基于CFD的船舶倾斜尾轴承润滑静特性分析

针对船舶尾轴在实际运行过程中存在挠曲变形过大导致尾轴承润滑不良的问题,提出在轴承内孔设计单斜度的倾斜尾轴承结构。利用计算流体力学(CFD)方法,分别建立轴颈倾斜时水平尾轴承和倾斜尾轴承的有限元模型,在相同轴颈倾斜角和偏心率以及不同转速条件下,计算2种结构尾轴承的静特性参数,对比分析同一转速下,不同结构对润滑静特性的影响,以及相同结构时,静特性参数随转速变化的规律。计算结果表明,相同工况下,倾斜尾轴承的最大油膜压力、承载力、摩擦力、摩擦系数和端泄流量均比水平尾轴承更小。随着转速增加,2种尾轴承的最大油膜压力、承载力、摩擦力和端泄流量均不同程度增加,摩擦系数总体呈减小趋势。相关工作可为船舶尾轴承结构的优化设计提供理论参考,便于工程应用。

燃料电池船舶复合供能系统控制策略设计与仿真

针对燃料电池船舶复合供能系统中的燃料电池功率波动问题和储能单元电池荷电状态(State of Charge, SOC)极端分化问题,依据系统拓扑结构,提出基于负载功率频率分解与模糊逻辑控制法相结合的复合供能系统控制策略设计。采用实例仿真验证该设计的优势。结果表明,该设计可有效保持燃料电池输出功率平滑,对储能单元SOC具有良好的均衡控制效果。

一种基于拉开法的船舶液舱涂层附着力测试装置设计

文章以船舶液舱涂层为研究对象,分析了现有的船舶液舱涂层附着力测试方法的工作原理及存在的问题,总结出一种基于拉开法的船舶液舱涂层附着力测试装置的设计要求,并参考现有测试装置,利用AutoCAD软件平台设计了一种新型船舶液舱涂层附着力测试装置。介绍了该装置的工作原理及主要组成部件,并从技术、结构、操作等方面对该装置进行了可行性分析,结果表明该装置是可行的。

新型复式抗风浪养殖网箱的设计及其在海洋环境下的受力计算

深海抗风浪网箱养殖区别于传统近海网箱、围栏等养殖方式,适合发展高经济价值的鱼类养殖,现已成为沿海渔民转产转业的重要方向。为缓解近岸养殖压力、拓宽深海水域养殖,基于中国海域养殖条件,设计了一种可以应对恶劣海况条件的新型复式抗风浪深海养殖网箱。该网箱放弃了传统的浮架和浮圈结构,采用双浮筒可调节结构,以适应不同海域海浪状况,减少因刚性连接而发生的中拱和中垂现象;此外,浮筒与立体浮框连接而成的垂荡体可以提供较大的垂荡以及纵向摇摆阻尼,控制网箱的运动幅度。同时采用莫里森公式和伯努利方程对网箱承受的风、浪、流等环境载荷进行受力计算,并与传统高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)网箱进行对比,结果显示新型复式抗风浪网箱比传统HDPE网箱更能承受海洋中的环境负载。研究结果为后续研究和发展大型抗风浪网箱养殖提供了设计参考。

海上船舶碰撞贝叶斯网络模型及其应用

探究海上船舶碰撞事故致因、事故演化,对于事故风险防控具有重要作用。为此,收集了浙江海事局辖区70起海上船舶碰撞事故,其中60起用于建模,10起用于验证(测试)。首先,通过分析事故致因链,构建出含19个条件节点、1个结果节点的贝叶斯网络模型;然后,采用数理统计方法和贝叶斯公式确定模型参数,即条件概率表,计算可知,对于测试案例,模型预报的发生概率在80%以上(接近于100%,事故发生),验证了模型的可靠性。模型推理发现:人为因素是船舶碰撞的主要原因,其中瞭望不当、碰撞估计不足和未采取有效的避碰措施是引发事故的关键因素。该贝叶斯网络模型可用于浙江海事局辖区船舶碰撞事故致因分析,预报事故发生概率,进而为发掘事故起源、探索演化机理和有针对性地采取事故风险防范措施提供理论和实践支持。

船舶与海洋工程硕士生《现代轮机工程导论》课程建设与实践研究

《现代轮机工程导论》是一级学科硕士点船舶与海洋工程开设的一门学位专业课,其教学质量好坏对后续学位专业课、科研与实践活动、毕业论文等教学环节有着重要的影响。文中从船舶与海洋工程一级硕士点概述入手,简要介绍了《现代轮机工程导论》的课程性质、学分学时,以及与其他课程的关系,总结出前几年课程教学中存在的问题或不足。针对这些不足,提出了《现代轮机工程导论》课程的建设方案,最后分析了该课程近几年课程实践效果及后续教学中需要进一步努力的方向。

