基于深海钴结壳采矿车的路径规划方法研究

针对目前深海钴结壳采矿车在采矿时无法达到规划时间和路程代价综合最优,提出一种改进的跳点搜索算法作为全局路径规划算法。首先,基于对采矿车越坡动力学的分析,模拟了具有不同坡度的结核矿区栅格地图,并利用动态跳点搜索算法完成路径规划;其次,采用贝塞尔曲线来平滑路径以减少和优化转弯角度,并设定了最小转弯半径约束以减小采矿车的转弯频率;最后,通过仿真结果表明,改进后的跳点搜索算法相较于其他4种算法,在规划时间上缩短了40%,在规划路径长度和平滑度方面得到5%和10%的提升,相较于单向跳点搜索算法在探索效率上得到较大提升,最终证明了该算法在路径规划时的实时性和路径规划能力的优异性。

基于气动声学故障诊断技术的风机叶片开裂模型仿真与检测方法研究

随着新能源技术的不断发展,风力发电逐渐成为目前主要的可再生能源发电方式。大型风机的发展对于风力发电行业而言至关重要,但其也存在诸多的运维问题。为了解决风力发电机叶片受载荷不均匀,容易造成尾缘开裂,以及运维困难的问题,通过数值模拟与半经验声学模型结合的方法研究风机叶片开裂状态下气动噪声的变化,并提出采用IEEE2400国际标准进行声学故障检测的理论框架。通过对不同的实验结果以及NREL的半经验模型软件仿真结果分析,得出:所提出的非接触式检测模型可以有效地识别到风机叶片的开裂故障;同时该方法有较强的推广性,可以用于其他的风机叶片故障分析与监测。该模型不仅可以检测风机的叶片开裂故障,还可以用于分析风机运行时的气动声学特征,对于完善风机叶片无损检测、非接触式具有十分重要的意义。

极地双向破冰船破冰能力评估分析

破冰能力是衡量极地船舶航行性能优劣的重要指标。本文在基于预设冰网格技术的连续破冰阻力数值模拟理论基础上,根据连续破冰阻力与净推力的不同平衡方式提出静态和动态2种极地船舶破冰能力数值评估方法。以某极地双向破冰油船为研究对象,分别采用静态和动态方法对其破冰能力进行数值评估,并与对应的冰水池模型试验结果进行对比分析。结果表明,静态和动态破冰能力评估方法获得的1kn航速对应的最大破冰厚度与模型试验结果较为吻合,2种方法评估结果均显示极地油船首向破冰能力强于尾向破冰能力,与实际情况相符,验证了2种破冰能力评估方法的可行性,可为极地船舶初始设计阶段性能预估提供有效工具。

IMO船舶温室气体减排战略的变化和影响分析

为应对全球气候变化,国际海事组织(IMO)于2023年7月通过了《2023年IMO船舶温室气体减排战略》。与此前IMO在2018年4月通过的《IMO船舶温室气体减排初步战略》相比,修订后的战略进一步收紧了国际航运温室气体减排要求,加速了国际航运温室气体减排进程。通过对该战略的解读,分析了IMO船舶温室气体减排战略的重大变化及其可能给业界带来的影响,并提出了应对措施和建议,以期为我国航运绿色低碳转型发展提供支撑。

关于科研试验船的运维管理探讨

科研试验船是科研院所进行海上科研试验的核心平台,是开展科学研究的必要工具。文章通过分析科研试验船的船舶特点和研究现状以及科研试验船的管理方式、成本、责任风险等,结合相关的法律法规,全面剖析和论述科研试验船运维管理模式,为科研院所有效管理运维科研试验船提供参考。

周期运动下海上浮式风机的气动性能数值模拟研究

海上风力发电已形成由固定式向漂浮式转变的发展趋势。该研究基于NREL 5 MW风机模型,采用计算流体力学方法和重叠网格技术开展了周期运动下的风机气动性能数值研究,风机叶片考虑了受塔影效应的影响。分析了浮式风机在纵荡、纵摇及两者叠加运动下对风机气动载荷和尾涡的影响。结果表明:数值计算结果与现有的试验数据吻合较好;风机的气动载荷对纵荡和纵摇运动均敏感,相同工况下,风机功率变化比推力变化更加剧烈;风机会在叶尖和叶根处形成两股不同尾涡,叠加运动下的尾涡更容易发生耗散。

声呐透声窗结构的减振降噪优化设计

随着对声呐透声窗结构综合性能提升需求的日益增长,有效结合优化设计方法达到减振降噪目的是透声窗结构设计的重点研究领域之一。采用遗传算法对声呐透声窗结构的减振降噪开展多目标优化;基于Sobol法利用最优拉丁超立方技术对透声窗结构进行灵敏度分析,辨识关键因子,确定优化设计变量,建立透声窗结构多目标优化模型及方法,并对该方法进行鲁棒性验证;基于NSGA-Ⅱ法对该多目标问题进行求解得到优化结果,并和传统透声窗模型进行流激振动对比。结果表明:在减小结构质量的基础上,结构表面均方振速大幅降低,减振降噪效果得到显著提升,实现了对声呐透声窗低振动和轻量化的设计目标。

欠驱动无人船全局轨迹规划方法研究

针对大范围水域内传统全局轨迹规划算法收敛速度慢的问题,提出了基于高效收敛随机树与样条插值的欠驱动无人船全局轨迹规划方法。首先,引入目标区域偏置采样、动态步长扩展以及双向搜索策略,显著缩短渐近最优航路点的规划时间。其次,采用B样条插值技术拟合以上航路点,生成一条参数化路径,再利用期望速度与参数导数得到平滑轨迹,便于无人船跟踪。最后,开展综合的仿真研究,结果表明该方法在收敛速度上明显优于传统轨迹规划方法,且在规划轨迹的引导下,无人船能够安全、稳定地航行。

船舶最小推进功率导则应对研究

国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会第76届会议(MEPC 76)以通函形式批准了“确定在不利海况下保持船舶操纵性的最小推进功率导则”(MEPC.1/Circ.850/Rev.3),中国提议的船舶低航速推力减额系数t和伴流分数w的默认取值(t=0.1,w=0.15)被正式采纳。论文梳理分析现有导则与临时导则的差异,总结中国在导则制定过程中开展的应对研究工作,对比分析主流船型对临时导则和现有导则要求的符合状况以及不同版本导则中风浪增阻预报方法的差异,评估推力减额和伴流分数取值对最小推进功率评估的影响,为船舶最小推进功率导则在国内履约实施提供指导。