面向偏航最小的风帆助航船攻角优化策略研究

风帆攻角决策是风帆助航船充分利用风能的关键。在船舶航行过程中,风帆产生助推力的同时也产生侧推力,引起船舶偏航和能效降低。针对该问题,本文引入侧推权重因子,建立由助推力系数与侧推力系数组成的双线性攻角决策函数,以最小航线偏离角为优化目标,利用粒子群算法求解适用于该航线的最优权重因子,从而得到在不同相对风向角下的最优攻角,既实现风帆助推船舶航行,又不依赖操舵而避免船舶偏离航向。与传统基于最大助推力法的攻角策略相比较,在相同航行时间内,航向纵向位移略有提升,侧向位移和航线偏离角大幅减小,在相对风向角波动时攻角变化较平缓,有利于风帆操纵。本文研究可为提高风帆助航船的能效提供参考。

风力助航船的风速监测技术

风力助航船作为一种新型船舶种类,可以利用海上丰富的风能资源补充自身动力系统,提高能源利用率。本文的研究重点是风力助航船的风速、风向监测技术,作为风力助航船的关键信号输入,风速和风向信息是船舶进行船帆控制的关键,因此提高海上风速、风向的监测水平十分重要。本文介绍风力助航船的风速监测原理,搭建风力助航船的风速监测平台,对平台原理和工作流程做了详细阐述。

风帆助航船舶运动的模糊自适应迭代滑模控制

针对风帆助航船舶运动模型的不确定性和高度非线性特点,设计了一种自适应非线性滑模控制器。该控制器利用非线性双曲正切函数对系统输出进行迭代滑动模态设计,应用滑模面反馈控制方法,无需对系统的不确定项和外界干扰进行估计,根据双曲正切函数的严格有界性和控制输入约束条件证明了控制器稳定性,同时引入模糊系统对迭代滑模参数进行优化,增强控制器的自适应性。以"文竹海"号76000DWT散货船为目标进行控制仿真,结果表明,所设计控制器对系统模型不确定参数摄动及风浪作用不敏感,具有强鲁棒性,且与迭代滑模控制器相比所得控制量输出更加合理有效。

风帆助航船非线性横摇倾覆概率研究(英文)

风帆助航技术为船舶利用可再生能源提供了途径,但随着横摇的幅度加大,导致船舶倾覆的概率也增大。文章采用数值分析的方法对风帆助航船舶的非线性横摇方程进行分析求解,对有风帆助航与无风帆助航船在风浪作用下产生倾覆的概率作了比较,为采用风帆助航技术的远洋船舶在符合初稳性和气象衡准稳性条件下的横摇倾覆防范提供研究思路。

风帆助航船舶自启发评价迭代滑模航向控制

针对风帆助航船舶运动模型具有时变非线性和受海洋环境扰动作用的特点,本文提出一种带自适应启发评价的模糊非线性迭代滑模航向控制方法。该方法采用双曲正切函数构造系统状态的迭代滑模函数,利用滑模面反馈设计控制增量,避免了对系统未知项和外界扰动的观测,并结合模糊系统对滑模控制参数进行优化,增强控制器的自适应性。通过定义一种控制舵角抖振观测变量与自适应启发评价函数,对所构建模糊系统的结构参数进行动态调节和优化,以进一步降低控制舵角的抖振作用。应用"文竹海"号散货船数学模型进行控制仿真,结果表明所设计控制器能有效地处理模型参数摄动和海洋环境扰动,控制性能良好,具有强鲁棒性。

风帆助航船帆性能及节能效果的预报方法

介绍了利用系列矩形硬帆的试验资料预报设计帆的性能曲线、最大推力系数曲线及最佳操帆曲线的方法．同时介绍了利用概率分析的方法对风帆助航船节能效果进行预报，从而得到风帆收益的概率统计分布长期预报值．

风帆助航船风帆结构疲劳分析

针对风帆助航船运动的复杂性,风能数据的离散性,风帆结构的特殊性,疲劳方法的不确定性等问题,通过综合系统性评估,采用时域耐波性分析和疲劳分析,计算得到风帆的疲劳寿命,结果表明,风帆寿命满足设计要求。

内河风帆助航船稳性探讨

风帆助航船是以主机推进为主,利用自然风力作用于帆上产生风力助航,以达到节能、降低成本的效果。文章通过风帆助航船受力和航行特点分析,探讨了风帆助航船稳性基本衡准和抗风等级及风帆助航船回航稳性的计算方法。

