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。

基于自航模的某海洋调查船回转性能数值研究

本文针对某海洋调查船在实船海试过程中出现回转横倾角过大问题,采用基于RANS方程的数值模拟技术结合自航模型对其回转性能进行数值模拟,获得了其回转性能预报结果,为了减小该船回转过程中的横倾角,对船底呆木开展改进设计,获得呆木改进设计方案后该船的回转性横倾。通过对比分析可知,改进方案有效降低了回转过程中的横倾角,避免了回转中横倾过大的问题,为该船的顺利交付提供了技术支撑。

采用方位变化率的导弹纯方位攻击优化方法

利用目标累积方位序列提升反舰导弹作战效果,在计算目标方位变化率的基础上,采用几何分析方法,建立导弹发射提前转向角的解析模型,优化纯方位攻击发射方向。仿真结果表明,将导弹发射方向优化为方位加提前转向角之后,典型态势下,百分之百捕获目标区域半径扩大3倍以上,显著提高导弹末制导雷达目标捕获概率,有助于提升反舰导弹纯方位攻击的作战效能。

基于目标概略航向的反舰导弹纯方位攻击法

为充分利用累积的目标历史方位测量信息,提高反舰导弹纯方位攻击时的目标捕获概率,在估计目标概略航向的基础上,采用几何分析和三角函数分解方法,建立了导弹纯方位攻击提前转向角与目标速度、导弹速度间的解析关系式,获得了导弹末制导雷达百分之百捕获目标区域半径计算模型和目标捕获概率的计算方法。仿真结果表明,通过设置提前转向角可显著提高反舰导弹末制导雷达目标捕获概率,增大百分之百捕获目标区域半径,有助于提升反舰导弹作战效能。

鱼山LNG码头规划选址中的船舶通航关键问题及对策

舟山市鱼山绿色石化基地是我国七大石化基地的重要组成部分,也是打造全国首个绿色发展标杆的石化基地,液化天然气(LNG)码头建设对基地发展十分重要。通过挖掘水域优势,将LNG船舶移动安全区设定为前1 n mile、后0.5 n mile、左右各1倍船长(约300 m),给对向船舶预留了约360 m宽的通道,解决了LNG船舶航行过程中对向封控的问题。通过使用代入法,分区段定量分析LNG船舶进出港过程中需要协调避让的船舶数量,形成LNG码头建设后的交通场景。通过对沪舟通道岱山北航道桥、LNG船舶和周围水域的三维建模,采用操纵试验手段,得出LNG专用航道转向点与跨海大桥的安全间距不宜小于6倍船长。

高速大舵角下回转舰船横摇力矩波动自动控制

为提升舰船的回转性能和稳定性,研究高速大舵角下回转舰船横摇力矩波动自动控制方法。计算回转舰船横摇力矩,通过闭环增益成形算法设计舰船横摇力矩波动自动控制的鲁棒PID控制器。以计算的横摇力矩与期望横摇力矩间的误差,以及误差变化率为鲁棒PID控制器的输入,输出横摇力矩波动自动控制律,并作用于舰船上实现横摇力矩波动自动控制。实验证明:在高速大舵角下回转工况下,该方法可有效自动控制舰船横摇力矩波动,降低横摇力矩的振动幅度;应用该方法后,可将舰船横摇角自动控制在允许范围内,且舰船回转轨迹与期望轨迹接近。

船舶回转过程中的舵鳍联合MPC控制

海浪和海风会加大船舶在回转过程中产生的横倾,降低设备和人员的效率.为此,本文设计了基于干扰速度补偿的模型预测控制器来减小回转过程中产生的横倾和横摇.不同于直航状态下的联合减摇控制,针对回转过程会造成运动方程产生更大不确定性问题,采用扩张状态观测器对运动方程的变化和外部扰动进行估计,并将估计结果直接引入到模型预测控制所产生的控制量中.通过遗传算法实现控制力/力矩到舵角和鳍角执行量的最优分配.通过数值仿真和船模试验对所设计的控制策略进行了验证,结果显示,可以使船舶横倾和横摇限制在要求的安全包络之内.

基于船舶回转试验建立横摇响应型数学模型

为了建立船舶横摇响应型数学模型,在"育鲲"轮上进行了船舶回转试验。在试验数据处理分析的基础上,结合理论讨论,提出了横摇响应型数学模型的结构,并给出了"育鲲"轮的横摇响应型数学模型。该模型简单,便于分析。

模拟退火算法在船舶转向避碰幅度决策中的应用

在船舶避碰决策过程中,转向避碰是采用频率最高的一种避碰方法。为了求得本船与多船会遇情况下的最优转向避碰幅度,应用模拟退火算法将本船与多船间的转向避碰幅度问题视作一类多目标函数优化问题,从而在可行解空间中求出满足目标函数和约束条件的最优转向避碰幅度解。仿真结果表明,上述方法不仅有助于求出多船会遇情况下的本船最优转向角度值,而且也有助于多船避碰决策系统的智能化设计与开发。

舰船回转运动时拖曳声纳阵位预报研究

根据船舶操纵性标准方程 ,预报了拖船水平面的操舵回转运动 ,由此确定船舶操舵回转时拖点的速度作为拖曳声纳运动预报的拖点边界条件 .利用拖缆回转运动计算程序 ,计算了船舶回转时拖曳声纳阵位 ,初步讨论了船舶操舵回转对拖曳声纳的影响 .

