产业需求引导应用基础创新 填补空白逐浪海上风电装备——专访华南理工大学船舶与海洋工程系副主任樊天慧

“三峡引领号”是国内首个海上漂浮式风力发电系统装备示范工程,已于2021年12月在广东阳江海上风电场成功并网发电。作为能源领域的首台(套)重大技术装备项目,“三峡引领号”在建造过程中相关重要科学问题的解答离不开樊天慧团队的付出与努力。通过漂浮式风电系统装备示范工程背后的故事,我们不仅看到了由重大工程需求引导的基础与应用基础创新,还感受到了奋斗在一线的青年科学家的格局视野。

用于海洋探测的多参数拖曳荧光计系统

本文论述了作者研制成功的拖曳荧光计系统。该系统的荧光传感器采用了光源调制和信号同步解调技术，同时在受光器上采用了专用遮光导水暗盒及弯曲导水管，确保荧光传感器在探测体积内水体及时交换，并能有效地消除海中太阳光的影响。系统能在任一日光强度下从海表层至８０ｍ水深任一深度，走航拖曳速度在２～１０ｋｎ内平稳地水平工作。该拖曳体内安装有荧光传感器、温度传感器、深度传感器和多路传输电子线路装置。通过一根直径为１４ｍｍ的电源／信号传输七蕊铠装电缆将拖曳体与手摇绞车及船上控制器、数据采集、记录显示器连接在一起，可以同时测量光学和水文参数，这些数据为０～５Ｖ模拟电压量输出。该系统进行了多次水池和海上现场实验及应用，达到了预期设计目标。并且借助于荧光示踪染料完成了多处海区的水体混合扩散测量实验任务，建立了实验观测方法。本文还介绍了该系统的构造。

基于DirectShow的桥区船舶视频采集系统开发

利用流媒体处理开发包DirectShow开发桥区船舶视频采集系统,实现船舶化桥区的图像预览、采集、编解码、回放等功能。介绍系统原理及实现步骤及主要代码,通过模型验证该系统的有效性和可靠性,为桥区船舶防撞安全预警工作打基础。

超小型水下机器人改进设计及其智能控制系统

基于目前部分超小型水下机器人机械部分的不足之处,提出了简单易行的改进方案.给出了包含智能闭环控制算法的软件设计框架,使超小型水下机器人具有更强的鲁棒性、灵活性及适应性.在具有复杂流场干扰的实验环境测试中,改进型超小型水下机器人具有明显的优势.

振动水柱港池系统的三维理论方法

本文根据特征函数加源分布、内外域拟合的方法,建立了振动水柱港池系统的三维理论模型。计算了气室水面振荡的频率响应函数、不规则波中的统计值,以及系统的最大吸收宽度比。论讨了不同港池长度、不同阻抗规律对气室水面振荡的影响。结果表明,不同阻抗规律对气室水面的振荡有显著影响。与现有结果比较指出,如不考虑阻抗规律的非线性性质,势将低估其性能。

超小型水下机器人智能定位系统

提出一种新的超小型水下机器人智能定位系统.融合短基线定位声纳、电子罗盘、X/Y倾角传感器和深度传感器组成超小型水下机器人定位的硬件系统,使用基于构件的方法开发了针对超小型水下机器人定位系统的水上控制计算机三维虚拟显示软件.使用马尔可夫自定位算法在实测定位声纳信号的间隙推算水下机器人的位置,提高定位速度,使其与姿态传感器同步.设计了定位算法有效性的测试实验,结果证明算法有效.

波浪发电系统的水动力匹配准则

本文主要内容为：（１）．提出了波浪发电系统中决定二次转换性能的进速准则，并根据试验结果算出了此准则的最佳取值；（２）．归纳介绍了前人关于一次转换最佳输出的理论；（３）．导出了决定全系统的水动力状态的匹配准则，给出了它的最佳取值；（４）．建立了在实用上用来决定最佳系统尺度、性能及对最佳匹配的发电机的性能要求的方法。

长T型声共振器在船舶噪声控制中的应用

本文介绍一种用于腔体内中低频噪声控制的多模态声共振器,即长T型声共振器。包括长T型共振器的设计方法、控制机理和控制效果等。同时对该共振器在船舶噪声控制上的应用进行了初步探讨。

多参数拖曳荧光计系统现场实验研究

本文描述了多参数拖曳荧光计系统在船模水池和海上进行拖体水动力特性试验，得出：在１０ｋｎ以内的任意拖曳速度均能水平稳定拖曳，而纵倾角≤±２ 的拖点位置；拖索张力Ｔ与拖体速度 之间的关系为Ｔ＝４７十３１．８ ２．０８；拖曳速度为１０ｋｎ时，水动迫沉力约为９５０ｋｇｆ，升阻比约为２．４～２．５，满足了拖曳系统的迫沉要求。海上性能试验与应用实验表明：该拖曳系统的荧光传感器对水体、荧光示踪染料、悬浮颗粒物具有很高的分辨率；对罗丹明Ｂ水溶液的浓度检测范围为１×１０－７～１×１０－３ｍｇ／ｄｍ３；对悬浮物的浓度检测范围为２～２０００ｍｇ／ｄｍ３，使该系统广泛地用于海洋环境检测和评价工程任务中。

