T型翼主动控制策略的数值研究

[目的]主动控制T型翼对船舶有着较好的纵向运动减摇效果,但最佳的T型翼主动控制策略仍未有定论,因此需对T型翼主动控制策略进行研究计算与分析。[方法]首先,采用细长体理论对Wigley III船型在不同波长规则波中的纵向运动响应进行数值计算;然后,在相同航速与波浪工况下,对加装了主、被动T型翼的船舶纵向运动进行数值预报,分析不同主动控制策略的减摇效果。[结果]计算结果显示:T型翼被动控制在共振区具有较好的减摇效果,长波区和短波区的减摇效果相对有限;纵摇角速度信号控制对纵摇运动和艏部运动加速度的减摇效果非常显著,但对于长波区的垂荡运动会有减益效果;船艏部运动速度信号对纵摇运动和艏部运动加速度的减摇效果较纵摇角速度信号均有10%~20%的提升,并且对垂荡运动的减摇效果也有一定提升。[结论]对于T型翼的主动控制,艏部运动速度信号控制综合考虑了纵摇与垂荡这2种运动,可以实现更好的减摇效果。     

一种翼滑艇和滑行艇新型尾鳍研究

介绍新型尾鳍的结构特征并建立减纵摇和减横摇的水动力模型,建立滑行艇和翼滑艇在正横规则波和迎浪条件下的运动微分方程,并利用ЦАГИ法对艇体阻力进行计算。基于Matlab/Simulink建立滑行艇和翼滑艇运动及尾鳍减摇综合仿真模型,并进行仿真计算。算例结果表明,该新型尾鳍控制简单,能够极大地提高滑行艇和翼滑艇航行的动稳性。     

基于数值模拟的水翼五体船耐波性分析

为改善五体船在小摇荡时的耐波性,提出在侧体和主船体之间加装水翼构造水翼五体船,借助Hydro Star水动力学软件,依托Wigley片体五体船进行水翼五体船耐波性计算对比。结果表明,由于水翼的减摇减震及升力作用,在侧体和主船体之间加装水翼可以明显降低五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值,提高五体船的耐波性。     

船舶减摇技术现状及发展趋势

传统的船舶减摇装置包括减摇鳍、减摇水舱、舵减摇、减摇陀螺、减摇重块等,本文介绍了这些传统的减摇装置的发展现状及近年来出现的新型减摇装置,包括零航速减摇鳍、舵鳍联合减摇、舱鳍联合减摇、Magnus效应回转轴减摇、减纵摇、船舶姿态控制系统等,并对未来的新型减摇装置进行了预测。     

减摇水舱的设计应用

0引言 船舶在水面上的运动可以简化为一个刚体的自由运动，其最基本、最重要的运动是：纵摇、横摇、首摇、纵荡、横荡和垂荡。对于船舶横摇的研究，其成果已在实际中运用多年，并发展出多种减摇装置，主要有4种：龙骨、减摇鳍、舵减横摇、减摇水舱。     

舰船减摇和抗倾覆系统的研究

舰船在海上航行时受到海浪与海风作用力的冲击,会产生横摇、纵摇等运动,当横摇与纵摇角度超过其平衡点时,舰船就可能发生倾覆等严重的事故。本文研究的目的是提高舰船的减摇与抗倾覆能力,本文基于DSP控制器,设计一种舰船减摇与抗倾覆控制系统,并详细介绍了该控制器的硬件组成与减摇性能。     

T型翼控制船舶在波浪上纵向运动的数值研究

[目的]主动控制摆角的T型翼可以在随船运动时产生更大的升力,改善船舶耐波性,因此需要对不同摆角控制信号的减摇效果进行计算和讨论。[方法]首先,利用细长体理论对Wigley船型在3种航速下不同波长规则波中的运动进行计算。然后,在此基础上对T型翼摆角的控制信号进行分析讨论,采用力矩控制的方式得到摆角随船体运动变化的控制方程,讨论不同工况下控制参数的值,并计算引入控制力矩后的Wigley船型在相应条件下的时域运动响应。最后,分别对采用3种信号单独控制后的减摇效果进行对比,之后对多信号联合控制进行初步研究。[结果]计算结果表明:与无T型翼作用的船相比,在高速状态下,响应峰值处的垂荡幅值可以减少32.43%,纵摇角最多可以有效减少57.62%,艏加速度可以减少61.17%;在Fr=0.3的情况下,采用角度信号控制T型翼的摆角减摇效果更明显,随着航速的增加,采用角速度信号控制的减摇效果更好。[结论]在实际应用中,可根据不同的航速采用不同的运动信号和控制参数控制T型翼摆角。     

船舶在纵向波浪中运动的控制方法

船舶主动减摇是目前亟待发展的船舶减摇技术。本文基于船舶在波浪中运动理论,运用MATLAB编程求解带主动减摇鳍的船舶在纵向波浪中的升沉和纵摇运动响应,并据此研究文中给出的主动鳍控制方法减摇效果。通过分析某深V型快速渡轮算例,可以得出明显减摇效果。     

船用减摇陀螺仪性能仿真分析

船舶航行中的摇摆会影响船员的正常工作和生活,以及设备的正常使用及寿命。高速旋转陀螺运动能够产生减摇力矩,抑制船舶的横摇与纵摇,因此,为无人小艇设计了一种陀螺减摇装置,以减小船舶横摇。通过建立陀螺减摇仪数字化模型,结合建立的船舶横摇非线性数学模型,利用Adams进行仿真分析,验证减摇陀螺仪对无人小艇的减摇能力,并探究陀螺仪减摇能力和船舶吨位的大小的关系。仿真结果表明:陀螺减摇装置有很好的减横摇能力,并且与船舶排水量的大小成线性关系。     

