深海作业平台无动力上浮过程水动力分析及运动仿真研究

本文在-180°~0°攻角范围内,对上浮平台的流场进行了研究,结果表明大攻角下扁平体平台的分离流动及涡系非常复杂,从而造成了相应水动力的强非线性。扁平体平台垂直面内的旋转阻尼大,整个上浮过程呈现以攻角变化为主的运动特点,本文提出了在运动方程中采用“变攻角基准状态”的水动力表达方法,即位置力插值,剩余项采用传统增量模式,从而提高了上浮全过程及稳态解的预报精度。上浮运动的系列仿真揭示了抛载重量、抛载位置、初始状态对上浮全过程的影响规律。本文据此对工程上抛载提出了建议。研究结果表明,该深海作业平台无动力上浮过程具有较好的上浮安全性。

深海能源基站技术现状与发展趋势

深海能源基站是提高UUV续航力、扩大UUV工作范围的有效手段,将改变未来海战中UUV执行任务方式和作战规则。本文阐述深海能源基站的应用需求和工作特点,分析深海能源基站不同储能技术,重点介绍了国内外在燃料电池和核动力深海能源基站方面研究现状。从储能、部署难易、维护周期和使用方式4个方面,探讨了深海能源基站的未来发展趋势。研究表明,深海能源基站将围绕高能量密度和高功率、小型轻量模块化、长周期隐蔽免维护运行、能量信息非接触式高速同传4个方向发展。

测量不确定度分析在操纵性试验中的应用

测量不确定度分析是以定量的形式给出试验结果的品质和可信度,是模型试验分析中必要的一个组成部分。本文结合旋臂水池操纵性模型试验,比较了分析第22、23届ITTC会议公布的关于船舶测量不确定度的分析方法和《测量不确定度表示指南》(GUM)中推荐的测量不确定分析方法,结果表明GUM是通用的测量不确定度分析方法。在小置信概率时ITTC的适用性将受限制,此时推荐使用GUM描述。

新型襟翼舵水动力性能系列试验

本文通过对新型襟翼舵舵模的L9（34）正交试验研究，给出一套包括襟翼舵法向力导数fα、临界攻角α(kp)和法向力系数CN的回归公式，并经9000吨自卸式水泥船新型襟翼舵舵力试验验证，表明计算公式对同类型的襟翼舵是完全适用的。在与普通舵的比较中发现，新型襟翼舵确有升力系数C高，压力中心纵向位置C变化不大等优点。对系列舵模试验结果分析还可以得知，对襟翼舵水动力性能影响最大的是尾弦比亚，展弦比入其次，厚度比δ最小。

大型集装箱船受风工况下操纵性计算预报

本文采用考虑横摇在内的四自由度船舶操纵运动模型 ,结合大型集装箱船的船型特点、水动力试验结果和完善船、桨、舵水动力、附加质量以及风载荷的计算表达 ,建立大型集装箱船操纵性预报方法 ,并完成了4500TEU集装箱船受风工况下的操纵实例计算。文中还分析了风向角αw,风速比Va/Vo 和操舵角δ诸因素对大型集装箱船风载下操纵性的影响。

船舶操纵性计算预报中的不确定度评定

不确定度分析是以定量的形式给出数据结果的品质和可信度,是数据分析中必要的一个组成部分。为了适应国际海事组织(IMO)正式通过的 MSC.137(76)船舶操纵性标准(IMO,2002b)决议,就要求在船舶设计阶段通过数值计算方法预报的操纵性能更加精确。因此,文章依照 GUM 不确定度评定方法,基于船舶操纵性预报"整体型"数学模型,结合操纵性水动力试验结果及其导数分析,对船舶操纵性预报结果进行了不确定度评定。

