Low-velocity resistance distortion and bionic drag reduction for ship-type paddy field machinery

The resistance between mud surface and ship-type paddy field machine hull accounts for a certain proportion of the total mechanical power consumption during the operation process.The special characteristic has been found via preliminary study,it showed that when starting or working at low velocity,the resistance is much greater than the machine working at the rated velocity.This characteristic affects the dynamic matching and structural design of the machine.The critical velocity of resistance distortion was around 0.025 m/s under the setting experimental conditions,and the mechanism of resistance distortion under multi-medium was analyzed.Based on water film drag reduction theory,a macroscopic structure of crocodile's abdominal armor biomimetic drag reduction method was proposed.Two kinds of bionic macroscopic structure ship board were fabricated.The macroscopic structure can introduce more water into the bottom surface of the hull;thicken the water film,which can reduce the travel resistance.Design and manufacture a ship-type paddy field experimental setup with velocity control,and compare the traditional smooth surface ship board with the two bionic macroscopic structure surfaces through orthogonal test.The experiment results demonstrated that the ship board with rectangle gully structure has better drag reduction effect than the hexagon one in the lower velocity.But when the travel velocity approach to the resistance distortion critical point,the hexagon gully structure become better than the other one.Through the orthogonal test,the best drag reduction combination is 2.5 kg load weight,0.025 m/s travel velocity with hexagon ship board,which decreases the drag by 6.3%.

面向船舶大型化的渤海湾适航客滚船船型尺度研究

为科学指导渤海湾客滚运输船舶合理大型化,统筹过海运输发展与安全,厘清客滚船大型化发展历程,研判市场需求、企业运营、行业管理等影响因素与供需矛盾。系统梳理客滚运输航线及港口布局特征,分析客滚运输企业及船舶运力结构分布,找准船港航一体化发展需求导向。基于海港总体设计规范中通航基础设施尺度的计算方法,采用逆向工程思维推导船型计算式,匹配调整理论结果、归并数值,提出渤海湾4种客滚船大型化标准船型,确定船舶总长、型宽、满载吃水、吨级等主要参数,研判提出渤海湾30个客滚泊位的大型化船型并开展适用性评价。对引导渤海湾新建省际客滚船标准化、序列化发展,强化船舶适港、适航安全保障性具有技术支撑作用。

基于数据挖掘的大型邮轮船型特征及船型参数分析

以确定大型邮轮的最优船型参数,提升邮轮的航行性能为目标,提出基于数据挖掘的大型邮轮船型特征及船型参数分析方法。利用模糊C均值聚类算法,聚类大型邮轮船型数据,挖掘大型邮轮船型特征。基于粗糙集理论,对大型邮轮船型特征挖掘结果约简处理,约简后船型特征对应的参数,作为船型性能优化的船型参数。利用自由变形方法,构建大型邮轮船型变换模型。依据船型参数变化,调整模型控制体的控制顶点,变化大型邮轮形状。利用回归分析方法,拟合船型变换模型中的船型参数,确定大型邮轮的最佳船型参数。实验结果表明,该方法可以精准挖掘大型邮轮船型特征,确定最佳船型参数。最佳船型参数下的邮轮阻力下降了1.48%,提升了大型邮轮的航行性能。

基于YOLOv8的民用船舶影像分类方法研究

航运水平不断发展,船舶种类逐渐细化,面对用途不同船舶,准确掌握船舶类型为人们更好地管理船舶提供条件。选用FGSCR数据集,筛选其中的起重船舶、超级游艇、货船、集装箱船、拖船、小型游艇、运砂船、油船等8种类型,基于YOLOv8的实现民用船舶影像分类。对YOLOv8的YOLOv8n、YOLOv8s、YOLOv8m、YOLOv8l、YOLOv8x的5个模型进行训练,结果显示模型大小从2.83 MB增大到107 MB,其中Top1准确率最高的是YOLOv8m,达到96.97%。用深度学习法识别出船舶类型,可用于遥感数据中船舶类型的识别。