基于专家系统的船舶配载智能控制策略

利用专家系统的反向推理和正向推理相结合的多级控制策略,提出船舶装卸载分轮次序中确定货物装载位置、能力、顺序的控制原则和约束条件及实现原理。通过控制船舶的浮态和强度,提高船舶压载水的速率及排放能力,保证货物装载过程中压载水与货物操作相适应,保证船舶在港内装卸载过程中强度满足要求,确定船舶配载方案及船舶装卸载分轮次序。实船计算结果表明该策略提供了船舶装卸载操作每一步货物的数量、装舱顺序、时间及船舶浮态等性能指标,能迅速、准确地确定船舶配载方案及操作步骤,提高船舶的配载效率,避免船舶配载中的盲目性。

某特殊船型的操纵性模型试验研究

通过在露天操纵性水池里,对某一自带一个长度约为2/3水线长坞舱的特殊船型自航模进行的回转、Z形和航向稳定性试验,研究了这类船型的操纵性能,特别研究了湿坞是否导致船操纵性能的恶化.作者分别对自航模在干坞和湿坞两种不同状态下进行了对比性试验.研究结果表明湿坞状态自航模回转性能和航向稳定性均优于干坞状态.

基于人工神经网络的船舶操纵性能预报方法

本文以单桨肥大型船回转性能为例，探讨应用改进的ＢＰ神经网络建立船舶操纵性预报 数学模型的方法。研究结果表明，只要选择适当的学习样本、网络结构和学习算法，该数学模 型的预报精度在工程上可以接受。

拱泥机器人原理样机的研制

研制了一台拱泥机器人原理样机 ,针对拱泥机器人在泥土环境中前进时转向阻力矩大的特点 ,设计了一种简单灵活的转向机构 ,采用充气胶囊作为支撑 ,提高了蠕动爬行机构的驱动能力。提出了拱泥机器人传感器检测系统的方案 ,解决了拱泥机器人水下位姿的检测问题 ,进行了原理样机控制系统设计和作业流程设计。最后在实验室环境中完成了原理样机的蠕动爬行实验 。

钛合金切削时锯齿形切屑形成的材料组织变化研究

对TC4钛合金外圆切削加工过程锯齿形切屑材料组织演变的影响因素及其规律进行了阐述。使用金相显微镜、显微硬度测试仪和扫描电子显微镜对其形态、组织进行观察和测试;使用红外测温仪测量切屑形成温度。研究表明:锯齿形切屑的组织变化主要表现为剪切带的变化。随着切削速度增加,切削温度上升,剪切带的结构为:形变带→形变带+转变带→转变带,转变带的宽度逐渐变宽,显微硬度值增加。刀具前角、进给量的改变也影响剪切带的组织变化。TC4钛合金的锯齿形切屑的形成机理为热塑性失稳。

基于AIS信息的船舶航迹带尺度确定与分析

为更客观地确定船舶在港口水域中航迹带尺度,提出了一种利用AIS数据计算船舶航迹带尺度的方法.该方法采用实船观测到的AIS数据,运用最小二乘法原理及船舶航迹带理论模型,拟合得到直线与转弯船舶航迹段的方程,计算出航迹带主要尺度(航迹带宽度和转弯半径),并推算出船舶的漂移系数n的取值范围.将计算结果与现行的《海港总体设计规范规范》进行对比分析.结果表明,该计算方法是可行的.

舵鳍联合非线性数学模型的建立及仿真

针对船舶运动的非线性本质,为舵鳍联合系统建立了具有通用性的非线性数学模型。首先基于MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)的建模思想,建立一个包含风、浪、流干扰的4自由度舵鳍联合非线性数学模型,并详细给出了模型涉及的参数及流体动力导数的计算公式。然后利用该模型对"Hual Trooper"号汽车运输船及"Belnor"号散货运输船进行回转试验及Z形试验的仿真,得到了一系列与实船试验曲线接近的仿真曲线。仿真结果说明了该模型的正确性和工程可行性。

波流联合作用下多分枝拖曳线列阵回转过程的动力学分析

参考某海洋地震多分枝拖曳线列阵具体参数和该拖船的海浪响应幅值算子(RAO),结合该船工作时的具体过程,利用大型水动力分析软件Orca Flex建立了多分枝线列阵回转过程时的动力学分析简化模型,实现了对多分枝拖曳线列阵在回转过程中的动力学分析,得到了波流联合作用下,各个拖缆的张力和曲率沿缆长方向的变化规律及各个缆索拖曳点End A和拖曳缆索拖曳尾端End B的张力值在时域上的变化图像。结合计算结果,给出了多分枝拖曳线列阵在回转过程中的优化设计方案。

船舶港内掉头操纵的简捷鲁棒控制

为实现船舶在港内的自动掉头,进一步完善包含风浪干扰的低速、浅水、非线性船舶运动数学模型,基于闭环增益成形算法设计简捷鲁棒控制器。用S函数建立船舶运动数学模型,并在MATLAB/Simulink仿真环境中进行系统仿真实验。在考虑港内掉头区域限制后,给出船舶在浅水、低速条件自动掉头的仿真结果。仿真结果表明,在5级风以内,所给船舶能在3倍船长(500m左右)的区域内以低速实现港内的自动掉头操纵,对相关船舶的自动掉头控制具有一定的参考价值。

确定反舰导弹末制导雷达最佳开机距离的模型研究

反舰导弹对远程拦截导弹的突防过程中采用了大空域机动弹道和"海豚飞"两种突防模式,在穿透近程拦截导弹防御时采用"蛇行"机动或新型的随机机动突防模式,还采用隐身技术来提高突防概率.缩短电磁暴露时间是目前容易被忽略的一个方面,而确定反舰导弹末制导雷达最佳开机距离,就是缩短电磁暴露时间的有效又切实可行的方法.从分析末制导雷达必须满足的捕捉概率入手,建立了确定反舰导弹末制导雷达最佳开机距离的模型,并通过M atlab进行实例计算,得到相应的结论.