船舶信息系统数据流设计方案研究

为缓解因船舶平台内所涉传感器/执行器数量增加所产生的船舶信息系统数据通信压力,在充分考虑系统能达性/能观性基础上,提出船舶信息系统数据流长度的普适判据,并结合执行器实时物理特性对执行器数据流通信内容进行设定;与此同时,通过提出一种基于传感器当次变值及上次估计误差为索引的双指标评价方法对传感器数据流通信内容优化设计。从而完成了对船舶信息系数据流整体设计方案的研究,在缩短数据流长度的前提下,保证了系统对数据信息采集、处理及应用的客观需求,进而优化系统资源、提升系统性能,并通过举例方式对其工作流程进行较为完整的分析。

船舶综合电力系统规范与标准研究

文章对国内外船舶综合电力系统技术发展现状进行了归纳,结合对主要船级社规范要求和国际现有适用标准的分析,列举了我国现有适用的国家标准。并根据我国船舶综合电力相关标准的现状,提出了国内船舶综合电力系统的标准化发展方向。

船舶抗负载冲击高性能逆变技术研究

讨论船舶单相交流负载的特性情况,重点研究能够承受船舶220 V交流非线性负载引起的强冲击电流的高性能逆变技术,通过电压开环伯德图对比分析数/模混合控制策略与数字控制策略的响应速度,并搭建一台220 V/10 k W的单相全桥逆变电源样机,实验结果验证了船舶抗负载冲击高性能逆变技术的可行性。

船舶环形配电网无通道保护方法研究

环形配电网结构具有较高船舶生命力和供电可靠性,在大型船舶电力系统中逐渐得到应用。然而在环网中,传统的保护方法很难在短时间内切除电站附近的故障。针对船舶环形电网的特点,提出了两种无通道保护方法。两种方法都利用了短路故障和线路一侧保护跳闸引起另一侧支路的电流变化,方法一和方法二分别通过加速保护的动作时限特性和电流比值判据来判断故障区间,最终实现相继速动。通过Matlab/Simulink仿真验证了两种方法的可靠性和速动性。

船舶用表贴式永磁同步电机的电磁振动分析与抑制

船舶用永磁同步电机的电磁振动水平直接影响船舶的综合性能。该文针对一台50kW船舶用表贴式永磁同步电机,首先基于理论推导详细分析了该电机产生的电磁激振力来源及谐波特征,并利用有限元法进行了验证;其次,分别采用解析法和有限元法求解定子固有频率,并结合电磁激振力的频率特征,验证电机设计的合理性;然后,建立电机的磁-固耦合模型,对其振动响应进行有限元计算,得到监测点的振动频响特性及特征频率;最后,在保持原电机输出平均转矩的前提下,提出一种混合磁极转子结构来削弱低阶电磁激振力谐波分量进而抑制电磁振动。结果表明,优化后的电机在保持良好转矩性能的同时,电磁振动得到了有效抑制,并通过样机实验验证了仿真结果的有效性。

船舶信息网络系统远程控制终端系统研究

船舶信息网络系统所采用的特殊接入方式能极大程度的简化布线难度、降低布线成本,并提升了船载系统的可靠性,却需占用大量网络资源实施数据通信。为此,本文提出了一款基于CPLD的远程控制终端,通过采用CPLD EPM7128SLC84-15为终端各执行器、按键及串口通信模块提供数字信号接口,从而实现了各船载执行器的准确、高效、实时控制。

GZ曲线分段线性化对船舶横摇运动响应的影响研究

大幅横摇运动是导致船舶倾覆的主要原因之一.对于瘫船模型,学术界提出了分段线性化方法计算船舶倾覆概率.该方法采用随机线性化方法近似横摇非线性阻尼,并将复原力臂曲线(GZ曲线)进行分段线性化处理,从而得到横摇运动方程的解析解.文中采用路径积分法对控制横摇运动微分方程概率属性的Fokker-Planck方程进行求解,获得了随机载荷作用下准确的船舶横摇运动响应.并根据路径积分法计算得到的平均穿越率和谱分析方法,研究了GZ曲线分段线性化对横摇运动响应的影响.结果表明:GZ曲线的分段线性化近似将对船舶横摇运动响应极值造成显著影响.

