采用计算势能的方式取代传统方法中计算合力的方式,计算船舶所需推力和转矩.将所求推力和转矩作用于船舶,得到一条包含速度和艏向信息的船舶运动轨迹.将并提出的方法与传统人工势场法进行仿真对比.结果表明:所提出的运动规划方法所规划的轨迹能够满足海事规则的要求,与传统人工势场法所规划的轨迹相比更加平滑,且满足船舶操纵性的要求,控制效果更好.

船舶操纵性约束模测量系统设计与分析

为解决实验室船舶操纵性约束模实验中的测量及数据分析处理技术问题,开发组建实验测量系统,推导数据分析处理方法,以期实现约束模实验的测量与数据在线分析处理;根据前期研究经验,设计了较为完善的测量硬件系统方案;为实现约束模中精确的零相位整周期测量要求,采用光电开关利用数据采集卡的硬件触发启动功能,并给出了整数周期测量的方案;利用最小二乘拟合及傅里叶分析等方法推导给出各船舶水动力导数数据处理方法;在此基础上,作为重点编写了完整的在线测量与数据在线分析程序,主要功能内部独立实现;该系统手工介入频度低,基本实现了测量的自动化,效率得到大幅提高;最后进行实际测量验证,数据的拟合结果与测量结果符合良好,验证了该系统的可靠性;同时处理结果显示船舶附加质量导数Y同船舶惯性质量很接近,而导数Y′r,N′数值很小,近于零。

基于改进最小二乘算法的船舶操纵性参数辨识

为了解决船舶操纵性参数辨识问题,考虑了船舶运动时域的非线性和非平稳的特点,提出了一种快速收敛迭代学习最小二乘算法,提高了参数辨识速度和精度。首先建立了船舶操纵一阶和二阶非线性运动响应模型,并将其离散化;然后采用迭代学习思想,并引入P型学习率改进了递推最小二乘算法进行参数辨识;同时分析了该算法的收敛性;最后进行了相关实验。实验结果证明了该算法的可行性和有效性。

船舶操纵性指数预报研究

为了对营运船舶的操纵性进行预报,基于SPSS软件的相关分析和统计功能,采用多项回归法对59艘船舶的K、T指数统计资料进行分析,得出具有一定精度的K′、T′指数估算公式。考虑船型数据之间非线性因素的影响,构造了四元二阶多项式回归模型。增加了渔船等中、小型船舶,使回归方程更具有普遍性。所构建的船舶操纵性指数回归模型较原有的回归模型将K′、T′的复相关系数精度分别提高了8.5%和7.2%,在保证原回归方程显著性的基础上兼顾了数据拟合的精度和回归多项式的简洁性。因此,该模型对操船者在航海实践中评估船舶的操纵性有一定的实用价值。

船舶操纵性评价的灰关联分析和逼近理想解法

针对船舶操纵性评价中存在的问题,在深入研究各种系统评价方法的基础上,提出了一种基于灰关联分析和逼近理想解法(TOPSIS)的船舶操纵性能综合评价方法。该方法运用灰关联分析理论,计算评价指标的灰绝对关联度及评价指标的权重;利用TOPSIS法,建立加权评价矩阵,引入Hausdorff距离代替欧式距离,计算各评价对象与理想方案的相对接近度,并依据相对接近度对各参评船型的操纵性作出优劣排序。应用结果表明,该方法合理有效,实用性强。

基于混沌的船舶操纵性能优化计算

针对一般的基于二次载波的混沌优化方法收敛慢的弱点,提出了一些改进的方法,大大提高了首次载波寻找最佳点大概位置的速度和效能,同时能更快更精确地实现二次载波的精细搜索.另外,针对多变量优化最后几个变量精度较差的问题,提出了三次载波的概念并付诸实现.多个算例计算结果表明,本文提出的方法十分有效.最后,成功地将该算法用于某型船的操纵性能优化计算之中,结果令人满意.*

基于LS-SVM的船舶操纵性黑箱建模与预报研究

文章提出了基于LS-SVM的船舶操纵性黑箱建模方法,通过选取影响操纵性能的主要因素,利用LS-SVM建立了操纵性能的非线性回归模型,并利用回归模型对自航模回转试验进行了预报,通过试验与预报结果的对比分析表明,所建立的回归模型具有较高的预报精度,为船舶操纵性预报提供了一种新的技术手段。

船舶操纵性能预报的人工神经网络方法

在船舶初始设计阶段，船舶的主尺度和船型系数可基本确定，这时如能建立这些参数与船舶操纵性之间的关系，就能在初始设计阶段预报船舶的操纵性能．通常，采用线性回归方法建立这些关系，但其预报结果精度难以保证．本文基于人工神经网络理论，提出了新的预报操纵性能的方法。

基于熵权法和模糊集的船舶操纵性综合评价研究

采用熵权法—模糊集对船舶操纵性进行综合评价,建立船舶操纵性综合评价指标体系,阐述该方法的构造原理和操作步骤,并采用两种传统评价方法验证熵权法—模糊集在船舶操纵性综合评价中的有效性。以舵间距可调的双舵船自航模为研究对象,分别求取自航模在不同舵间距时操纵性评价指标的综合权重、模糊值以及评分函数,通过将综合评价结果与船模K′T′P′指数进行对比分析,可得到更优的排序结果。该方法中,综合权重的确定克服了主观或客观单一方面赋权的不足,操纵性综合评价实现了由单一片面评价向全面综合评价的转变。熵权法—模糊集不仅在理论上具有优越性,在实际应用中也是可靠的,更适用于对船舶操纵性开展综合评价。