动态载荷条件下船舶推进轴系尾轴承润滑性能分析

本文根据实船结构参数,建立滑动尾轴承几何模型和有限元模型,利用半正弦周期函数模拟动态载荷,通过仿真软件计算得到油膜压力与油膜厚度变化规律,分析动态载荷的幅值和方向对轴承润滑性能的影响。计算结果表明,改变动态载荷的幅值,最大油膜压力随着幅值增大而增大,且变化趋势与半正弦动态载荷趋势相似,最小油膜厚度随着幅值增大而减小;改变动态载荷的传播方向,x^(+)方向的最大油膜压力峰值高于x^(-)方向,且x^(+)方向最小油膜厚度呈现先下降后上升的变化趋势,而x^(-)方向呈现先上升后下降的变化趋势。

基于深度学习的智能船舶轻量化水面障碍物视觉检测与测距方法

针对智能船舶的自主航行障碍物视觉快速检测与测距需求,提出一种基于深度学习的智能船舶轻量化水面障碍物视觉检测与测距方法。从障碍物检测速度和计算量的角度出发,该方法可提升智能船舶环境感知能力。首先,针对障碍物检测问题,在Yolov4检测模型的框架下,构建基于MobileNet特征提取网络的DIS-Yolo水面障碍物检测模型,实现模型网络结构的轻量化改进。其次,针对障碍物测距问题,基于所构建的障碍物检测模型和COMS成像模型,提出水面障碍物测距机制,实现水面障碍物的高精度测距。最后,通过模拟实验验证所改进模型的有效性与测距函数的精确度。所提出的方法可提升智能船舶的航行安全性,同时可为智能船舶环境感知需求提供新的思路。

基于S7-1500 PLC船舶柴油机油温PID控制器设计及系统监控

传统的船舶油温控制系统多使用继电器控制,其控制功能的实现都需要相应的继电器使用硬件接线来实现,所以一旦系统复杂,体积将会变得十分巨大,占用更多的船舶空间,而且效率不高,完成相应功能的耗电量大,并且在复杂环境下容易出故障,可靠性较低,在海上的保障能力较弱。为此文中介绍了船用PLC、温度传感器冗余设计,以及基于S7-1500PLC的船舶柴油机油温PID控制器设计及系统监控。

基于简化Sage-Husa自适应滤波的船舶升沉估计方法

为实时准确获得船舶升沉信息,提出一种基于简化Sage-Husa自适应滤波的船舶升沉估计方法。对船舶短时间内测量的升沉信息进行频谱分析,建立近似升沉运动模型,以升沉位移和升沉速度为状态量,升沉加速度为观测量构建简化Sage-Husa自适应滤波器。通过3组仿真验证所提出算法的准确性,结果表明,和卡尔曼滤波相比简化Sage-Husa自适应滤波对随机系统的适应性更好,符合船舶随机运动状态的测量要求,具有更高的实用价值。

基于系统动力学的区域集装箱船舶减排仿真研究

随着航运业的迅速发展,船舶大气污染物排放越趋严重,造成的环境问题引起了国际航运前沿动态社会的广泛重视。为研究港区集装箱船舶节能减排措施的效果,文章以宁波舟山港为例,首先分析影响港区集装箱船舶减排的影响因素,确定经济,能源、环境、船舶以及政策5个系统要素及之间的相互关系,并借助因果关系图展示予以研究,再构建港区集装箱船舶减排的系统动力学流图,拟定减排方案,动态仿真出不同减排方案下的实施效果并进行对比分析。

船舶交通流仿真研究的应用及其影响

随着科学技术的发展,对于船舶交通流研究的仿真平台和仿真方法也在不断改进,船舶交通流仿真技术经过众多学者的研究,日益成熟,应用于航线规划、航道通过能力、船舶交通流影响因素分析等多个领域。本文介绍了船舶交通流仿真技术的主要应用方向,及其技术发展对不同主体产生的影响,为今后船舶交通流仿真技术在各领域的应用研究提供参考,也为船员及相关管理部门在仿真技术应用大趋势下的发展提供了建议。

浙江自贸区多功能海事服务船选型研究

本文针对船舶功能单一、成本高、效率低等问题,根据船型需求、供应品类型及人员交通情况的调研结果,以船型尺度、类型、外形及操纵性、浙江自贸区锚地的环境条件、稳性性能、抗风能力、耐波性能、船型“一船多能”方向等方面为研究重点进行船舶选型,初步形成了浙江自贸区港内锚地和港外锚地供应海事服务船型的开发方向。

船舶耐波性拖曳水池试验方法研究

船舶耐波性是船舶在航行与作业过程中备受关注的性能之一,良好的耐波性可以提高船舶在复杂的海洋环境中的安全性和适居性。船舶耐波性拖曳水池试验是船舶科学技术研究的一种重要手段,对耐波性预报具有十分重要的意义。本文针对船舶耐波性拖曳水池试验的组织方法、测试内容、注意事项等进行归纳总结,阐述了耐波性试验在准备阶段、实施阶段和数据处理阶段的具体工作内容和操作方法。选取了5种常规试验重点分析,可较好减少试验过程中数据采集无效或模型损坏,为今后更好开展船舶耐波性拖曳水池试验提供参考。