船舶进出三峡升船机时下沉量模型试验研究

船舶在狭浅水域航行时,由于水体流动及波浪的复合影响,会造成船舶航行下沉量较大而存在触底的风险,危及船舶结构和通航设施的安全,如何有效地评估船舶航行下沉量对航运安全有重要意义。该文以船舶通行三峡升船机为例,通过牵引船模试验方法测得不同船型在进出三峡升船机航行时的下沉量,拟合出不同船型下沉量计算公式。研究表明:航速是影响船舶航行下沉量的重要因素,船舶出升船机过程应作为最大下沉量的控制工况。研究结论可为航运管理部门制定通航管理规定和船舶设计单位设计相关船型提供技术支撑。

液压系统弹性研究

为加深理解液压系统弹性,从实例着手分析预期与设计的出入及其原因,以及解决方法。推而广之,设计时哪些工况可以不用考虑液压系统弹性,哪些工况整体弹性必须引起足够重视,需进行理论计算。首先对液压系统弹性分解,后对每个组成进行计算,最后进行汇总。

基于粒子群算法的PID调速系统的研究

PID控制器是一种广泛应用于工业生产过程的控制器。由于传统的PID参数整定耗时费力,且一些复杂系统存在一定的非线性和滞后性,使得PID参数整定有一定的难度。针对这一问题,提出了一种改进的PSO优化算法(IPSO),并将IPSO算法应用于海洋钻井平台电站柴油发电机组PID调速器的参数寻优中,以柴油发电机组转速偏差的ITAE指标作为该算法的目标函数。仿真结果显示了IPSO算法对PID参数整定的可行性。该算法改善了系统的动态特性,减小了系统振荡,提高了系统的响应速度。

脉冲式动态力校准装置的研究

介绍中国计量科学研究院进行的动态力校准,过去是通过标准加速度计进行动态力校准,标准加速度计通过振动基准进行溯源。通过激光干涉仪进行标准落锤的冲击过程加速度进行测量,从而减少了中间标准加速度计环节,将动态力直接溯源至质量、长度与时间三个基本单位上,使得动态力的计量减小了系统测量不确定度。

氩气/空气ICP放电现象研究和基于H_β光谱展宽的微波干涉电子密度诊断方法

闭式腔体ICP是解决飞行器等离子体局部隐身的可行方案,其电子密度Ne在电磁波入射方向上的分布是影响其电磁波衰减效果的关键因素。对此,开展了在30.8cm×30.8cm×5.8cm石英腔体内的ICP放电实验,通过实验研究了空气/氩气ICP的E-H模式跳变的物理现象,通过测量得到了空气/氩气环状ICP的宽度和覆盖面积比例随电源功率变化的规律,并给出了上述实验现象的理论解释。为了得到平面型ICP的电子密度在微波入射方向的分布,提出基于Hβ光谱展宽的微波干涉分布诊断法,分别对平面真空腔室内空气/氩气ICP的电子密度在电磁波入射方向上的分布进行了诊断,通过H_β(486.13nm)Stark展宽拟合和微波干涉过程分别获取电子密度分布函数的两项参数,得到了电子密度分布随放电功率变化的曲线。实验可得到电子密度范围为0.5×10^(11)~3.2×10^(11) cm^(-3)的环状ICP源,实验结果表明,ICP的电子密度受气体种类,射频功率影响较大,峰值电子密度接近ICP的中心位置,通过比较发现,氩气的电子密度较高,有效拟合区域较窄,空气的有效拟合区域较宽,覆盖面积较大。