利用深度森林进行船舶类型分类识别

针对船舶轨迹特征单一、分类的船型有限和利用AIS数据对海上船舶类型分类识别的研究比较欠缺等问题,提出一种基于深度森林(Deep Forest)的船舶类型分类识别方法。首先,该方法提取船舶轨迹段的16个运动特征,提高船舶特征的多样性和辨识度;其次,利用随机森林的重采样技术和特征选取的随机性,构造随机森林作为个体学习器,增强类型分类的鲁棒性;最后,对4个森林集成并串联构成具有自适应迭代层数能力的深度森林,从深度上加强表征学习,提升泛化能力。实验表明,该方法适用于小规模数据集的船舶类型分类识别,对游艇和其他类型的船舶分类效果显著,能够有效提升货船和油轮的分类精度,分类时效性好,并且随着样本库的扩展和模型的优化存在提升空间。

宽浅吃水船型冲击环境特性分析

冲击环境预报是对舰载设备进行抗冲击能力评估的重要手段。采用多域耦合数值仿真模拟宽浅吃水船型遭受水下爆炸,计算了全船各典型位置处的冲击响应并转化成冲击环境,从船长、船宽与型深3个主尺度方向进行全船冲击环境特性分析,得到了全船冲击环境的分布与衰减规律。研究结果可为宽浅吃水船型舰载设备抗冲击设计提供载荷输入,同时可为宽浅吃水船型抗冲击设计提供参考。

重大件货物海上运输的惯性加速度理论计算与规范修正

在船上载运重大件货物时,需充分考虑船舶可能遭受的最严重的气象条件和最恶劣的海浪状况。通过建立样本船型数据库,采用区域分割法和谱分析法求解得到规则波中不同浪向角和不同航速下的频率响应函数、不规则波中不同海况下的垂向、横向和纵向加速度有义值;通过多元线性回归方法对垂向、横向和纵向加速度进行回归分析,同时利用逐步线性回归方法将惯性加速度经验修正公式中的纵摇、横摇运动简化为船舶基本参数和环境参数的表达式,从而拓宽了IMO CSS规则的使用范围。在系统梳理规范的基础上提出惯性加速度规范修正公式,该公式考虑了不同海况与船舶参数的综合影响,与经验公式相比,更灵活准确。该研究可为重大件货物海上运输系固校核提供参考。

基于非线性规划法的最小阻力船型设计

最小阻力船型设计可以有效减少燃油消耗和污染物排放。船型设计是一个多目标优化过程,本文提出一种基于非线性规划法的最小阻力船型设计方法,对设计流程进行详细分析,定义和选择设计变量,并确定设计的约束条件,提出将遗传算法应用于最小阻力船型设计,给出船型结构和优化后的前半体横剖线图,对优化前后的兴波阻力系数、摩擦阻力系数和形状阻力系数进行计算和对比,结果表明基于非线性规划法可以有效减小船舶阻力,且船舶兴波阻力系数减小较多。

双燃料集装箱船B型LNG燃料舱疲劳强度研究

基于DNV-GL规范要求,对某大型双燃料集装箱船B型LNG燃料舱结构进行疲劳强度研究。根据规范给出燃料舱及其支撑结构的疲劳分析流程以及疲劳热点筛选方法,分析不同关键节点的疲劳强度,并提供改善疲劳问题的优化设计方案。为配置B型LNG燃料舱的相关船型的设计开发提供参考。

徒骇河通航工程梯级布置方案研究

徒骇河航运梯级布置方案关系到航道整体平面、断面布置及河道防洪、灌溉综合效益的发挥,属于徒骇河通航的重难点问题。根据设计船型、水运量预测结果,确定船闸建设标准及规模。根据河道拦河闸坝现状及梯级布置原则,提出航运梯级布置方案,可为鲁北地区航运梯级布置提供借鉴和参考。

