波浪作用下小尺度多船并排锚泊横摇运动试验研究

采用物理模型试验方法研究双船、三船和四船并排锚泊时各船的运动量,并与单船艏艉锚泊情况进行了对比,重点分析了横浪作用下各船的横摇运动规律,探究了波浪周期和并排锚泊船数对多船并排锚泊时横摇运动的影响。结果表明,多船并排锚泊时,横摇运动响应随着波浪周期的增大而逐渐减小。双船并排锚泊时,横摇运动响应同单船相比减少了40%~50%;三船和四船并排锚泊时,横摇运动响应同单船相比减少50%~60%,四船并排锚泊时横摇运动响应减小的幅度与三船并排时相比差别不大。

远洋救助船横摇运动响应极值预报研究

本文采用AQWA软件对远洋救助船的母型船进行耐波性计算,利用Gumbel方法对危险海况下船舶以设计航速航行时的横摇运动响应进行极值预报.基于势流理论进行频域计算,得到船舶六自由度运动响应幅值算子(RAO),确定设计航速下的危险浪向.通过时域方法模拟船舶横摇运动,得到船舶在危险浪向下的横摇运动响应时程.采用Gumbel方法对横摇运动响应进行极值预报,评估不同海况下船舶的航行安全性.结果表明:本文提出的预报方法具有较高的精度.

无人翼滑艇横摇运动辨识研究

本文介绍了一种水面无人翼滑艇横摇运动的研究工作。对有无安装前水翼和舵的三艘艇模分别进行了五种不同初始横摇角下的静水横摇试验,首先分析了三艘艇模静水横摇自由衰减曲线特征,发现安装前水翼和舵有利于减小艇模的横摇运动;其次建立了艇模静水横摇运动模式辨识数学模型,采用系统辨识方法,利用Visual Studio平台编写了系统辨识软件,对艇模试验数据进行系统辨识计算,给出了不同角度下拟合效果最佳的艇模横摇运动数学模型;最后,对四个数学模型中的阻尼力矩和复原力矩项分别进行了对比,对线性、非线性数学模型预报翼滑艇横摇运动进行比较分析。发现对本文安装防飞溅条的翼滑艇,小角度横摇时,阻尼力矩中的线性作用较明显,随着角度的增大,非线性项表现逐渐明显,复原力矩可用初稳性公式表示。

基于最优变分模态分解与相空间重构的LSTM船舶横摇运动预测

为提高船舶海上作业稳定性,需要精确预测船舶横摇运动,以增强船舶横摇补偿控制效果。建立了一种基于最优变分模态分解与相空间重构的长短时记忆神经网络船舶横摇运动预测模型。该模型利用最优变分模态分解方法,将船舶横摇运动数据分解成多个不同频率尺度且相对平稳的模态分量;基于最大Lyapunov指数对各模态分量进行混沌性判定;对非混沌分量进行单维LSTM预测,对混沌分量利用C-C方法重构相空间后进行多维LSTM预测;将所有分量预测结果线性组合,得到船舶横摇运动预测输出。通过仿真试验与ARIMA、BP、LSTM模型进行对比,结果验证了模型在提高船舶横摇运动预测精度方面的优越性。

横摇运动下铅铋回路热工水力特性数值研究

为研究横摇运动下铅铋回路系统热工水力特性,利用商用CFD软件开发了铅铋回路系统的计算模型以及横摇运动的计算方法,并采用实验数据对数值计算结果进行了验证,其中,横摇运动流量的最大偏差在3%以内。计算结果表明,横摇运动会使回路系统的自然循环流量发生周期性波动,流量波动的周期与运动周期一致,波动的幅度会随着横摇运动最大幅度的增大、运动周期的减小而增大,在最大摇摆角20°摇摆周期7.5 s工况下流量的瞬时波动最大达到了140%,并在一些时刻产生倒流现象。横摇运动也会让系统的流动和传热特性参数发生周期性的瞬时波动,这种波动的规律与自然循环流量的波动规律相似,其中Nu的最大瞬时波动达到了515%,最大时均波动可达66%。本研究获得的结果对横摇运动下的铅铋回路系统设计优化具有重要的工程应用价值和科学意义。