二位四通水液压换向阀的设计与试验研究

提出了一种新型的适用于大流量系统的插装式二位四通水液压电液换向阀,它用一个二位三通先导电磁球阀控制四个插装单元来实现二位四通的换向功能。通过实验研究了该阀的稳态压差—流量特性,内泄漏特性;以及复位弹簧、先导阻尼等因素对阀动态性能的影响。实验结果表明:该阀的静态性能良好;采用无缓冲头的阀芯、先导阻尼孔为3 mm时换向阀的动态性能较优;常闭阀芯带复位弹簧的情况下,阀的响应时间加快,动态性能得到有效改善。

分离式尾舵潜艇卡单舵操纵控制技术研究

提出针对分离式尾舵单舵卡舵状态下的仅应用操纵面对潜艇进行挽回的LQG/LTR操纵控制技术,设计相应的分离式尾舵单舵卡舵状态下潜艇的数值仿真模块。数值仿真结果验证该设计方法的有效性。

基于有限元模型的橡胶减振元件性能研究及失效分析

介绍了橡胶减振器Mooney-Rivlin本构关系描述的橡胶材料的非线性弹性特性。通过有限元模型的建立,对减振器静态刚度特性和动态刚度特性进行了研究,得出了减振器刚度失效判据和硬度失效判据。

微细管内R290流动沸腾换热与干涸特性研究

对内径为1、2、3 mm的水平不锈钢圆管内R290两相流动沸腾换热特性进行了理论与实验研究。分析了热流密度为15~35 kW/m^2、质量流率为76~200 kg/(m^2·s)、饱和温度为16~36℃、干度为0~1时的管内传热特性。研究结果表明:热流密度的增加促进管内核态沸腾,换热得到强化,从而导致换热系数随之增加;质量流率的增加促进管内由核态沸腾换热向对流换热转化,换热系数也随之增加;饱和温度的增加促进管内气泡核心的形成速率加快,强化管内沸腾换热;管径的减小导致微尺度效应增加,从而导致换热系数随之增加;在整个换热过程中干涸前平均换热系数、干涸过程中的平均换热系数分别占总换热系数的40%、37%。

低气压环境下开缝翅片管换热器换热性能研究

利用低气压环境模拟装置对开缝翅片管换热器在不同气压下的换热性能进行实验研究.研究结果表明:随着气压不断降低,换热器周围空气密度逐渐降低,换热器空气侧换热系数以及显热换热量逐渐降低,而空气含湿量随着气压降低逐渐升高,导致潜热换热量逐渐增加;当气压降至0.058 MPa以下时,换热器空气侧潜热换热量占主要部分,当气压为0.04 MPa时,换热器换热能力与常压下相比下降了36.63%.

基于Matlab的船舶电力系统电流保护协调性分析软件设计

利用Matlab/Simulink仿真工具箱和友好的图形用户界面GUI,实现船舶电力系统电流保护协调性分析软件的设计。其界面能显示不同位置电流继电器的保护整定值及动作时间等参数,并可按用户要求绘制和调试上下级保护以及电流三段保护配合曲线。界面中的继电器参数可直接传递给Simulink中相应继电器,方便直观地对系统上下级保护和电流三段保护之间的协调性进行分析。仿真算例验证了软件的保护协调性分析功能。

海洋钻井平台快速卸负载系统的新型滑模观测器研究

针对海洋钻井平台快速卸负载系统中存在断电误检测的问题,利用观测器估计发电系统控制电站的电网频率和机械转矩,从而优化断电误检测。为了提高观测精度,在建立发电系统控制电站模型的基础上,先构造Luenberger观测器和滑模观测器,再构建新型滑模观测器并对其收敛速度进行分析验证。仿真结果表明,所设计的新型滑模观测器与传统观测器相比,收敛较快且能有效抑制抖振现象,使观测精度更高,断路器开路检测更准确,可以减少快速卸负载系统断电误检测现象的发生。

船用辅汽轮机溢流阀特性研究

对船用辅汽轮机的溢流阀建立流体力学模型,并进行迭代求解,获得压力与转速的关系曲线。通过合理简化,获得工程用的简化公式,并分析了结构参数对压力特性的影响。