小型风帆助航船航速自动控制系统设计

小型风帆助航船其节能效果达20%以上,一般是指综合节能而言的。综合节能的技术措施之一,是实现定航速的自动控制,使主机在运行工况下油耗较低。本文针对长江中下游采用定距桨的小型风帆船,实现定航速自动控制系统进行了研究,提出了两种实船试验方案,最后对实船应用中的几个问题,提出了看法。

内河风帆助航船稳性探讨(续)

3.3 限制风力稳性衡准和抗风等级 按A级航区风力为八级突风,B、C级航区的风力为七级突风来计算风帆助航船风压横倾力矩,进行稳性基本衡准,即按“稳规”的安全裕度进行稳性衡准。一般是很难满足稳性衡准数K_r≥1要求。

长江300t风帆助航综合节能货船研究与设计

本文全面论述了我国第一艘现代风帆助航综合节能货船的研究、设计、使用及其节能与经济效果。该船采用刚性骨架软帆,用电脑液压技术控制风帆的转动和升降,帆桅可放倒以便过桥;主机为自动控制,通过航速传感器,依据风帆产生的助推功率,适时地控制主机转速,从而减少主机输出功率,达到节油目的。该船还采用了其它节能技术,使其综合节能效果达25％以上。

可控环量帆翼在船舶上应用的研究

本文试验研究了一种可控环量帆翼,利用壁面切向喷流来移动帆翼圓尾缘分离点位置,可获得比普通帆翼更高的推力系数。文中介绍了展弦比为1的三维可控环量帆翼的试验研究。试验表明,这种可控环量帆翼在较小的喷流动量系数下,即可获得较大的升力增益。在喷流动量系数 C_μ=0.1时,零攻角升力系数已达0.9,在有攻角的情况下,升力系数最大可达2.2。同时,由于帆翼尾部壁面团向喷流的 Coanda 效应,这种可控环量帆翼的阻力亦较大。在喷流动量系数 C_μ=0.1时,零攻角阻力系数为0.3。文章对这种可控环量帆翼在船舶上的应用进行了讨论,并对其性能的进一步改进作了分析和探讨。

专家智能控制系统

专家智能控制的诱人之处在于不依赖于数学方法而能直接利用人的有关知识.本文讨论的主要问题:1.一种以实时专家系统为核心的,采用分层递阶智能控制的结构;2.以改进了的 Fuzzy 控制算法为专家智能控制系统的知识;最后,给出一个现代风帆助航船舶控制系统的设计例子.

高速布置型船舶的风帆设计及综合效能分析

针对国内研究较少的高速布置型船舶的风帆助航问题,基于船舶特点及风帆升阻力特性选定了帆型,设计了一套风帆加装方案。在结合历史气象统计数据的基础上,对风帆长期综合效能进行了分析。以一艘大连-烟台航线上高速客滚船为例,结合实船统计得到的此航线上的历史风场资源时空分布,对该船加帆后长期综合效能进行了计算,结果表明,所设计的风帆可较为显著地降低耗能并减少温室气体排放,具有良好的推广应用前景。

基于静稳性曲线的圆弧型风帆面积估算

为克服目前风帆助航船风帆面积计算的不足,从船舶稳性角度出发,基于静稳性曲线的稳性裕量,首先从理论上推导出圆弧型风帆面积的估算公式,再结合一艘载质量为48 000 t的散货船,借助Excel工具,用该方法进行风帆面积的估算.经验算发现该方法能满足稳性要求,表明该方法可为大型风帆助航船的风帆面积计算提供参考.

风帆船机桨联合计算机控制系统试验研究

本文针对风帆助航船主机负荷随机变化的特点,分析了提高风帆船综合节能效益的途径,提出了帆、机、桨最佳匹配的计算方法,确立了提高推进装置效率,降低主机油耗的运行规律,并采用微电脑控制技术,对机.桨联合控制系统作了实验研究。最后对开发现代风帆船电脑控制技术的关键提出了看法。

风帆船帆向仪表控制及其节油计算

本文提出了应用自动化仪表控制风帆的转向,并作了实验,证实了该种控制装置的可行性。此外,还提出了风帆船节油的一种计算方法。

明轮式水力绞车牵引功率及拉力的计算

明轮式水力绞车是航道助航船上的一种节能动力装置。文章阐述了这种水力绞车的工作原理,推导出明轮式水力绞车的牵引功率的计算公式,应用于绞车的计算,并对实船明轮式水力绞车的牵引力和牵引功率进行了测试与分析比较。