浅水效应下智能技术试验船回转操纵性数值模拟

本文借助STAR-CCM+软件对考虑浅水效应的智能技术试验船回转操纵性进行数值模拟研究。首先对无界流场中智能技术试验船的流体动力性能评估,并且与试验结果对比验证了计算方法的准确性;在此基础上,通过改变智能技术试验船与池底的垂向距离,模拟不同浅水工况下智能技术试验船回转操纵性能。数值模拟结果表明,浅水效应下智能技术试验船侧向力系数显著增大,对应的偏航力矩系数亦有所增加。相关结论可为智能技术试验船浅水航行时安全性能提供指导。

国外载人潜水器布放回收模式发展研究

安全可靠地布放回收载人潜水器是其海上运维保障和完成使命任务的基石,本文梳理了国外载人潜水器的海上布放与回收模式,对其作业模式进行了分类,通过分析各类载人潜水器布放回收模式的应用对象和应用场景,总结了各模式的主要技术特点,以期为我国载人潜水器的发展和深远海保障的建设提供参考。

深远海绿色智能技术试验船步入建造新阶段

3月20日,由深海技术科学太湖实验室和深海技术科学太湖实验室连云港中心共同投入的深远海绿色智能技术试验船成功搭载。该船由中国船舶集团有限公司第七〇二研究所、第七〇四研究所、上船院、第七一一研究所、第七一二研究所等单位联合研发,于2023年10月18日开工建造,船舶总长110.8 m,型宽20.0 m,排水量约7000 t,设计航速15 kn,续航力10000 n mile,定员80人,具备无限航区全球航行能力。

新型双体无人测量艇静水阻力性能预报与航态优化

为得到一艘新型双体无人测量艇的阻力性能和经济航态,分别利用模型试验、经验公式和计算流体力学(CFD)方法对该艇进行阻力预报和阻力成分分析.运用CFD方法进一步探究工作航速下船体的不同重心纵向位置对船体阻力、纵倾和船周波形的影响,还为多波束声学设备选取了合适的船体安装位置.结果表明,CFD方法能精确完整地预报双体测量艇从低航速排水到高航速滑行的航态变化和阻力特性,而经验公式法主要适用于测量艇航速较低(F_(r▽)<1.5)时的阻力预报.在4~6 kn测量航速下,该艇的阻力经济航态约为尾倾1.4°,此时在片体间距离船尾约0.3~0.5个船长位置处存在一个相对稳定的高液位区域,适合作为无人测量艇多波束声学设备的安装位置.

考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化

[目的]全球减碳背景下,为应对极地船舶设计建造的环保要求,需开展跨洋航行时碎冰水域对极地探险邮轮船体型线优化设计的影响规律研究,以获得最佳节能型线。[方法]针对极地探险邮轮的跨洋航行特征,采用航区权重方法进行量化评估,分析碎冰对阻力和推进效率的影响。应用计算流体力学耦合离散元法(CFD-DEM)来分析螺旋桨的碎冰水域性能,建立以联合自航功率为目标的优化模型,进而对全船参数化模型开展设计航速下的优化计算。[结果]计算结果表明,优化后的船型可以满足排水量要求,有效降低了2种水域下的航行功率,其联合自航功率降低了9.71%。[结论]研究成果验证了基于权重优化方法的可行性和合理性,可为极地探险邮轮的型线和推进器优化设计提供参考。

100 m X-BOW型极地探险邮轮局部振动控制

为提高乘客舒适度,利用调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对100 m X-BOW型极地探险邮轮的局部振动进行控制。建立邮轮的有限元模型,进行整船频响分析,通过比较仿真值与测试值间的误差,验证模型的有效性。根据整体模态等价质量求解方法和局部模态质量的空间分布原则,提出混合模态中单个局部模态等价质量的求解方法,利用该方法求解邮轮局部振动区域的等价质量;利用该等价质量计算TMD的质量比;基于该质量比,求解出对应的TMD参数最优解。通过分析可知,当质量比为0.05时,TMD在13.4 Hz处具有31 dB的吸振效果,同时在10 Hz和18.8 Hz处也有一定的吸振效果,分别为3 dB和2 dB,整体控制频段较平坦,鲁棒性也较佳。