不同设计参数下螺旋槽径向液体润滑轴承油膜稳定性的比较计算

采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法求解油膜压力的雷诺方程和扰动压力的摄动方程，并分析了螺旋槽径向液体润滑轴承油膜的动态性能．采用逐步修正的迭代法实现正压力区和油膜破裂区交界处的雷诺边界条件．在不同参数下比较了螺旋槽轴承油膜不产生涡动的转轴临界质量Ｍｃ，并进行了参数的比较计算．发现合理地选择参数可以得到良好的油膜稳定性。

潜艇大攻角操纵运动预报

舱室破损进水是造成潜艇失事的主要险情之一。文中针对潜艇首部破损进水并采取应急吹除上浮时出现的大攻角运动状态,建立了潜艇大攻角操纵运动数学模型。通过数学模型中有、无考虑大攻角水动力修正的两种形式,对潜艇首部舱室破损进水的挽回操纵进行了仿真预报比较。仿真结果表明,潜艇在大攻角状态下的操纵运动预报,数学模型中考虑了大攻角水动力修正后的预报更加合理。而且,在潜艇舱室破损进水采取应急吹除挽回时,需要重点关注升降舵对纵倾的控制。

大型船舶侧推器操纵效能计算

为探讨首侧推器操纵效能,本文在有航速、零速和横移的不同工况下,分别采用三自由度、二自由度数学模型,并对1条12300t大型滚装船进行了首侧推器操纵效能的实例计算。计算结果表明侧推器操纵效能与航速及桨转速直接有关,零航速最好,且随桨转速增高而增强;结果同时也表明了借助于主推进器、首侧推器和舵的联合操纵可实施纯横移运动。

波浪中船舶操纵性预报

本文通过四自由度操纵运动数学模型 ,对某工程船在静水中和波浪中的Z形运动和回转运动进行预报 ,并由自航模操纵性试验验证。文中还分析了波高 Hw,波长船长比λ/L,船速U和操舵角δ诸因素对该船在波浪中的操纵性的影响。从结果显示可知计算和试验结果是比较吻合的 ,所提供的计算方法适用于船舶静水中和波浪中的操纵性能预报。

顶推船队风浪中操纵特性

采用4自由度"组合型"操纵运动数学模型,预报顶推船队风浪中操纵特性。由计算结果表明,顶推船队风浪中操舵沿与原航向成α角方向作回转漂移运动,风浪中回转,不仅存在横倾,而且以该横倾为基准叠加有横摇运动。从综合分析可知,顶推船队在相应工况下风浪中回转、初始回转及纠向和保持航向能力随波高ζa、风速船速比Ua/Uo、及船队长度Lc增大而下降,操舵角为影响风浪中回转能力的主因,随操舵角减小,其回转能力急剧下降。

深海作业平台动力定位中的水动力问题分析

本文对某深海作业平台水下悬停作业时动力定位中的水动力问题进行了研究。根据深海作业平台遭遇缓变微速海流、缆绳张力载荷或其它载荷等情况,提出迎流平衡的原地悬停基准状态下的深海作业平台水下动力定位数学模型,阐明不考虑附加质量科氏力的原因,并建议数学模型中水动力采用原地或微速状态下振荡运动进行求解。同时,利用该数学模型对单周期正弦载荷和脉冲力作用下的平台扰动进行仿真研究,给出不同情况下的仿真结果。结果表明:数学模型中的刚体质量科氏力不容忽视;在垂直面内干扰力作用下,无海流环境中平台扰动仿真结果与有海流环境中平台扰动仿真结果接近;当干扰外力引起平台六自由度扰动时,无海流环境下的结果与有海流情况下的相差较大,应直接对考虑海流的数学模型进行求解。

船队风浪中操纵可控区的计算

通过顶推和绑拖两种编队在长江A级航区风浪环境条件下航渡时操纵可控区的计算,建立了风浪环境条件保向性计算模型,给出了船体、转动导管(舵)水动力及风、浪环境力计算表达。计算结果表明就风浪中操纵控制能力而言,顶推编队好于绑拖编队,建议船坞编队航渡时采用顶推编队。

