三体复合动力无人艇的太阳能铺板结构优化

太阳能铺板结构优化有利于解决局部应力、变形过大的问题,对三体复合动力无人艇的研究具有重要意义。本文建立太阳能铺板局部有限元模型,计算原结构的应力和变形量,基于多优化目标综合评估各优化方案的效果,得出最优方案。计算结果表明,所提出的优化方案在不损失布置面积的前提下,使结构最大应力降低了60.2%,最大变形降低了70.52%。该优化方案可大幅度降低太阳能铺板最大应力和变形,解决了局部强度问题,为复合动力无人艇结构设计提供了新的思路。

船舶拖缆作业时的循线航行和定点定位控制

针对拖缆作业船舶在进行循线航行和定点定位时受到的海洋环境力和拖缆拉力,建立了船舶、拖缆和拖体三者之间耦合的运动数学模型.因其控制系统具有较强的非线性,单独使用模糊控制效果不够理想,所以设计了Fuzzy-PID(Proportion Integration Differentiation)合成控制器.该控制器包含3个模块:大误差切换至Fuzzy控制模块;小误差切换至Fuzzy-I控制模块;微误差切换至Fuzzy-PID控制模块.仿真给出了船舶在扰动情况下循线拖曳时的拖体轨迹,并通过定点定位控制验证了该控制器具有更强的抗干扰性和鲁棒性,能够实现较高精度的定位控制.

船舶在风、流环境下的操纵性数字模型

系统地论述船舶操纵仿真数学模型及计算机模拟,并以MMG操纵运动数学模型及相关的系列实验结果为基础,建立单(双)桨方形舵(流线型舵、单板舵)运输船舶的基本模型,以及在水动力、螺旋桨推力、舵力及其力矩、静水、风、流中的操纵运动模型,导出该模型的无因次化方程组,选择欧拉积分法,积分求解该方程组。利用VB程序模拟了船舶回转运动,其计算结果基本符合实际情况,最后对结果进行了分析。

浮式探测器拖曳状态预测分析

引入升级拉格朗日方法,描述浮式探测器拖曳系统在收\放缆及定长拖曳阶段系缆上质点的运动情况。结合凝集质量法建立变缆长拖曳系统的动力学模型。仿真算例中浮式探测器无自主动力,其阻力系数已通过拖曳水池实验得到。仿真计算了不同拖曳航速及放缆速度情况下,各个阶段时拖缆的构型以及探测器的运动响应。讨论了拖曳速度和放缆速度对探测器运动的影响。本方法为浮式探测器的运动预测提供了理论依据。

基于EEDI能效指数的船舶风帆助航效能

航运业的CO_2排放量一直倍受环保组织的关注,因此降低船舶能效设计指数(Energy Efficiency Design Index,EEDI)也成为国际船舶标准研究的焦点。基于风帆气动特性及受力分析,结合风洞实验的推力系数极图,建立综合风帆推力效益模型,设计一型风帆助航方案,并对风帆在复杂风况下长时期工作的综合效能进行计算。结合台湾海峡气象数据,以一艘散货船为例,对厦门至高雄航线的船舶装帆后的经济、环保综合效益进行分析。综合计算结果表明,风帆助航船的节能效果显著,船舶能效指数显著降低。

Fuzzy-PID合成控制下铺缆船舶首向寻优动力定位

为使海上作业的铺缆船舶能够更好地保持定点作业能力,其上都安装有动力定位系统。船舶运动的数学模型是非线性的,单独使用模糊控制效果不够理想,通过使用Fuzzy-PID合成控制器可实现更精确的动力定位。该控制器包含大误差切换至Fuzzy控制模块、小误差切换至Fuzzy-I控制模块及微误差切换至Fuzzy-PID控制模块3个模块。同时为了船舶能够更好、更节能地抵抗外界环境,在控制器部分还加入了首向寻优环节。仿真验证表明,与传统Fuzzy控制对比后得出,使用Fuzzy-PID控制器仿真时系统的稳定性和响应速度都较为优越,提高了动力定位的效果,符合绿色动力定位的理念。

2205双相不锈钢焊接工艺及焊接残余应力控制

双相不锈钢的焊接工艺是化学品船建造过程中的重要技术难点,本文首先介绍了2205双相不锈钢的化学成分、抗腐蚀性能和力学性能。考虑焊接残余应力对船体的不利影响,从焊接过程和焊接参数的控制角度探讨焊接质量控制,并结合船厂施工工艺提出控制焊接残余应力的方法。

基于零兴波理论的非常规小水线面双体船设计

基于零兴波阻力理论,提出了一种非常规的S曲线形小水线面双体船(SWATH),其片体关于船中对称,单片体有一定艏向偏角.基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程黏流理论对设计进行求解验证,给出了设计的非常规SWATH静水中阻力性能.与常规带有鱼雷体状潜体的SWATH相比,设计的S形非常规SWATH不仅在低航速下(弗劳德数Fr=0.3)具有较低的阻力,在高速下(Fr≥0.8)也具有绝对的低阻优势.

Experimental Study on the High Speed Mono-Wave-Piercing Boat

Mono-wave-piercing boats adopt a tumblehome and wave-piercing design which is becoming popular among military vessels and yachts. Published studies on mono-wave-piercing boats mostly focused on motions and stability in waves, or were conducted at low speed. A new high speed mono-wave-piercing boat is developed in this study and model tests have been finished in order to reveal more sailing characters of mono-wave-piercing boats. Special attention is paid to the sailing characters of mono-wave-piercing boats at speed. Model tests include resistance tests in calm water and seakeeping performance tests in regular waves. Available model test results give an insight in the way how the mono-wave-piercing boat runs in calm water and regular waves at speed and are valuable reference for similar and derived design.