利用相邻测线重叠区域进行多波束测深横摇运动残差改正

针对多波束测深条带边缘波束易受到姿态和声速等多种误差影响、相对中央波束数据质量较低的问题,本文提出一种利用相邻测线重叠区域对多波束测深数据边缘波束进行横摇运动残差改正的模型,提高边缘波束测深数据的质量。使用沿航向的测深点匹配插值模型,完成中央波束测深点与边缘波束测深点的匹配,得到边缘波束测深误差值;使用横摇运动残差改正模型,实现顾及姿态角的条件下补偿波束入射角。计算实例表明:本文模型能够较为准确地提取边缘波束测深误差值,改正后的海底地形削弱了误差导致的上下起伏,有效减少了影响边缘波束的多种误差,具有实际的工程应用价值。

三体船横摇运动

介绍了关于三体船横摇运动的研究工作。采用能量法 ,由自由横摇衰减试验测量数据计算了三体船横摇阻尼系数 ,分析横摇过程中阻尼非线性作用的特点 ,讨论侧体横向布置位置、舭龙骨和航速对三体船横摇运动的影响 ,对线性、非线性方法用于预报三体船横摇运动进行比较分析。三体船模型横摇试验包括静水中的自由横摇衰减试验、规则波中的零速横摇试验。试验中通过系列变化侧体横向布置位置 ,并对侧体安装舭龙骨进行对比试验 ,研究侧体布置和舭龙骨对三体船横摇运动的影响。经与试验结果对比 。

破损进水舰船非线性横摇运动的实验研究

通过设计破损舰船非线性横摇运动实验,对不同状态下的船模进行定频率变波高和定波高变频率的横摇激振试验,探讨舰船横摇运动的水动力特性随横摇频率和横摇幅角变化规律,分析Ⅱ类和Ⅲ类进水舱对破损舰船横摇运动的水动力特性的影响。运用混沌信号识别技术分析破损舰船进水后横摇运动的混沌特性,验证数值仿真的结果,预报破损舰船在规则波中的横摇运动的幅频响应和相频响应。

液舱晃荡对船舶横摇运动影响的数值研究

为了研究加载液舱在船舶航行时舱内液体晃荡对船体横摇运动的影响,对船体外流场(波浪场)与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程。其中波浪中船体水动力和时延函数采用三维频域法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算。对横浪中加载了方形液舱的15000GT集装箱船在不同液舱装载深度工况下,就液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证。研究表明,耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体横摇运动的影响,数值结果与试验吻合良好,并具有较高的计算效率。

基于减聚类ANFIS模型的船舶横摇运动实时预测

为准确高效地预测船舶在波浪中的航行状态以保证人员、货物和船舶的安全,提出一种基于减聚类的自适应神经模糊推理系统(Subtractive Clustering based Adaptive Neural-Fuzzy Inference System,SC-ANFIS)模型.SC-ANFIS模型使用减聚类算法对输入样本进行聚类分析,得到模糊规则数,并建立神经模糊推理系统,再使用结合BP算法与最小二乘估计算法的混合算法对建立的预测系统进行优化训练,得到最优的预测系统模型,并使用自相关分析确定预测系统模型的输入.运用该模型对大连海事大学科研教学船"育鲲"号的横摇运动进行实时预测,结果验证了该方法可行、有效,并具有较高的预测精度.

基于灰色模型粒子群优化算法的自适应神经模糊推理系统模型的船舶横摇运动预报分析

为了准确高效的预测船舶在波浪中的航行状态以保证人员、货物和船舶的安全,提出了一种基于灰色模型粒子群优化算法的自适应神经模糊推理系统(grey particle swarm optimization-adaptive neural-fuzzy inference system,GPSO-ANFIS)。GPSO-ANFIS预测模型使用模糊C均值聚类算法对输入样本进行聚类分析,得到模糊规则数量并建立神经模糊推理系统;再使用粒子群优化算法对建立的预测系统进行优化训练,从而得到最优的预测系统模型。其中灰色模型用于横摇数据的预处理,以便削弱横摇状态中的非线性影响因素。最后通过实船"育鲲"轮的横摇数据进行仿真实验。实验结果验证了GPSO-ANFIS模型的实用性和可行性,具有较高的预测精度。并为船舶航行智能化提供了一种有价值的理论依据。

两栖作战武器线性横摇运动动力学分析

两栖作战武器受到波浪的扰动发生横摇运动时在惯性项、阻尼项、恢复项力矩的作用下与波浪扰动力矩达到平衡,据此建立了两栖作战武器线性横摇动力学方程,进而给出了两栖作战武器横摇运动固有角频率、无因次阻尼衰减系数的表达式等。由于横摇运动直接影响该武器和乘员战斗力发挥,应设法使两栖作战武器的固有横摇角频率与波浪遭遇频率不在共振区。并在此基础上讨论了两栖作战武器增加减摇鳍减摇的原理。