潜艇垂直面分离型数学模型及其干扰因子分析

潜艇垂直面分离型操纵运动数学模型是以艇体(H)、螺旋桨(P)、艉附体(R)和围壳舵(B)各自单独的水动力性能为基础,再加上H、P、R、B相互之间的流体动力干扰组成。该模型便于处理实艇和模型的相互关系(如模型舵失速问题的修正等),也有利于了解艇体、螺旋桨和附体对水动力的贡献,同时还便于积累资料和迅速估计设计方案的局部修改带来的潜艇操纵性能的变化,对于工程设计、计算有其独特的优势。潜艇垂直面分离型操纵运动数学的建立关键在于确定干扰系数,模型干扰系数可分为三类,第一类是艇体对附体的干扰系数:γB、lB、γR和lR;第二类干扰系数为附体对艇体水动力的干扰:tB、aB、tR和aR;第三类为螺旋桨对水动力影响k。文中介绍了干扰系数的确定方法,以及模型与实艇干扰系数换算关系。

潜水器水下拖带航行运动响应数值计算与性能分析

基于三维势流理论,采用多体水动力学分析技术,使用典型的格林函数法求解波浪力,对耦合拖缆的潜水器水下拖带航行进行频域与时域数值模拟计算,分析波浪周期、浪向角、拖缆形态、拖缆长度等因素对水下拖航过程中潜水器拖缆张力,以及纵摇、横摇、横荡等运动响应的影响,为潜水器水下拖航系统设计提供参考。

大尺度水下综合试验模型拖曳运动特性研究

大尺度水下综合试验模型采用拖缆实现加、减速过程,为了保证其运行稳定性和安全性,基于简化的刚体-弹性体振动模型,分析水下拖曳航行体系统的特性,给出合适的拖缆预紧力;并分析试验模型运动特性,给出保证试验过程中的运动稳定性和安全性的操舵限制条件。

考虑浅水影响的航速测量不确定度分析

受实船试航水域水深的影响,对于深吃水的大型船舶航速测量结果必须采用适当的方法进行航速的浅水修正。本文采用GUM测量不确定度分析方法,以某大型油轮为例,对考虑浅水影响的航速测量进行了不确定度分析。

振动舵对鱼雷运动影响分析

鱼雷操纵运动研究中广泛引用布莱恩(Bryan)的"缓慢运动"的假定,但鱼雷操舵过程中存在局部急剧运动的现象,此时"记忆效应"的影响必须考虑。本文通过理论、试验以及实雷运动辩识相结合的方法,确定了鱼雷振动舵的水动力特性,并开展鱼雷操纵运动特性的预报,结果表明振动特性对舵水动力影响明显,鱼雷在剧烈操舵过程中"记忆效应"应引起足够重视。

国外非传统艇型及结构潜艇技术发展与总体设计思想分析

非传统潜艇具有利于搭载特殊作业任务模块等特点,现在已有越来越多的新型潜艇设计思路被提出。文中较为详细地介绍了国外非传统潜艇技术发展动态,阐述了非传统潜艇在大潜深、浅水水域航行和舷间空间利用方面的独特优势。文中探讨了非传统潜艇的技术特点和发展方向,并分析了非传统潜艇需要解决的关键技术,给出了作者的一些初步结论和见解。

CMAC神经网络在潜艇操纵控制中的仿真应用

基于MATLAB/Simulink软件包,利用拘束模型试验的水动力实验结果,开发了潜艇的六自由度操纵运动预报模型。其典型机动的仿真结果与自航模试验结果吻合较好。在此基础上,成功地将CMAC神经网络技术应用于潜艇操纵运动控制仿真中。仿真结果表明,神经网络控制比单独的PID时的控制效果优越,舵机操舵幅度明显减小,且具有较强的抗干扰能力,鲁棒性强等优点。