虚拟仪器技术在船模试验水池实时数据采集的应用

在舰船设计和制造过程中,研究人员利用船舶模型的水池试验可以采集船舶在一定海水环境下的航速、动力系统性能等重要参数,对指导和改善舰船的设计水平有重要的意义。为了使水池试验的效果最大程度贴近船舶实际工况,需要建立试验水池的波浪控制系统和数据采集系统。本文针对船模试验水池的实时数据采集系统,利用虚拟仪器技术、LabVIEW软件平台和NI数据采集卡、运动控制卡等硬件,设计了一种多通道的船模试验水池数据采集系统,并对该系统的工作原理和硬件结构进行详细介绍。该船模试验水池的数据采集系统可以有效采集船模在一定激励作用下的运动参数,对改善船舶结构和功能设计有重要作用。     

船舶在风浪流及浅水域中多工况操纵运动模拟计算

本文收集了有关船舶操纵运动数学模型和船桨舵水动力计算方面的文献和资料,并在自航船模于不同水深和不同主机工况下操纵运动试验结果的基础上,应用流体力学、参数辩识等方法,给出了不同水深情况下船桨舵四象限水动力及其干扰系数和风、浪、流对船舶作用力的计算公式,建立了可综合预报船舶在风、浪、流及浅水域中多工况操纵运动的数学模型和计算程序。与自航船模试验结果的比较表明,本模拟计算方法的计算精度是可以接受的。     

新概念穿梭艇自航模操控系统试验研究

自航模试验是研究船舶性能的有效手段。针对新概念穿梭艇,设计一种自航模操控系统。该系统包括岸上操控系统和船载自航控制系统2部分,利用无线局域网完成岸上操控系统与船载自航控制系统之间的通信;执行机构配备传感器获取反馈数据,驱动器采用成熟的可编程元件;使用Python语言编写下位机和上位机软件。将系统成功应用于新概念穿梭艇的自航模试验中,试验表明所设计的自航模操控系统可以减小开发工作量,操作方便,可扩展性和可移植性强,能够反映新概念穿梭艇的操纵性能。最后经与船模拖曳水池试验结果进行对比,证明所设计系统应用于自航模试验时能够有效获取可靠数据。     

船舶水面拖航系统运动性能研究进展

综述船舶水面拖航系统运动性能研究的进展情况,按照经验公式与图谱研究法、水池试验研究法和数值计算模拟研究法等3种方法进行分类,阐述拖航力计算方法、拖航系统水池试验技术、拖带船舶水动力载荷与运动特性和拖带系统操纵运动模拟方法等方面的技术现状,为拖航系统运动性能研究提供参考。     

上海船舶运输科学研究所

“航运技术实验室”是交通部首批认定的部级重点实验室，依托上海船舶运输科学研究所，面向交通运输行业，致力于航运技术的开发与研究，是中国船舶运输技术主要研发机构之一。重点实验室配备有船模拖曳水池、空泡水洞、风浪流水池、操纵水池以及船舶航海操纵模拟器等试验设施。     

船舶拖带情形下的操纵性试验研究

在露天操纵性水池中对某船自航模在未拖带及以不同拖缆长度拖带时进行回转、Z形和航向稳定性试验,研究拖带对船舶操纵性能和航向稳定性能的影响,试验结果表明,拖带下船舶的回转性能和航向稳定性能将会发生显著的变化。     

浅水急流机动驳新船型不同水深试验研究

根据乌江现有航道条件、在多方案技术经济论证和大量的机动驳模型试验研究的基础上，提出了具有上滩能力强、下水操纵性能好的适合乌江浅水急流航区的新一代水滴形双尾机动驳船型及船舶主尺度；对该船做了深水船舶快速性试验，并分别进行了不同水深吃水比和不同水深的船模浅水阻力试验、螺旋桨敞水试验及船模自航试验，探讨了不同水地浅水充航区机动驳船型快速性能的影响。     