基于Pareto遗传算法的船舶操纵性能多目标优化技术研究

针对船舶初始设计阶段船舶操纵性能优化这一复杂的多目标问题,开展相应的多目标优化方法研究。利用Pareto方法的特点,提出基于Pareto遗传算法来解决传统方法中的这个问题。经过优化可以得到均匀分布的Pareto解集,便于进行分析比较和选择,并给出计算实例。

船舶操纵性能优化设计方法研究

分析了描述船舶操纵性能的三个操纵性指数 ,建立了以操纵性能为目标函数的优化模型 ,利用离散复合形方法给出了船舶主尺度、船型系数和舵面积等几何要素的优化计算方法 ,并给出某货船的计算实例。

不同装载状态下约束模试验的船舶操纵性研究

通过敏感性分析方法确定了使船舶操纵运动敏感的干扰系数.文中采用模型试验方法测量了船舶在满载、半载和压载等6种装载状态下船舶的干扰系数值,并分析了吃水和纵倾对干扰系数的影响.之后,作者利用测量的干扰系数,以MMG数学模型模拟计算了船舶在6个装载状态的操纵性能,结果表明吃水和纵倾变化对操纵性的影响较大,不同装载状态船舶的操纵性能的研究将为船舶安全航行提供重要依据.

船舶操纵性能及其代理模型构建（英文）

为了提高船舶操纵性能计算效率,文章结合基于NAPA计算仿真结果和支持向量回归方法预报海洋平台支援船的操纵性能,在收集足够相关船型信息前提下,采用能够合理探索设计空间和抽样的拉丁超立方方法获取了30条样本船型数据。通过NAPA仿射变化、位移转换及根据船型设计变量进行局部调整从而生成系列船型以表达船体几何形状。针对每个船型,分别计算了5项操纵性衡准指标:进距、战术直径、横距、10°舵角第一超越角和20°舵角第一超越角。为提高船舶操纵性能的计算效率,文中利用作者早先新提出的一种单参数Lagrangian支持向量回归算法来训练并构建代理模型以预报船舶操纵性能,该算法整合了Laplace损失函数,仅采用单参数控制计算误差并于置信区间中增加了b^2/2项。以海洋平台支援船为例,采用SPL-SVR算法预报船舶操纵性能,并与基于NAPA计算仿真结果、人工神经网络、经典支持向量回归算法进行对比。不需要昂贵的仿真代码计算,文中采用SPL-SVR算法建立的船舶操纵性能响应面模型比较适合船型初步设计的工程实际应用,并具有较好的效率和适用性。

船舶操纵性评估体系构架设计

针对船舶航行安全和操纵安全的需求,初步设计了船舶操纵性评估系统,给出了系统逻辑框架和评估指标体系。船舶操纵性评估模块是该船舶操纵性评估系统的核心,其评估指标体系由3个一级评估指标和11个二级评估指标组成,层次化特征明显。对部分二级评估指标给出了工程上可行的计算模型和评估准则。最后给出某货船的试验结果,验证了计算模型的实用性。

全回转桨初始安装偏角对船舶操纵性的影响

针对全回转螺旋桨设计4种初始安装方案,通过在开阔水域开展船模回转、Z形操舵的大尺度自由自航模试验,对比各方案的回转直径、横倾角及速降等试验参数和相关性能指数,结果表明,当螺旋桨的初始安装位置为相对船艏呈外八字2°时,船舶的操纵性能较为优异。

船舶操纵性能测试系统研究与开发

介绍了一种船舶操纵性测试系统的组成、原理和软件实现。操纵性测试仪利用DGPS数据,通过软件实现《GB/T 3471-2011海船系泊及航行实验通则》中规定的动态测试项目。通过实船测试验证了该船舶操纵性测试系统的稳定性、可靠性,其测试数据对船舶设计人员和操纵人员具有一定参考价值。

船舶操纵性模型试验的一种修正法

通过对船舶操纵性模型试验相似理论的分析，论述了在模型试验中应遵循的准则．提出一种尺度效应修正方法相当舵角修正法，并在一艘大型油船的模型试验中应用，获得较满意的结果．

船体后体形状对船舶操纵性的影响研究

在型线优化过程中,综合考虑阻力、操纵水动力性能,为能设计出综合性能优的船舶线型奠定基础。采用平面运动机构(PMM)进行某船F1A1以及F1A3两线型在设计吃水状态下的直航、斜航运动和摇首运动等试验,对两型船的阻力进行分析,回归得到相关的水动力系数,分析后体形状对船舶操纵水动力的影响,并通过数值模拟,分析两船的回转性、应舵性和航向纠偏能力。

船舶操纵性能在船舶设计中的应有位置

船舶快速性是衡量船舶性能的重要指标,船舶操纵性与船舶安全航行息息相关,船舶设计中须正确权衡两者之间的关系。通过对2艘船在快速性和操纵性模型试验中发现的问题和采取的改进措施,阐述了船舶操纵性与快速性之间的关联及因载荷工况变化对操纵性能的影响,为船舶设计者提供相关的技术参考。