世界及我国海洋油气产业发展及现状

海洋油气产业从上世纪40年代出现以来,经过60多年的演变和发展,已经成为对世界经济发展起到举足轻重作用的一个重要影响因素。在世界各国能源需求不断增加的背景下,未来全球海洋油气勘探开发将会以较快的速度增长。本文对世界及我国海洋油气产业的起源、发展、现状与特点进行了回顾和分析,对世界及我国海洋油气产业的发展趋势进行了探讨。

一种基于船用无线电台的新型数据通讯网络系统

传统无线电台实现数据通讯,主要是利用少数具有辅助功能口的电台,限制了普通型无线电台的利用.基于船用普通型无线电台,提出一种新型的数据通讯实现方案,不依赖电台辅助功能口,且在传输信号处理上采用了数字滤波、Modbus协议编码等技术及海域电子地理信息等系统构成了功能强大的数字通讯平台,实验结果证明方案可靠、实用.

基于粒子群优化的多智能体强化学习算法在水下机器人定位系统中的应用

提出一种融合多传感器的超小型远程操纵型水下机器人(ROV)快速定位系统。利用基于粒子群优化的多智能体强化学习算法融合水下机器人超短基线定位声纳及位姿传感器信号,可提高ROV的定位速度。给出ROV定位系统试验平台硬件结构以及多线程、模块化的软件系统搭建方案。在船模实验池中进行ROV的定位验证,结果表明该算法满足ROV对定位速度的要求。

浮式生产储油罐系统

随着我国海洋石油勘探的展开,整个大陆架几乎都有可喜的发现,并陆续有10多个油田已经或正在进入开发阶段,前景是相当鼓舞的。然而海上开发面临着险恶的海洋环境,若采用常规系统开发,工程投资大,操作费用高,风险极大。致使许多主要的海上发现都未能投入开发。特别是油田比较破碎;储藏构造比较复杂的区块,仍采用传统的系统几乎不可能取得任何经济效益。

预报节能推进系统效率提高的方法

本文通过分析螺旋桨效率的损失、流场能量与效率的关系,提出了船舶节能推进系统效率的预报方法。在给定流场数据后就可以利用该法预报节能推进系统效率提高的程度。

船舶倾斜试验中吃水读数的影响因素

船舶设计时稳性计算所采用的船舶重心位置只是理论计算的结果。为了确保船舶使用时的稳性,在船舶接近完工状态时须进行倾斜试验,以测得船舶的真正重心位置,用于进行各种工况的稳性核算。倾斜试验结果正确与否直接关系到船舶稳性校核的正确与否,而倾斜试验中船舶吃水读数的准确性,直接影响试验的准确性。而通过采用一定的技术方法降低甚至消除波浪对水尺读数的影响是一种有效的方法。

单点系泊物体长周期运动的统计研究

本文根据实测数据分析了单点系泊物体绕系泊点作360°回转的概率,统计了系泊船船向与风向的相关性。结果表明,在一般海域作360°回转的概率是很小的;船向与风向的相关系数为0.826,因此作者认为,引起360°回转的主要原因是风,实用上可以根据主风向的回转概率或风玫瑰图来推断单点系泊物体的回转概率。

高速双体船兴波阻力的数值计算

本文以理想流体的势流理论为基础，建立高速双体船的数学模型。由于双体船每一片体长宽比Ｌ／Ｂ很大，兴波接近于线性理论，计算时在船体表面及自由表面布置Ｒａｎｋｉｎｅ源，采用线性自由表面条件，对片体方尾后自由表面作特殊边界处理［３］，从理论上预报了高速双体船在不同Ｆｒｏｕｄｅ数，不同片体间距船宽比时，船体周围的流场分布，船体内、外侧表面的波形。

球尾渔船表面流场的数值计算

本文以理想流体的势流理论为基础，采用以Ｒａｎｋｉｎｅ源势函数为基函数的边界元法，引入微平面三角形来逼近船体表面，并求其几何要素，在三角形面元上布置强度为线性分布的源汇，给出计算实船表面流场各物理量的数值计算方法、经用Ｗｉｇｌｅｙ数学船型验证，其结果合理可靠。在此基础上，本文又计算了球尾渔船的两个方案（平龙骨和倾斜龙骨）。

新型浅吃水双尾鳍渔船船型的研究

双尾鳍船型目前普遍应用于浅吃水肥大型的运输船上，对改善其阻力、推进性能和耐波性方面均有明显的效果。然而在相对较瘦的小型渔船上未见有所应用、作者通过理论分析，在国内提出在渔船上采用双尾鳍船型。本文对浅吃水渔船的尾鳍形状设计进行了探讨，并就设计的两种不同形状的尾鳍船型进行了阻力、推进和耐波性的模型试验。结果表明；只要尾鳍设计合理，可使其阻力、推进和耐波性能优于普通的双桨渔船以及目前渔民惯用的三机三桨推进的普通渔船船型。

复杂结构耐久性评定的随机分析方法

本文提出了一种随机耐久性分析方法。该方法从耐久性分析的基本原理出发，考虑损伤发展的随机特性，提出用正态随机变量裂纹扩展方程描述裂纹扩展规律，对随机基础的ＥＩＦＳ分布和给定任意时刻的裂纹尺寸分布给出相应的确定方法和推导公式，进而建立较为完善的随机耐久性分析程序。文中通过对实际飞机结构的耐久性分析评估，证明了该方法的有效性。同时该方法可推广应用于其它类似的大型结构。