缆船非线性拖带系统及数值仿真

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖带船舶拖点位置匹配的方法,建立了缆-船非线性整体的拖带动力学模型,采用数值计算法实现了时域内拖带运动的模拟.对一艘具有航向稳定性船舶进行了拖带运动数值计算,拖带船舶采用PD控制方法较真实地模拟了拖带船舶航向改变的运动过程.数值计算讨论了拖点位置、拖缆长度、拖带航速对拖带航向稳定性的影响,结果表明：拖带航向稳定性与线性拖带理论一致,即拖点位置在水动力作用点之前拖带航向具有稳定性,拖缆长度和拖带航速对拖带航向稳定性无影响.拖缆长度和拖带航速可以影响拖带的航行品质,增加拖缆长度能有效抑制拖缆张力的振荡,拖带航速影响到航向角的响应快慢和超调量.     

船舶操纵性能测试技术

船舶操纵性能是新造船安全性能评价的重要指标之一.本文对船舶操纵性能测试技术的发展和主要船舶性能评价指标进行了介绍,同时通过实船测试,对船舶回转试验、航向稳定性试验、Z形操纵试验、惯性试验进行了测试和数据处理,并通过新造船操纵性能衡准方法的分析和数值选取,对船舶操纵性能进行了评价.     

全回转桨船静水及风浪中模型试验对比分析

针对全回转桨船型及其在风浪中操纵性能分析规程的不完备性,以某全回转桨船模为研究对象,在湖泊中开展回转、Z形以及航向稳定性的风浪大尺度自航模试验,并与静水中的试验结果进行对比,分析总结全回转桨船舶在静水及风浪中的操纵性能,为风浪中船舶操纵试验规程的建立提供依据。     

固定吊舱式混合对转桨推进系统对船舶操纵性能的影响分析

针对使用固定吊舱式混合对转桨推进系统时舵叶与螺旋桨距离加大后影响舵效的问题,采用实船航行试验验证并与常规推进系统的姐妹船试验数据对比,分析固定吊舱式混合对转桨推进系统对船舶操纵性能的实际影响情况,结果表明,停船性能有所降低,回转性能仍保持远小于IMO衡准,初期小角度的航向纠正能力保持基本不变,航向稳定性明显改善。     

某特殊船型的操纵性模型试验研究

通过在露天操纵性水池里,对某一自带一个长度约为2/3水线长坞舱的特殊船型自航模进行的回转、Z形和航向稳定性试验,研究了这类船型的操纵性能,特别研究了湿坞是否导致船操纵性能的恶化.作者分别对自航模在干坞和湿坞两种不同状态下进行了对比性试验.研究结果表明湿坞状态自航模回转性能和航向稳定性均优于干坞状态.     

一艘装有回转导管工作船的模型操纵性试验

本文用模型试验方法讨论了装有回转导管工作船的操纵性。对装有回转导管及装有舵的船舶进行了比较试验,同时也对三种不同面积的平衡叶及三种尾呆木切割状态进行了模型试验。通过分折可以得出如下结论:1.装有回转导管的工作船的回转性能比装有舵时为好,倒航时尤为显著。2.变化装于回转导管后面的平衡叶面积,对船舶回转性能无显著影响。3.在相同舵角下,装有回转导管的船舶在稳定回转时的速降大于装有舵时的速降,但在同一无因次角速度下,两者速降一致。4.呆木割除后,船的相对回转直径显著减小,小舵角时更为明显,但航向稳定性随之变差。     

吊舱推进与传统推进船舶操纵性能对比分析

吊舱推进器因具有提高船舶推进效率及操纵灵活等特点而越来越受到人们的重视。为深入研究吊舱推进船舶的操纵性能,文章对某深水铺管起重船进行了吊舱推进操纵和舵操纵两种方式下的操纵性模型对比试验,试验结果表明,吊舱推进操纵船舶的回转运动性能及应舵性能要大大优于舵操纵船舶,而纠向和保持航向能力两者相当;同时,文中对吊舱推进船舶的操纵性能进行了分析,可为实船操作提供一定的参考。     