履带行走式深海着陆器结构设计与行走性能仿真分析

针对深海软底质对深海着陆行走设备结构设计和行走性能的应用要求,综合多个因素采用履带底盘作为移动式深海着陆器的动力底盘。根据中国大洋软底质泥层原位测试的相关数据设计深海着陆器的动力底盘参数及整体结构,采用三维建模软件SolidWorks与多体动力学软件RecurDyn结合的方式建造整机的多体动力学模型。开展了深海软底质特殊力学载荷下自适应行走式深海着陆器的多种行走工况的仿真,分析了自适应行走式深海着陆器的行走性能,为移动式深海探测设备的结构设计及优化、行走控制、行走性能评价等研究奠定了基础。

极地船舶直升机综合保障方法研究

为满足我国日益增加的极地船舶航空保障需求,有必要提出1套符合极地低温、结冰等极端环境条件下的船舶航空保障方法。该文通过对现行常用极地规范、标准及实船配置的研究,分析其与极地极端环境不相称之处,并借鉴国内外相关系统,提出针对性的改进方案。这些改进后的极地船舶航空保障方法,可有选择性地应用于未来极地船舶的设计和建造中。

综合科考船风机室高效低噪声协同控制研究

为降低机舱风机振动噪声传递到船体结构和附近舱室,需要对其进行高效低噪声控制。本文结合某综合科考船风机室的布置,分析风机隔振处理、壁面吸声处理、消声器设置等措施的协同作用效果,并进行实船测试验证。实船结果表明,风机室通过低噪声协同控制措施后,机舱风机减振装置有较好的隔振效果,隔振效果可达15 dB以上;风机室百叶窗出口1 m处噪声声压级低于“开敞娱乐区域”75 dB(A)的限值要求。该研究可为船舶风机室的低噪声协同控制提供理论参考,具有一定的工程指导意义。

某极地科考船的管路防寒设计

本文基于自主研发的某极地科考船管路系统的防寒设计,简要介绍常用管路防寒设计的基本要求、耐低温管子、阀件材质的选用方法,以及本船主要管路系統的防寒设计经验。

极地船舶防寒设计研究

冰冻是极地船舶最常见的问题,会影响船舶的安全性和设备系统的可操作性,所以暴露在寒冷天气下的船舶系统和设备应满足相应的防寒要求,以实现防冰和除冰效果。本文梳理了中国船级社(CCS)的相关防寒规范指南,并通过分析全船不同区域对象的防寒需求,重点对机舱通风、冰海水门、液舱防冻和甲板机械等设备系统的防寒技术进行了研究,总结了相应的主要防冻措施,以期对航行于寒冷地区船舶的设计有所指导。

极地破冰船螺旋桨设计探讨

螺旋桨是船舶的核心部件,破冰船螺旋桨性能的优劣直接关系到全船的快速性能、破冰性能、振动噪声性能和安全航行性能,故冰级螺旋桨设计是破冰船设计过程中的关键环节,需要确保螺旋桨性能满足设计指标要求。冰级螺旋桨运行于冰水环境,螺旋桨设计时需要考虑冰块对螺旋桨的影响,而国内在冰级螺旋桨设计方面缺少经验。该文在对冰级螺旋桨特点分析基础上,建立了冰级螺旋桨设计流程(IPDP),以一型PC2级重型破冰船螺旋桨设计为例,给出了设计结果和模型试验的验证结果。研究表明:冰级螺旋桨负荷重、工况多,其设计流程不同于常规螺旋桨,需要特别关注螺旋桨主参数与船型参数的迭代设计,既要验证敞水域航行的快速性能和振动性能,又要验证冰区航行的快速性能和螺旋桨强度性能等;对高冰级螺旋桨,需要设计成桨叶可拆式定距桨型式,方便单片桨叶的维修更换。

极地船舶冰载荷随机特性研究综述

本文以极地船舶实测冰载荷为基础,对冰载荷随机特性进行研究,揭示冰载荷随机特性产生的原因,描述冰载荷幅值的概率分布情况,引入结构可靠性理论对船舶冰载荷极值分布以及冰载荷引起的疲劳损伤进行研究。研究结果可为极地船舶结构物可靠性提供指导与参考。

极地船舶舾装设备国产化技术现状与展望

极地船舶(尤其是高冰级破冰船)的露天设备需要承受极低的设计服务温度,其舵机和侧推装置需要满足附加冰载荷要求。该文从救生设备、甲板机械和操纵设备等舾装主要设备的规范角度,分析设备设计输入要求,结合国内外已交付高冰级破冰船的设备配置及布置位置分析,为今后舾装主要设备国产化提供参考和借鉴。