基于自适应变异PSO-BP算法的船舶横摇运动预测

为了准确高效预测船舶在海上的航行状态,以保证人员、货物和船舶的安全,提出一种自适应变异的粒子群优化算法(self-adapting particle swarm optimization algorithm,SAPSO),将该算法与误差反传(back propagation,BP)神经网络结合。SAPSO-BP预测模型使用SAPSO算法优化BP网络的网络参数。克服传统BP神经网络对初始权值阈值敏感,容易陷入局部极小值的缺点,同时也克服了传统PSO算法早熟收敛、搜索准确度低及迭代效率低等缺点。运用该模型对科研教学船"育鲲"轮在海上航行的横摇情况进行实时预测实验,验证该方法的可行性与有效性具有较高的预测精度。

船舶减摇水舱试验台架横摇运动模拟

本文介绍了由微机控制的船舶减摇水舱试验台架,利用这套试验装置可以实时模拟在规则波和不规则波情况下装备有水舱的船舶的摇摆,这里着重介绍了对船舶影响最大的横摇的模拟,从而为研究减摇水舱对船舶的作用、评估其减摇效果,为研究和设计减摇水舱提供了可靠的依据。

横摇运动下养殖工船多液舱流场特性数值分析

为了解横摇运动对大型养殖工船养殖舱内养殖环境的影响,采用欧拉多相流方法建立养殖舱横摇运动数值计算模型,对某养殖工船横摇运动下多液舱流场特性进行数值模拟,结果表明,沿船中布置的养殖舱内流体速度变化程度远小于沿船体左右两侧布置的养殖舱;养殖舱适养流速区域占比时历曲线具有一定的周期性,其周期大致为横摇运动周期的一半;横摇幅值相同时,养殖舱适养区域占比随着横摇周期的增大而增大;养殖舱液位高度对沿船体对称布置的养殖舱内流场影响较小,养殖舱沿船体左右舷布置时,养殖舱液位高度在肩部区域较为适宜,此时舱内流体晃荡程度较小。

计及形变的滚塑船艇非线性横摇运动建模

以渔家乐滚塑休闲船为研究对象,结合船艇的典型尺度、载荷、风浪、航行区域的典型海况、回复力矩和阻尼力矩的非线性特征,并考虑船艇体的弹性形变、随机风速和波浪等非线性因素,根据力矩平衡原理,建立了零航速下滚塑船艇横摇的单自由度非线性运动方程,为控制或抑制船舶的横摇奠定了基础.仿真发现,当计及船体形变时横摇频率加快,船艇发生颤抖,角速度和角加速度均增大,船艇稳性和舒适感变差,而且不规则的风和浪对船艇横摇影响更大.本文的分析和计算思路同样可以应用于其他船舶.

DRNN神经网络用于船舶横摇运动的时间序列预报

首次将具有内部时延的内回归神经网络用于船舶横摇运动的时间序列预报，取得了良好的结果文中给出对角回归神经网络模型和学习算法，并对学习算法的收敛性进行了分析利用对角回归神经网络对船舶横摇运动的时间序列预报表明，通过离线学习内回归神经网络能掌握系统的动态特性。

基于WT和MGFPE混合模式的船舶横摇运动长期预测

为了获得横摇运动在不同时间尺度下的演变规律,提出了利用小波变换和均生函数周期外推混合模式进行船舶横摇运动非线性时间序列长期预测的方法.该方法通过小波变换对横摇运动时间序列进行多分辨率分析,将原序列分解为多个相对简单的准周期信号,信号的趋势项、周期项和随机项被分离出来,然后采用均生函数周期外推预报模式对这些准周期信号进行预报和集成.仿真结果表明,此方法能有效地提高预报长度,并能获得较高的建模及预报精度,该方法亦可用于其他非线性时间序列长期预测.

船舶横摇运动预测误差研究

通过对船舶横摇运动的预测误差与输入过去样本长度之间的关系进行研究,提出船舶横摇运动预测误差的经验公式,该公式可用于确定指定预测误差下的最小过去样本长度。采用小波-自回归算法模型进行横摇预测,统计分析预测均方根误差值与输入过去样本长度之间的关系,结果表明,预测过去样本长度与预测均方根误差之间遵循幂函数关系。

舰船破损进水过程的非线性横摇运动仿真

建立了大型舰船破损进水过程的横摇运动模型。该模型描述了破损进水运动和船舶横摇运动的耦合,并运用Runge-Kutta迭代方法对具有进水过程的横摇运动进行数值仿真,并探讨不同参数的影响,从而为舰船防沉抗沉提供理论依据。