混合对转推进系统设计与实船应用研究

为全面深入了解混合对转推进系统实船安装对船舶性能影响,为数值仿真和性能预报提供实船参考数据,以集装箱运输船为应用对象,提出了一种把吊舱推进器集成在挂舵臂上的混合对转推进系统(CRP-POD),详细阐述了CRP-POD的系统构成、工作模式和电气控制系统实船设计方案。通过实船试验和运行数据分析,安装混合对转推进系统的船舶与同系列安装常规推进系统的船舶相比,特定航行工况下航速有2~3%的提升、回转能力有所降低、航向稳定性上优于常规船。     

Nomote数学模型在船舶航向鲁棒性控制器的设计应用

船舶航向控制器是控制系统的关键装置,该装置的性能将直接影响船舶航行的安全性和稳定性。传统的船舶航向控制器模型已经无法满足船舶航行的要求,船舶航向鲁棒性控制器逐渐成为船舶制造行业研究的重点。本文对船舶航行控制系统进行研究,在Nomote数字模型的基础上提出了船舶航向鲁棒性控制器的设计方案。     

提高漓江旅游客船回转性的分析

本文借助于《船舶回航试验报告》,分析与探索受航道狭窄、水浅限制的漓江旅游客船既要保证船舶的回转性,又要照顾船舶的航向稳定性的措施。     

扭曲舵强制自航舵力测量试验研究

在拖曳水池中进行了自航约束模舵力测量试验,对扭曲舵和普通舵的舵力进行了测量,比较分析了扭曲舵和普通舵的舵力特性。试验结果表明,在0°舵角时,扭曲舵上的受力状态得到明显改善,对舰船的直航性和舵机受力是有利的。在通过打舵使舰船发生回转时,扭曲舵不仅能使舵轴上的受力状态得到改善,而且能够提高舵的操纵力,改善舰船的回转性能。     

浸没式喷水推进自航试验及数值模拟

浸没式喷水推进器与船体高度融合,难以通过试验的方法测量推进器各部件受力,因此文中采用船模水池试验和数值模拟相结合的方法来分析浸没式喷水推进的水动力特点。该文首先开展了船模拖曳阻力试验,测量了船模阻力、纵倾角及重心升沉。然后开展船模自航试验,测量了船模纵倾角、升沉及轴的转速、力矩、推力等数据。基于CFX软件,对拖曳阻力试验及船模自航试验进行了数值模拟。在四个不同航速下的数值模拟中,阻力计算误差在3.7%以内,轴推力计算误差在2.7%以内,轴力矩计算误差在4.6%以内,试验测量值和CFD预报值吻合较好。通过数值模拟可以进一步得到浸没式喷水推进器上各部件的受力情况,泵的流量、扬程及其它流场信息,克服了浸没式喷水推进器推力测量和流场测量的困难。     

悬链线法在船舶系柱拖力测试中的应用

由于在实际中没有合适的水流区域及足够大的系缆桩，因此不能够做系柱拖力试验或者环境条件对系柱拖力试验数据准确性影响较大。本文介绍了依据起重铺管船项目系柱拖力测试试验，详介了应用定位锚抛锚方法测试船舶系柱拖力的理论依据、试验步骤和实测结果，并对可能影响试验结果的因素进行了分析，为后续项目试验和研究提供参考。     

空泡对地效翼船支柱式水橇性能的影响

本文在减压水池中水橇的常压与减压拖曳试验结果基础上,研究了相关运动参数(速度、水橇浸深和水橇姿态角)以及支柱形式对地效翼船支柱式水橇空泡性能的影响,得出了有关规律性结论,为大型地效翼船水橇实用化设计与使用提供了有益的参考.     

