船舶数字化设计技术的发展、困境及突破

在数字化广泛推行的当下,造船业(特别是船舶设计)正面临重大的机遇与挑战。数字化设计在提高了船舶设计质量和设计效率的同时,依然面临诸多难点,如何通过数字化技术进一步优化设计流程,从而更有效地提升效率、降低成本并实现自主可控,是目前亟需思考的问题。该文通过分析船舶设计和数字化技术融合可能面临的难点,创新性地提出应对思路;介绍了船舶数字化设计平台如何通过统一的面向对象的数据管理核心、基于时间段的刷新机制等技术实现船舶总体设计的突破,为自主知识产权的船舶数字化设计软件的研发探索了1条具有自主发展特色的技术路线。

基于有限传感器参数的起降点运动姿态换算技术研究

针对以甲板为直升机起降平台的大型水面船舶,船载惯导装置安装布列位置与起降点距离较远,杆臂效应对船舶运动极短期预报模型参数辨识影响较大,严重影响升沉运动预报精度。本文根据有限姿态传感器实时采集横摇、纵摇及升沉信息,结合相关船体坐标,从理论分析入手推导换算起降点的升沉速度,并采用船模试验数据对升沉换算误差及升沉极短期预报精度进行测试验证。测试结果表明,起降点升沉运动换算对提高升沉极短期预报精度,辅助引导直升机舰面起降作业等具有重要意义。

基于强化学习的成品油船装载方案自主生成技术研究

[目的]旨在基于强化学习方法研究液货舱装载方案自主生成技术。[方法]以实际运营的成品油船载货量作为输入,以货舱及压载舱的装载率为目标,基于Unity ML-Agents构建智能体与环境,通过PyTorch框架对智能体进行训练,提出一种综合考虑装载时间与纵倾变化幅度的奖励函数计算方法,并以算例分析来验证所提方法的有效性。[结果]结果显示,所训练的智能体能够学习良好的策略,并实现液货舱装载方案的自主生成。[结论]研究结果表明,将强化学习用于解决多目标条件下的液货舱装载方案自主生成是合理可行的。

基于人员流动仿真的船舶传染病感染风险分析

新冠疫情爆发以来,在多艘邮轮上发生的大面积乘员感染事件暴露了现有船舶设计方法在防疫功能方面的欠缺。该文针对船舶空间内由人员流动引起的传染病感染风险,提出一种基于人员流动仿真的风险分析方法 :首先对某型具备医疗功能的船舶,构建内部空间特征以及人员流动仿真模型,基于元胞自动机算法,对指定工况下的人员流动进行仿真;然后结合特定病毒株传染概率模型,获取船舶空间内各处风险等级。分析结果显示:目标船基于分区管理原则的总体布局设计,可在一定程度上控制感染传播风险,但仍需从舱室通道布置细节以及日常管理上进一步优化。文中所采用的分析方法与实例,可为船舶总布置防疫设计提供参考,同时对疫情下的船舶人员流动管理措施提供建议。

基于快速建模技术的舰载武器射界仿真计算软件的实现研究

通过对船体轮廓与武器位置、射程及安全范围的特点进行研究,充分利用舰船设计的二维图纸资源,采用图纸识别方法构建三维图纸模型,通过参数化处理建立射界计算模型,提出一种全新的武器射界仿真计算快速建模技术,同时应用模型管理技术建立软件架构,对图纸模型与计算模型实行分类管理,最终实现武器射界的快速精确计算,对提高舰载武器射界仿真计算的精确度,确保发射安全与提高设计效率具有较大意义。

粒子群优化神经网络船舶火灾数据融合研究

船舶火灾发生后,受到其环境和空间的限制,容易造成严重的财产损失甚至危及人员生命安全。传统的单一型火灾探测器(包括温度、二氧化碳、烟雾等)存在较高的误报率,通过多传感器数据融合技术,可以有效减少误报率,帮助判断火灾发生。笔者采用粒子群优化神经网络的方法,对火灾数据进行模拟训练,判断火灾的发生情况,符合船舶火灾探测系统的要求。并对船用火灾探测器架构设计作简要叙述。

基于边缘计算技术的船舶机舱智能化系统

当前,船舶机舱智能化成为了重要趋势,常规的数据采集形式已无法完全适应新型传感器的数据采集需求。针对机舱智能化系统容易出现网络带宽限制、网络传输不稳定、上层管理电脑处理能力不足的问题,提出了一种基于边缘计算的数据采集传输方法。该方法将计算过程下沉,采用边缘计算机内部总线和以太网传输结合的方式,将管理计算机和传感器端脱开。研究结果表明:基于边缘计算技术的船舶智能化系统运行平稳、诊断结果安全可靠。

三维矩阵项目制党建模式研究与实践

针对军工科研院所产业化公司党建与科研生产融合载体、模式和方法等存在的问题,结合新时代党建融合和促进科研生产要求,创新设计三维矩阵项目制党建模式,通过应用实践研究,建立了党建建在重点重大项目上的工作机制和方法,提升了党建融合项目管理能力和管理绩效,实现项目运行和党建工作质量双促进双提高。

“向阳红01”号和“向阳红03”号海洋综合科考船优化设计

4 500吨级海洋综合科考船"向阳红01"号和"向阳红03"号是基于"科学"号母型船优化设计后建造的新一代海洋综合科考船。本文从规则规范升级、船载设备更新、用户需求定制以及母型船改进设计等方面进行了介绍,并总结了关于科考船的客船脱险通道设计、撤离分析、耐波性分析等方面的考虑与体会,对科考船的设计和建造有一定的指导意义。