基于重叠网格的船模停船操纵CFD数值模拟

[目的]随着国际航运业的迅速发展,港口和航道变得日益拥堵,研究大型船舶的停船性能对于航行安全至关重要。[方法]使用基于开源CFD软件OpenFOAM自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,以及船舶六自由度运动和带桨多级物体运动求解模块,采用重叠网格技术,对带桨KVLCC2船模进行紧急停船操纵数值模拟。首先,控制螺旋桨转速,使船模达到稳定自航状态;然后,在某时刻控制螺旋桨倒转,以达到紧急停船操纵的目的。通过对全粘性流场的整体求解,给出船模自航以及停船操纵过程中的运动状态和细致流场信息,分析倒车效应产生的原因,并将数值预报结果与相关试验数据进行对比验证。[结果]结果显示,数值预报结果与相关试验数据间误差在5%以内,证明采用naoe-FOAM-SJTU求解器对船舶倒车停船操纵问题进行数值预报是可靠的。[结论]所采用的方法可针对停船问题为船舶前期设计和操纵方式的选择提供参考。     

MD3舵三分力仪

MD3舵三分力仪是为测定船模舵力的三个分量(法向力、切向力和舵杆力矩)而设计的,它主要用于无线电遥控自航模型试验,但同样适用于单独舵和拘束模型船后舵情况。 对NACA0018舵拖曳水池敞水试验和一艘货船模型操纵试验结果表明,仪器的性能是良好的,达到了预期的设计指标。     

一种新的船模纯粹自航随动系统装置的研制与初步检验

叙述了船模纯粹自航随动系统装置的原理与设计特点,给出了原理框图.这种仪器既可用于船模纯粹自航试验也可用于船模强迫自航试验.测试数据信号可由拖车上的计算机采集与屏幕显示,也可通过拖车滑线或船池内的激光通道传送到池外的操纵台进行处理.应用该仪器对一艘双桨船模进行了船模强迫自航试验和船模纯粹自航试验的验证,给出了试验结果.     

小比尺船模操纵性试验研究

本文从船舶操纵性的两个指数——应舵性指数T以及回转性指数K论述了船模-实船间操纵性能的相互关系。首先,文章分析了模型操纵试验中存在尺度效应的原因,并从2000马力顶推船队试验资料的分析得到了操纵性尺度效应变化的规律——模船愈小尺度效应愈明显,尤其在应舵性方面,认为必须在船舶操纵性研究以及航道水工模型通航条件研究中注意这种趋势。随之,文章提出了利用减小推轮边舵面积的修正方法,用此法从小尺度模型的试验结果来估计实船的操纵性指数。可供有关部门处理类似问题时参考。最后,文章亦探讨了船舶操纵运动一阶方程的精度以及介绍了不同尺度模型上Z形试验的方法。     

一种新的船模纯粹自航随运系统装置的研制与初步检验

叙述了船模纯粹自航随动系统装的原理与设计特点，给出了原理框图。这种中以用于船模纯粹自航试验也可用于船模强迫自扩航试验。测试数据信号可由拖车上的计算机采集与屏幕显示，也可通过拖车滑线或船池内的激光通道传送到池外的操纵台进行处理。应用该仪器对一艘双桨船模进行了船模强迫自航试验和船提纯粹自航试验的验证，给出了试验结果。     

我国最大的波浪水池

在江苏省无锡市西南郊,风景秀丽的龙王山下、五里湖畔,有一大片建筑群。她就是国际著名的中国船舶科学研究中心(CSSRC)。在研究中心你可以看到不少规模宏大的水池,有主要研究船舶在静水中航行阻力的长达半公里的拖曳水池,有研究船舶操舵性能的圆形操纵水池、有研究螺旋桨特性的空泡水筒…,在该中心的适航性试验室有一个我国最大的波浪水池(见封底)。这里可以模拟海洋上的浪涛来测量船模在波浪中的性能。大海是“无风三尺浪”。因此,一艘好的船舶不仅应     

应用支持向量机的船舶操纵运动响应模型辨识

建模是评估船舶操纵性和可控性的重要前提.基于自由自航船模试验的系统辨识方法是求取船舶操纵运动数学模型中的水动力系数的有效手段之一.文中提出了一种使用支持向量回归估计的船舶操纵运动响应模型辨识方法,该方法通过训练自由自航试验数据样本得到参数回归模型.辨识和仿真结果验证了文中所提出的方法的有效性.     

