养殖工船作业型水下机器人结构设计与研究

水质检测是深远海集约化养殖的重要环节,水质好坏直接影响着鱼类的生长。目前,水质检测的主要方式是构建水质监测网络系统和人力采集水样检测,这些检测方式存在操作复杂且效率低、作业区域受限、监测周期长等问题。为此,研发设计了一款用于养殖工船水质检测的作业型水下机器人。首先提出水质检测系统和水下机器人系统的总体设计方案。然后利用Solidworks建模软件对水下机器人机械结构进行整体设计,外壳采用流线型结构,其上搭载抽水管口,采用水平2个和垂直4个推进器布局设计,保证水下机器人能够自由运动;基于Ansys软件对机器人的外壳、固定结构和耐压舱等进行应力数值模拟,并结合理论计算对机器人的设计进行完善。最后完成机器人样机软件调试以及性能、自由度和水质检测等水下试验测试。结果表明:水下机器人的密封性、自由度、抽水检测等性能试验均满足工作要求,可以达到对指定位置进行分层和定点水质采样,所获得的水质检测数据可为水产养殖提供数据参考。

基于ESSA-LSTM的养殖工船水质溶解氧预测方法研究

为了准确预测水质参数中的溶氧量,采用长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,提出一种增强型麻雀搜索算法(Enhance Sparrow Search Algorithm,ESSA)以改进预测率的精确性。该算法引入了Circle混沌映射进行种群初始化,并结合正弦余弦算法和Levy飞行策略分别对侦察者、跟踪者的位置进行更新,以促使麻雀个体能够快速跳出局部最优解。首先将ESSA与多种其他算法进行多形态基准函数对比测试,结果表明该算法在多个基准函数上展现出出色的性能和鲁棒性;随后将其应用于LSTM模型参数寻优,并与其他优化算法进行比较,结果显示基于ESSALSTM模型的预测率达到99.071%,相较于基本麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)、灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)、海洋捕食算法(Marine Predators Algorithm,MPA)、鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)分别提升了2.142%、6.653%、6.682%、7.714%。研究表明,使用ESSA显著提高了溶解氧预测率,并有效减少了参数设置的盲目性和时间成本。

养殖工船高压增氧锥外形优选及配件开发

优质的海水是深远海集约化养殖成功的前提,提升养殖水体的溶解氧对于高密度养殖至关重要。增氧锥是养殖水体最高效的增氧设备之一。针对深远海养殖工船空间紧凑的现状,对增氧锥外形进行优选,并开发相关配件,以达到高效增氧和节约空间的目的。采用流体仿真技术,利用其文丘里结构产生的射流、偏流、回流现象获得增氧效果;通过设计开发微孔曝气射流装置,借助微气泡原理和二次射流效果,进一步提升了增氧锥中氧气溶于水的效率。流体仿真软件结果显示,在其他条件相同的情况下,增氧锥截面角度为28°时,液速峰值最高,产生的溶解氧效果最佳;有无曝气管射流的对比实验结果显示,加装曝气管的增氧锥增氧速度较快,该配件对于增氧锥的作业有良好的辅助功能,具有较好的应用价值。

水深对超大型FPSO波浪载荷响应影响试验研究

随着超大型浮式生产储卸油装置FPSO(floatingproductionstoringandoffloading)在渤海浅水海域的广泛应用,水深对FP-SO波浪载荷响应的影响问题突现出来。对缩尺比为1∶100的三模块分节模型进行了水深对超大型FPSO波浪载荷响应影响的试验研究,试验结果表明水深对FPSO波浪诱导载荷的影响很大。

地方高校构建产学研一体化人才模式探讨

地方高校专业设置必须紧密依托地方产业布局,实行产学研一体化的人才培养模式,提高人才培养质量。浙江海洋学院以船舶与海洋工程国家级特色专业建设要求为依据,从提升船舶与海洋工程专业学生人才培养质量的视角出发,明晰了船舶与海洋工程专业大学生的培养目标,并从产学研平台的建设、产学研运作的机制等方面对产学研教育模式进行探索。

水深对超大型FPSO水弹性响应的影响

结合三维势流理论和有限水深复合格林函数,计算了浅水超大型浮式生产储油系统(FPSO)水弹性响应.该方法首先实现有限水深复合格林函数及其偏导数的数值算法,将其根植于三维势流理论中,形成了用于浅水海洋浮式结构物三维水弹性分析的方法.本文对一艘浅水超大型FPSO进行了数值计算,计算结果表明,船体的振动效应对不同波浪载荷产生不同的影响.

竖轴潮流能水轮机组排列规律试验研究

针对竖轴潮流能水轮机阵列的水动力性能,在拖曳水池中开展模型试验研究。研究竖轴潮流能水轮机阵列整体水动力性能模型试验技术,讨论给定转速、流速的情况下双水轮机阵的能效指数。通过改变两个水轮机模型的相对位置,分析水轮机轴间距、轴心连线与来流的偏角对能效指数的影响规律。

有限水深复合格林函数的数值计算

有限水深格林函数值的正确求解对处于浅水的海洋结构物运动响应和载荷计算起着非常关键的作用。本文根据海洋结构物的物面对称性,在有限水深复合格林函数表达式的基础上推导出了格林函数偏导数的数值计算表达式,并对格林函数的奇异性进行了分析。采用抛物线积分法对其进行了积分,为有限水深海洋结构物的水弹性分析奠定了基础。计算结果表明,利用抛物线积分法所求得的运动响应与挪威DNV船级社SESAM软件的计算结果吻合得很好。

散货船横向强度有限元分析

利用MSC/Nastran软件探讨了散货船横向强度的计算方法.文中给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,并在五种工况下对一散货船进行了横向强度分析.通过有限元分析得到的结论可用于指导散货船的结构设计与优化.计算结果表明结构响应满足强度要求.