基于操纵运动方程的水动力导数计算方法研究

基于STAR-CCM+软件平台,采用RANS方程和VOF算法,针对某一具体船模进行PMM运动数值模拟,考虑自由液面的兴波与航行过程中船模姿态的变化。建立船模按斜航运动、纯横荡运动以及不同振荡模式下首摇运动3种工况下的操纵性水动力导数求解方法。并将仿真计算结果与采用回归方程求得的结果进行比较,证明基于STAR-CCM+软件平台该方法求解水动力导数的有效性。     

面向AUV自主回收的拖曳装置水动力特性研究

本文根据无人水面艇(USV)回收自主水下机器人AUV需求,设计了一款V型拖曳装置(V型翼)。通过STAR-CCM+流体仿真分析软件,在航速3 kn情况下,采用空间拘束法求解了V型翼的部分水动力系数,建立了V型翼水动力模型,并进行运动稳定性分析。外场试验数据分析结果显示,稳定拖曳状态下,舵角和V型翼纵倾角具有响应关系,对其进行公式推导,将计算值与实测数据进行对比,两者吻合程度较好。     

浮式防波堤的拖航阻力试验研究

本文对一种圆筒型的浮式防波堤进行了详细的介绍,在此基础上对拖航过程进行了概述。对于本次试验的试验概况以及工况进行了设定,根据要求对试验设备进行了安装和标定。通过模型试验的方法对圆筒型浮式防波堤的拖航过程中的拖航阻力进行了较为透彻的研究,分别分析了两种工况下圆筒型浮式防波堤随着航速增加拖航阻力的变化情况。通过比较可以得出两种工况下浮式防波堤拖航阻力的差距,为浮式防波堤实际的拖航工程提供更为可靠的依据,以此来保证拖航过程的经济、安全。     

一种具有倾斜侧体的三体船阻力试验研究

作为一种高性能船型,三体船受到了研究人员的广泛关注。由于侧体位置对三体船剩余阻力会产生影响,为了研究倾斜侧体对三体船阻力性能的影响,设计了一种新型的倾斜侧体三体船,并在拖曳水池中开展了相应的船模阻力试验。试验中,针对这种新型的斜侧体三体船,采用船模拖曳的试验方法测量了不同装载情况侧体多个倾斜角度下的三体船裸船体阻力。而后,依据傅汝德假定对试验数据进行了计算,分析并讨论侧体倾斜角度对三体船剩余阻力的影响。试验结果表明,选择侧体合适的倾斜角度有利于降低三体船的航行阻力,为此类船型的设计尤其是快速性方面的研究和设计提供参考。     

拖航系统操纵运动仿真

采用MMG分离式船舶运动数学模型以及拖缆的悬链线模型,构建了由拖船——拖缆——被拖船组成的拖航系统操纵运动模型。通过数值计算,对该系统进行了操纵运动模拟仿真。主要的仿真项目包括拖航系统改变航向和受到小扰动时的运动。在此基础上研究了影响拖航系统航行性能的诸多因素,这些因素主要有:拖缆的长度、拖航速度、被拖船的拖航点位置。针对浅水效应给予拖航系统的影响以及通过改变PD控制参数改善拖航系统航向稳定性进行的初步探讨,得到了一系列有益的结论。     

实尺度喷水推进船拖泵工况数值模拟与分析

对于四泵推进的喷水推进船,在巡航工况时中间加速泵通常处于锁轴状态,其拖曳阻力的大小对喷水推进器的选型以及船泵机的最优匹配有着重要影响。然而,拖泵阻力很难通过船模试验的方法获得。为此,该研究在验证均匀和非均匀条件喷水推进器数值模型的准确性基础上,采用数值试验的方法对18节航速下某双泵推进喷水推进船的实尺度"船体+两台喷水推进器"系统带自由液面的流场进行了数值模拟,计算此时喷泵拖曳阻力及其所占船体阻力的百分比。以此喷泵拖曳阻力作为参考,对尺寸与上述喷水推进泵相近的某四泵推进喷水推进船的喷泵进行了选型和设计,并对该船在18节航速下加速泵拖曳阻力的大小进行了计算,进一步验证选型时拖曳阻力取值的合理性。为消除尺度效应的影响采用实尺度模型对"船体+四台喷水推进器"系统带自由液面的非定常流场进行计算,并探索了大尺度条件下船泵系统考虑自由液面和重力影响的非定常计算方法。