Aframax油船自航性能的数值和试验研究（英文）

在船舶能效指数(EEDI)实施的工程背景下,本文对一艘实际营运的阿芙拉(Aframax)油船自航性能的数值和试验方法开展了研究。首先,在SSPA拖曳水池进行了阿芙拉船模的螺旋桨敞水试验、阻力试验和自航试验。其次,基于计算流体力学(CFD)理论和Star-CCM+软件平台建立了油船自航的数值模拟方法,在此基础上对Aframax船模自航性能进行了数值模拟。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型模拟流场粘性,将流体体积函数法(VOF)用于追踪瞬时自由液面,此外,应用滑移网格技术来处理螺旋桨旋转问题。最后,通过与试验结果进行的对比验证了数值方法的有效性,并且对Aframax油船艉部进行了型线优化。对比结果可以发现,优化线型船模的推进功率降低了2.98%。     

用于操纵性预报的数据库系统方法

本文对船舶操纵性能预报的数据库系统进行了研究。描述了包含实船性能、船模水动力数据和船的几何参数的数据库系统。并分析了实船操纵性能数据和模型水动力数据。通过对系列船模试验数据的比较解释了结果。指出了假如只用船的主要特性作为数据库入口，那么使用数据库系统就只有有限的精度。为了改善这种情况，建议用一典型船概念来改进操纵性能预报。     

计算船舶阻力的实用方法

当设计船舶时,为了估计船舶的阻力,最好进行专门的船模试验。但是,在某些情况下,如果不能进行这种试验时,例如,在设计初期,只能以理论的知识与船模及实船试验的综合资料作为基础,来估计船舶的阻力。兹引述两种用以计算船舶阻力的估计方法于后:     

双桨客货轮自航船模操纵性试验研究

本文通过一组典型双桨船型,即常规船型、双尾鳍型及双尾型船的自航船模操纵性试验,探索了双桨船的操纵特点,分析研究了螺旋桨旋向及船型对操纵性的影响规律。研究表明:内旋桨使回转性及错车性能略有下降,但错车仍有正常转向,车舵并用能得到理想的效果。内旋使倒航性能大为改善,使倒航可操。单机倒航时出现有规律的反常转向,可利用作为倒航的操纵手段。双尾鳍船的回转性能优于另两种船型,倒航性能及车舵并用的转首性能亦优于常规型船,是具有良好操纵性的一种船型。双尾鳍船型配以内旋桨方案有广阔的应用前景。     

船舶浅水航行下沉量和纵倾的数值计算

基于CFD方法对船舶浅水航行航态变化问题进行研究。通过同时求解RANS方程和刚体运动学方程对船舶浅水航行流场进行数值模拟,并根据浅水流场空间受限的特点,采用三种动网格相结合的方法,解决船舶在浅水中航行时航态变化的网格更新问题,在数值模拟中还考虑了螺旋桨旋转的影响。文中以S60船模(Cb=0.6)为对象,计算了其浅水航行的下沉量和纵倾值,计算结果与船模水池试验数据对比,吻合良好。     

在露天水池中进行船模灵活性试验的方法

本文阐述在露天水池内用船模试验法以确定船舶设计中有关灵活性能的若干方法。作者着重提出确定船模航速及航跡的各种方法,并简略介绍试验中所采用的仪器设备。由于本文的介绍,提供了采用船模试验法而获得设计资料的可能性。据此观点,本文将对从事船舶设计工作的工程师们,造船科学研究人员们,可能引起较大的兴趣。