新时代海洋救助船应急救援新技术

我国是一个海洋大国,有着漫长的海岸线和诸多岛屿海域以及辽阔的海洋经济水域。海洋救助是保障人类进行安全海事活动的有效海上救援手段,海洋救助船是海上应急救援体系中核心救助装备和救援平台。当前,我国进入中国特色社会主义新时代,开启了全面建设社会主义现代化国家新征程,对海洋救助技术发展和装备建设提出了更高、更新的要求。根据新时代海洋救助技术发展所面临的新要求、海上应急救援技术研究提出的新课题、海洋救助船型开发中海上应急救援研究的新技术等方面作简要分析论述和介绍。

钢丝绳卷扬提升式垂直升船机液压动态调平控制方法

钢丝绳卷扬提升式垂直升船机运行过程中,钢丝绳之间受力不平衡造成拉伸长度不均,导致船厢纵倾。为此,提出一种升船机液压动态调平控制方法。根据运动学原理建立液压的钢丝绳、液压缸及其活塞动力函数后,构建液压管道连通函数。运用比例放大装置、比例调速阀、液压缸与传感器搭建液压调平系统闭环传递函数。采用双输入三输出的动态矩阵、模糊理论设计控制装置,通过隶属度函数、加权平均算法求解最佳控制参数。根据此参数动态调整控制装置,实现液压平衡。实验结果表明,所提方法调平控制精度高,且控制用时短,能够有效保证升船机液压安全稳定。

船闸单侧闸墙主廊道输水系统岔管水动力特性研究

船闸单侧闸墙主廊道输水系统具有结构简单、开挖量小、工程投资省等优点,在河谷狭窄、边坡陡峭等地形受限地区具有明显的技术优势,但工程应用难点之一在于如何保证廊道内断面流速的均匀性,避免出现严重的偏流、脱流现象。依托嘉陵江草街二线船闸工程,采用通用CFD软件FLUENT,对船闸单侧闸墙主廊道双阀门输水系统布置中的岔管水动力特性进行较为详细的研究,探讨岔管分岔角、墩头曲线形式以及外壁曲线形式对岔管水力特性的影响,提出外壁采用正弦曲线,内壁采用圆弧-直线-圆弧形曲线的单侧输水廊道阀门段岔管布置体形,可为类似工程设计提供参考。

厚软弱土地域大型沉箱式出运码头结构设计选型研究

为了优化厚软弱土地域大型沉箱式出运码头的结构设计,提高码头结构的安全性和适用性,本文通过详细介绍和分析工程案例概况,探讨了高桩无梁板式和高桩梁板式两种出运码头的结构设计选型。首先,概述了工程案例的基本情况。随后,详细阐述了高桩无梁板式出运码头的结构设计特点。其次,探讨了高桩梁板式出运码头的结构设计。在结构设计选型的基础上,本文进行了出运码头的安全验算,确保所选结构设计方案能够满足工程安全要求。研究结果表明,高桩梁板式出运码头结构设计在厚软弱土地域具有更好的适用性,能够满足大型沉箱式出运码头的安全和使用需求。

3000 t·h^(-1)桥式抓斗卸船机风载下强度计算及机械故障分析

以3000 t·h^(-1)桥式抓斗卸船机作为分析对象,计算结构在非工作状态下的风载。以最大风速55 m·s^(-1)、风压1900 N·mm^(-2)作为风载输入,按风向转化为3种工况并与固定载荷结合。计算结果表明,在固定载荷+侧风与后侧风组合载荷作用下结构应力达到最大,为114.728 MPa,较其他2种工况高约14.5%。然后,结合实际应用梳理和统计故障。由于卸船机结构大、零件多、故障点多,按照故障来源分类卸船机机械故障,并对各类故障的消除提供具体的方法和措施。在实践过程中发现,采用现代智能手机对噪声进行实时监控,具有成本低、监控效果良好等诸多优点,能够对故障的预警和故障源的查找起到很好的作用。在卸船机或相近设备的维护过程中,可以推广并利用这些手段。