基于GA-PSO-BPNN模型的船舶交通流量预测

为优化船舶交通流量预测方法,构建基于群智能优化算法与反向传播神经网络(BPNN)相结合的GA-PSO-BPNN组合预测模型。遗传算法(GA)全局自适应探索能力强、粒子群算法(PSO)收敛速度快,而BPNN训练速度慢并且容易陷入局部极小值无法得到全局最优解,因此先通过PSO算法对目标搜索空间进行迭代寻优,再将优化得到的新粒子群转化为染色体,并使用GA算法对其进行复制、交叉、变异的遗传操作,迭代求解得到最优值,以此作为最佳初始阈值和权值再输入到BPNN进行预测。为验证所构建模型的可行性和预测精度,以舟山某航道历史船舶交通流量数据为实例,同时与其他3种预测模型进行对比实验。结果显示:与GA-BPNN模型、PSO-BPNN模型、传统BPNN模型的预测结果相比,GA-PSO-BPNN模型的平均绝对百分比误差(MAPE)为9.468%,预测精度达到90.532%,优于其他3种预测模型。

舟山岛礁区船舶安全通航对策

船舶海上航行存在多方面的风险,且风险因素不稳定,而岛礁区为船舶海上航行事故多发地,其事故多发的现状引起社会对船舶安全航行的重视。以舟山岛礁区为研究对象,结合具体案例分析近几年船舶通航事故多发的原因,提出预防通航事故的对策。所提对策旨在引导船员提高航行安全意识,缓解岛礁区通航事故多发现状,减少人员伤亡与经济损失,维护海上安全航行。

基于AIS数据的船舶航行安全评价模型构建

针对现有船舶海上航行安全度求解复杂、参考因素权重确定困难等方面的不足,研究影响评价模型准确性的数据来源、模型构建方法等问题,提出一种基于关系型数据库的船舶重要指标筛选方法和数据库构建及检索设计方案。构建基于模糊数学方法、层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和专家评价法的船舶碰撞危险度(Collision Risk Index,CRI)求解模型,并根据实船自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据对船舶航行安全评价数学模型和构建的数据库进行验证。结果表明,基于AIS数据的船舶航行安全评价数据库具有较好的可靠性和易用性。船舶航行安全评价模型计算结果可信,符合专家经验及《国际海上避碰规则》要求,可为船舶海上航行安全评价提供技术和理论支持。

平头孔板的初生空化特性定量分析

随着现代水利水电工程的日益优化创新,高坝设计中需要解决的重大技术瓶颈是消杀高坝泄放洪流所携带的超大能量。利用水流的突扩、突缩消能的孔板制造简便,并且消能效率高。孔板的抗空化特性跟它的最小壁面压强系数大小紧密相关,其作为孔板设计制造的一个关键性指标。通过数值模拟和物理模型试验的方法,研究了平头孔板初生空化数与相关体型要素和水力要素之间的关系,并得到了经验表达式。研究结果表明,平头孔板初生空化数的经验表达式与实际吻合较好,为孔板的工程应用提供了参考。

阳极闭口模式下质子交换膜燃料电池氮气渗透

质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极闭口模式潜力巨大,但该模式下运行会引发氮气从阴极向阳极的渗透,导致阳极氢气的摩尔分数降低,PEMFC性能下降,针对这种情况可通过吹扫恢复PEMFC的性能。搭建了阳极闭口模式测试系统,在不同操作条件下进行阳极闭口模式实验,同时建立数学模型研究不同电流密度、化学计量比和温度下,电压和阳极氢气的下降速率以及传输到阳极的氮气积累量,提出实验与仿真结合的方法深入探究闭口模式下气体的传输规律,结果表明:当氢气摩尔分数为0.75时,电压下降到1.4 V,此时性能明显下降,提出相应吹扫策略:氢气摩尔分数在0.8时吹扫最为有效。

养殖工船作业型水下机器人结构设计与研究

水质检测是深远海集约化养殖的重要环节,水质好坏直接影响着鱼类的生长。目前,水质检测的主要方式是构建水质监测网络系统和人力采集水样检测,这些检测方式存在操作复杂且效率低、作业区域受限、监测周期长等问题。为此,研发设计了一款用于养殖工船水质检测的作业型水下机器人。首先提出水质检测系统和水下机器人系统的总体设计方案。然后利用Solidworks建模软件对水下机器人机械结构进行整体设计,外壳采用流线型结构,其上搭载抽水管口,采用水平2个和垂直4个推进器布局设计,保证水下机器人能够自由运动;基于Ansys软件对机器人的外壳、固定结构和耐压舱等进行应力数值模拟,并结合理论计算对机器人的设计进行完善。最后完成机器人样机软件调试以及性能、自由度和水质检测等水下试验测试。结果表明:水下机器人的密封性、自由度、抽水检测等性能试验均满足工作要求,可以达到对指定位置进行分层和定点水质采样,所获得的水质检测数据可为水产养殖提供数据参考。