化学品船智能货物管理技术及最新应用

如今,智能技术已广泛应用于船舶系统和管理的方方面面。在建立以支撑全船智能系统的网络和集成平台的基础上,拥有智能航行、智能机舱、智能能效管理的智能化船舶越来越受到业界的青睐,智能化程度也在向着更强的辅助决策能力和更多的应用场景方向稳步迈进。聚焦船舶货物管理的未来,智能化面对的是业界对于货物运输更加安全、高效,以及创造更大经济价值的渴望。

基于HLA的舰船输转作业仿真系统研究

针对舰船输转作业方案仿真存在的计算资源不足、战位多、人机交互等问题,开发了基于HLA的舰船输转作业仿真系统,根据资源占有率和功能模块划分联邦成员,设计分布式仿真系统的网络结构,选定协同网时间管理策略,研究节点间通讯性能测试方法,解决节点间控制机制问题,建立协同网对象类和交互类。使用MAKRTI作为HLA的辅助开发工具,基于Vega Prime进行视景驱动。经过仿真试验,结果表明:本系统能够在功能和性能上满足输转作业设计仿真需求。与传统设计方式相比,本系统提高设计效率,均衡计算负载,降低节点通讯延迟时间。

基于数字孪生技术的数字化舰船及其应用探索

数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。文中基于数字孪生的基本理论,提出数字化舰船的总体框架,并探索基于数字孪生的产品设计、辅助决策、健康管理等几类应用设想,为未来进一步开展型号研制提供理论和方法参考。

基于PID的沉管隧道施工监控系统的设计与实现

以水下沉管隧道碎石基础铺设的整平清淤船项目为背景,采用可编程逻辑控制器(PLC)与数据库等技术,实现了沉管隧道碎石基础铺设施工过程的实时监控。PLC控制部分采用“比例-积分-微分”(PID)算法,实现沉管浮运沉放过程的闭环控制。该实时监控系统设计了上位机界面,可实现沉管浮运沉放全过程的实时可视化监控,以实现沉管隧道碎石基础铺设高精度、高效率的技术要求。这种作业方式目前在国内属首创。

面向复杂输转流程的作业效能评估方法研究

针对输转系统作业步骤复杂、设备类型多、流程评估困难等问题,提出了一种将复杂系统划分为多个子系统并建立子系统间串并联关系的效能评估计算方法。分析输转系统的作业过程,结合子系统之间的串并联关系,构建作业评估指标体系,基于ADC模型完成整个输转系统评估,得到任务方案的作业综合效能。经过实例计算比对,提出的方法科学、可行,易于分析不同方案优劣,且拓宽了ADC模型的工程应用。

基于大数据平台的极区航行数据挖掘研究

极区环境的复杂性直接影响船舶航行状态,随着物联网和大数据技术的发展,实现利用复杂多变的环境因素指导船舶的航行姿态成为了可能。文章在参考以往船舶航行参数研究和大数据技术的基础上,研究并设计了适用于极区船舶航行的大数据挖掘平台,并以K-means算法为例对极区天气现状进行了聚类分析,为挖掘天气与海冰和船舶航行的关系奠定了基础。

CATIA二维逻辑原理图驱动三维建模在轮机详细设计中的应用

基于CATIA三维体验平台在船舶详细设计中的应用,文章论述和研究利用CATIA二维逻辑原理图驱动三维建模,以及采用管系规格书实现快速建模。通过与传统建模方法对比分析了CATIA 软件二维逻辑原理图驱动三维建模的优缺点,努力推进CATIA 三维体验平台在船舶轮机详细设计中的运用,实现设计优化。

430TEU江海直达集装箱船电气设计探究

文章针对江海直达船舶的特点,以430TEU江海直达集装箱船设计建造为工程依托,开展了电气系统详细设计工作,主要包括配电系统、照明系统、无线电通信导航系统、船内通信及报警系统的设计。通过系统配置和设备布置上的优化,在满足江海直达船舶特定规范和法规的条件下,获得目标船的电气系统合理配置方案,具有经济、安全、节能等特点,为后续同类船型的电气设计提供借鉴参考。

海上融合通信系统设计

本文主要介绍了海上融合通信系统及产品设计的系统架构、产品架构和关键技术,分析了典型业务流程的实现方法。

冰区航行大数据迁移平台研究

目前,我国极地科考业务已经累积了约20年的冰区航行数据,可为下一步极地考察船的智能化航行提供数据支撑。然而,海量数据对于现有的传统数据库管理系统来说,已经远超出其存储及查询分析处理能力。数据向分布式大数据处理平台的迁移及部署对于冰区航行来说已成为一种必要的大数据解决方案。文章聚焦研究面向大数据平台的迁移平台和数据融合过程,实现多源异构历史数据的抽取、转换,为分析应用等功能提供数据。结合迁移后的数据,提出一种基于Adaptive-Lasso算法和神经网络的数据融合算法,用于分析预测雪龙号考察船采集的发电机油耗数据与天气数据之间的关系,并进行了仿真验证,为船舶智能航行提供了理论支撑。

浮船坞压载舱空气管长度计算方法研究

浮船坞下潜深度是通过压载水调节来实现,压载舱内压载水量决定浮船坞的下潜深度,而压载舱内空气管长度是影响压载水量的关键因数。空气管过长会影响浮船坞的抬船能力,空气管过短则会导致浮船坞翻沉,所以浮船坞空气管的长度对船舶性能保障至关重要。为解决浮船坞空气管长度精确定位问题,该文着重对空气管长度进行理论计算方法研究,且通过实船沉浮试验论证,该研究成果可为后续浮船坞的设计与制造提供参考。