桥式抓斗卸船机随动式钢丝绳润滑系统

桥式抓斗卸船机的钢丝绳润滑保养是港口设备维护的一项关键步骤。传统钢丝绳润滑方式是人工刷油,不仅效率低下,还可能导致安全问题。近年来,智能润滑技术发展迅速,港口设备的润滑保养工作开始向自动化、智能化转型。然而,卸船机钢丝绳的润滑依然是一个技术挑战。本文通过创新技术,研发出一种随动式钢丝绳润滑系统,该系统可在卸船机移动过程中,将小车机构滑轮的动能通过机械传动传递给润滑泵,并通过控制系统进行精准控制,实现对钢丝绳的自动润滑。随动式钢丝绳润滑系统的成功应用,突破了现有卸船机起升开闭钢丝绳润滑存在的技术瓶颈,为国内桥式起重设备的创新发展提供技术支撑。

进水口形式对闸墙长廊道船闸输水系统影响的数值模拟

船闸进水口水流条件关系到输水系统的输水效率、船舶停泊安全,因此进水口的形式布置是船闸水力设计和模型试验的重要内容之一。针对两种常见的进水口布置形式,结合某船闸输水系统的具体条件,采用数值模拟的方法,从输水水力特性、水流流态方面对比分析了这两种进水口布置形式对于输水系统的影响,研究结果表明:对于闸墙长廊道船闸输水系统,相对于进水口外侧导墙拉直,进水口外侧导墙斜拉的工程措施在控制惯性超高和闸室水面最大上升速度、增强进水支孔流量过程稳定性、改善进水口水流流态方面更具优势。研究成果可为船闸输水系统进水口布置提供技术参考。

桥式抓斗卸船机皮带的粉尘治理

本文介绍了一种桥式抓斗卸船皮带机的粉尘治理方案,分析桥式抓斗卸船皮带机的扬尘点及产生粉尘的主要原因,介绍了皮带机除尘选型计算方法及其应用在新港码头的运行效果。

3000 t·h^(-1)桥式抓斗卸船机结构局部稳定性计算

稳定性是结构正常工作的前提,以3000 t·h^(-1)桥式抓斗卸船机作为分析对象,采用理论计算的方法对其局部稳定性展开计算。该型卸船机主要由臂架、塔架腿、门架腿构成,这3部分的局部稳定性直接决定了整个卸船机的稳定性,因此需要对其盖板和腹板展开计算。首先根据结构受载、板壳参数计算板上边应力、板下边应力、板的剪切应力和复合应力,然后计算材料的等效临界压应力及等效临界复合应力,再求得各结构板件的材料利用率,最后根据起重机设计规范对计算结果进行评定。结果表明,板上最大边应力和复合应力分别为158 MPa和166.32 MPa,此时材料的等效临界压应力为211.77 MPa、等效临界复合应力为188.36 MPa;材料最大利用率为0.88,满足规范要求。此计算方法能够为卸船机设计和优化提供基础数据,也能够为卸船机及同类结构件的稳定性分析提供一定的借鉴和参考。

基于Voronoi算法的卸船机抓斗骨架机器视觉识别

近年来,机器视觉识别依旧是炙手可热的话题,骨架是基于物体形状特征的简化对象描述方式,得到理想的物体骨架具有重要的意义。卸船机的抓斗骨架视觉识别是抓斗卸船机全自动能否完成预定目标的重要影响因素,机器视觉识别并非是在处理线性的数据,即识别对象和识别背景是随着时间的变化而变化的。骨架作为物体形状的一种表示方式,与采用轮廓描述形状相比,拥有许多优点。该方法将目标的外形特征与最大圆弧、主干等相关,便于目标形态的保持与重建。总的来说,基于Voronoi算法的卸船机抓斗骨架识别成功率有了较大的提升。