注塑机拉杆螺纹的应力集中问题设计研究

在AutoCAD图形环境中建立了注塑机拉杆的立体模型 ,通过stl格式转换为研究螺纹应力集中问题的有限元模型。讨论了不同牙形角拉杆螺纹的应力分布情况 ,发现齿形对拉杆螺纹牙根处的应力集中影响很大。设计了一种应力集中系数较小的牙形 ,前倾角为 3 0° ,后倾角为

地方性高校船舶与海洋工程专业人才培养模式的研究与探索

分析了地方性高校船舶与海洋工程专业人才培养现状、人才培养模式的定位和原则,提出了船舶与海洋工程专业创新人才培养模式的构想。

超大型FPSO原油质量分布模拟与水弹性响应研究

FPSO在近海油气田开发中得到了越来越广泛的应用。大多数在渤海海域服役的FPSO工作在浅水海域。主尺度大与水深吃水小,直接导致FPSO水动力特性与深水条件下船舶的水动力特性有较大区别,因此采用水弹性理论研究超大型FPSO在浅水中的运动与波浪诱导载荷响应具有重要意义。浅水超大型FPSO满载时原油重量将近占载重量的80%,因此如何正确模拟原油重量分布对干结构的固有频率、广义质量和振型的计算非常重要。本文建立了基于三维水弹性理论的数值模型,开发了有限水深复合格林函数的数值计算程序模块,对一艘300KDWTFPSO在特定水深海况下的运动与波浪载荷响应进行了研究;同时采用三种方法模拟了原油质量分布。计算结果表明,不同的原油质量分布模拟方法对水弹性计算分析影响很大。

浅水超大型FPSO波浪弯矩设计值与不同水深预报值的比较

针对水深对浅水超大型FPSO波浪诱导载荷的影响,在国际船级社协会(IACS)纵向强度标准的基础上,探讨了不同水深波浪诱导弯矩的长期预报值与波浪弯矩设计值的关系。开发了基于有限水深复合格林函数波浪诱导弯矩数值计算程序模块,对一艘300KDWTFPSO在不同水深海况下的波浪诱导载荷进行了长期预报。研究结果表明,水深对波浪弯矩设计值的影响很大。

提高《船舶阻力实验》教学质量,加强学生综合素质培养

船舶阻力实验是船舶与海洋工程专业在校内进行的第一个大型专业实验,船舶阻力实验的质量好坏,对后续实验的开展起到至关重要的作用。本文就对提高船舶阻力实验质量的方法、手段进行了研究,并就如何激发学生兴趣进行了探讨。

浮式生产储卸油装置的若干关键技术问题

鉴于对浮式生产储卸油装置的运动性能、结构强度和作业安全都有很高的要求。本文就甲板上浪、FPSO与穿梭油轮的多单元耦合作用、系泊特性、水深对运动的影响、疲劳评估和水弹性分析等关键技术问题做了综述,以期对浮式生产储卸油装置的设计、作业和维护有一定的参考价值。

大型结构抗弯刚度优化设计研究

翼身接头弯曲刚度在传递机翼弯曲载荷过程中起着非常关键的作用。根据翼身接头的受力与变形特点,将基于二次规划的准解析法优化理论应用于飞机结构刚度优化设计中,建立了飞机结构刚度优化模型。以主要承力框抗弯刚度为目标函数,优化过程中考虑了尺寸、强度和重量等多种约束工况。在多种载荷作用下,优化了机身主要承力框结构,使优化后的机身主要承力框结构不但满足强度衡准要求,同时使优化后翼身对接接头的抗弯刚度优于原准机。

面向规范的船体立体造型设计研究

通过对散货船船体材料分类 ,建立了以不同船体材料为基础的变结构参数化模型 ,结合三维船体型线图推理构建船体立体构体 ,并装配形成船体立体模型 ,为实现船体总纵强度分析、总纵弯曲挠度求解和船体结构分析打下基础。

船体舱段优化设计

将基于二次规划的准解析法优化理论应用于船体舱段的优化设计中,在整船三维有限元分析模型的基础上建立了船体舱段的优化模型.以船体舱段重量为目标函数,以钢板厚度和型钢横截面积为设计变量,考虑了尺寸约束、强度约束和稳定性约束,使优化后的舱段满足设计要求.根据优化理论编制了SAAOP程序,探讨了一种基于整体结构的局部优化设计的简便方法.

基于优化设计方法的船体载荷计算

船体载荷计算对总纵强度分析起着非常重要的作用。本文以优化设计方法为基础来计算船体载荷,以船舯剖面弯矩为优化对象,以站位货物重量为设计变量,以求解部位的货物重量、船舶重量和重心纵向位置为约束,对船体剖面载荷进行了优化。优化结果可用于船舶配载和总纵强度分析。

大型结构分析与优化设计研究

将基于二次规划准解析法优化理论应用于机身结构优化设计中,建立机身结构优化模型。以机身重量为目标函数,考虑尺寸约束、强度约束和刚度约束,使优化后的机身结构不但满足强度要求,同时使优化后机翼机身对接接头的抗弯刚度与原准机保持一致。