中国极地科考破冰船航行实践和未来极地船型发展建议

随着世界各国对于南北两极地区资源与权益活动的争夺进一步升温,极地越发成为关注热点。中国“十四五规划”及国家新的极地战略方针,对新的极地装备提出了迫切需求。文中介绍了“雪龙”号和“雪龙2”号极地科考破冰船近几年的航行情况,并结合我国南北极考察使用需求,提出了我国亟须建设极地重型破冰船的迫切要求;同时选取国外典型极地重型破冰船,分析了最新动力推进系统配置特点,提出对我国重型破冰船的破冰能力、防寒能力及动力形式建设的建议。

综合科考船洁净实验室环境控制系统设计

综合科考船配备有各种类型和功能的船载实验室,其中洁净实验室对于环境控制要求很高,包括温度、洁净度和压力方面的控制,如不能满足环境要求则将会对试验结果产生不良影响。文章综合分析了多型综合科考船洁净实验室的不同环境控制要求,进行了洁净实验室的空调通风布置实例研究和流场模拟研究。通过研究,提出了适合船用洁净实验室环境控制的设计原则和方案。

极地破冰科考船建造关键技术

为系统性解决未来中国极地船舶建造工艺瓶颈,该文总结了“雪龙2”号建造过程中“冰、寒、科考”的一系列工艺技术难题,从总装厂建造工艺出发,梳理了破冰结构建造、御寒技术设计及极地科考设备安装调试等方面的关键点,取得了极地破冰科考船建造关键技术的突破;提出了结构建造技术优化、防寒系统设计等方面要点;初步构建起面向极地破冰科考船全寿命周期的精细化建造工艺技术体系,并就重型破冰船开展了建造技术预研攻关,提出了下一步研究方向。

极地双向破冰船艉部线型适应性分析

[目的]为保证极地双向破冰船的破冰航行能力,需重点开展该类船舶的艉部线型设计。[方法]通过调研大量现役极地船舶和梳理现行规范,研究吊舱推进单元的冰载荷作用模式以及冰在船舶作用下的破坏过程,进而开展吊舱推进式极地船舶艉部线型的关键设计特征参数分析与适应性分析。[结果]研究结果表明,艉封板倾角将直接影响破冰时船体作用于海冰的水平分力和垂直分力,可适当增加该倾角以有效引导海冰的弯曲断裂;W型艉封板横剖线型可以调和流场优化与碎冰外排效率之间的矛盾;吊舱安装底座可以发挥一定的破冰作用,但将影响吊舱流场;艉鳍对船尾流场和碎冰外排也存在较大影响。[结论]研究成果可为吊舱推进式极地船舶艉部线型的适应性优化设计提供参考。

基于CFD的半潜式无人艇水平面运动稳定性分析

半潜式无人艇的运动稳定性对航行安全有着重要影响,所以在设计过程中对半潜式无人艇的运动稳定性进行分析,不仅能了解其当前的运动状态,还能为控制系统的调节提供依据。首先分析了运动稳定性理论,提出基于动网格思想的半潜式无人艇水平面运动时水动力导数的计算方法。然后以设计的一种半潜式无人艇为研究对象,建立其水平面运动方程,基于动网格瞬态计算方法和多相流模型进行半潜式无人艇的直(斜)航拖曳试验和悬臂试验的模拟仿真,将仿真计算得到的水动力导数与实验值对比验证了该方法的可行性。最后计算半潜式无人艇的水平面运动稳定性,计算结果表明半潜式无人艇水平面运动稳定性良好,并进行海试验证。海试过程中半潜式无人艇在海上可稳定航行与作业,证明整体的设计达到了运动稳定性条件,满足了自主移动式监测的应用需求,并为半潜式无人艇后续的优化设计及运动控制的研究提供了参考依据。

美国海军海洋监视船作战能力与作战运用研究

海洋监视船主要用于探测和收集水下目标数据,是反潜作战体系中重要的远洋机动侦察节点。美国是世界上首个建设专用海洋监视船的国家,近年来在我国周边海域密集开展侦察行动,对地区安全环境造成威胁。为此,从美国海军海洋监视船发展现状出发,针对水声探测能力、信息交互能力、协同作战能力、自防御能力、持续作业能力、抗毁伤能力等方面分析其作战能力,研究舰船要害部位,总结其作战运用规律和模式,以期为我国装备建设和使用提供参考借鉴。