基于航行阻力优化的近水面机器人减纵摇控制

[目的]水下机器人(AUV)在近水面航行时,不可避免地会受到海浪的干扰,海浪干扰导致的纵摇和升沉运动不仅会影响AUV的航行姿态,同时也会导致其航行阻力增加,加剧能源的消耗。为实现AUV航行姿态和航行阻力的加权最优,[方法]建立AUV的六自由度模型并进行纵平面运动的线性化。对AUV的纵摇增阻情况进行研究,利用势流理论的方法,推导AUV的纵摇增阻模型。以纵摇增阻为性能指标,确定控制器中的Q矩阵和R矩阵,并设计减小AUV纵摇的线性二次型控制系统(LQR)控制器。[结果]仿真结果表明,加入LQR控制器后,减垂荡和减纵摇效果分别达到46.64%和77.62%,纵摇增阻减小到原来的1/6。[结论]研究结果显示,基于能量优化的LQR控制可实现纵摇增阻和航行姿态的加权最优,节约能量消耗,增加AUV的续航力。     

侧向推进器水动力性能数值分析与验证

为研究侧向推进器的水动力性能,采用CFD方法以四叶Ka型螺旋桨侧向推进器模型实验为依据进行了仿真验证,结果吻合度高。在此基础上,模拟和分析零航速时不同螺距比、盘面比、通道长度和船艏两侧倾斜角度对侧向推进器流场和水动力性能的影响。结果表明:侧推器通道长度对侧推器效率影响较大,在2D时,效率最高;侧推器进出口处两侧倾斜角度对性能也有影响,船艏水线与侧推器轴线的夹角大则效率高。另外,研究了有航速时,首侧推器受航速影响的规律并分析了侧推器失效的原理。     

大型船舶侧推器操纵效能计算

为探讨首侧推器操纵效能,本文在有航速、零速和横移的不同工况下,分别采用三自由度、二自由度数学模型,并对1条12300 t大型滚装船进行了首侧推器操纵效能的实例计算.计算结果表明侧推器操纵效能与航速及桨转速直接有关,零航速最好,且随桨转速增高而增强;结果同时也表明了借助于主推进器、首侧推器和舵的联合操纵可实施纯横移运动.     

基于CFD的金枪鱼延绳钓渔船球鼻艏形状研究

以49.5 m金枪鱼延绳钓渔船为研究对象,为了得到具有较好阻力性能的球鼻艏,首先设计撞角型球鼻艏,通过CFD方法得到撞角型球鼻艏渔船的阻力性能并与模型试验结果进行比较,两者吻合较好;然后通过改变球艏的伸出长度、形心浸深和体积为该船设计水滴型和S-V上翘型球鼻艏,对水滴型和S-V上翘型球鼻艏形式的船体阻力性能进行数值模拟。通过比较三种不同球鼻艏形式下船体的阻力性能,结果显示:该型延绳钓渔船使用撞角型球鼻艏具有较好的减阻效果。     

潜艇围壳舵和首舵水动力性能比较

安装在潜艇上的首部水平舵位置对于潜艇在垂直方向的稳定性以及操纵性具有重大意义.本文首先通过Fluent 14.0计算Suboff模型的阻力以及DTMB舵型的升、阻力,仿真结果与实验结果吻合较好.然后计算带围壳舵Suboff潜艇和带首舵Suboff潜艇的阻力、升力特性,并比较了潜艇带首舵和围壳舵的升阻力特性差异,以及对艇体表面压力分布和尾部流场的影响.计算结果显示,相同舵角下,围壳舵和首舵阻力相差不大,围壳舵升力比首舵升力大.相同舵角下,潜艇总阻力相差不大,带首舵潜艇总升力、总力矩比带围壳舵潜艇总升力、总力矩大.围壳舵舵角的变化对艇体表面的压力变化影响相对首舵来说较小.围壳舵和首舵在较大舵角下,都会对尾水平舵产生显著影响.     

船首外伸对规则波顶浪航行上水量的影响分析（英文）

This paper presents the results of an experimental investigation dealing with the effect of bow overhang extensions on the quantity of shipping water over the foredeck in case of ships advancing in regular head waves. To perform this investigation, a series of free-running tests was conducted in regular waves using an experimental model of a multipurpose cargo ship to quantify the amount of shipping water. The tests were performed on five bow overhang variants with several combinations of wavelength and ship speed conditions. It was observed that the quantity of shipping water was affected by some parameters such as wavelength, ship speed, and bow shape in terms of an overhang extension. The results show the significant influence of an overhang extension, which is associated with the bow flare shape, on the occurrence of water shipping. These results involve the combined incoming regular waves and model speed.     

Effect of ship bow overhang on water shipping for ship advancing in regular head waves

This paper presents the results of an experimental investigation dealing with the effect of bow overhang extensions on the quantity of shipping water over the foredeck in case of ships advancing in regular head waves. To perform this investigation, a series of free-running tests was conducted in regular waves using an experimental model of a multipurpose cargo ship to quantify the amount of shipping water. The tests were performed on five bow overhang variants with several combinations of wavelength and ship speed conditions. It was observed that the quantity of shipping water was affected by some parameters such as wavelength, ship speed, and bow shape in terms of an overhang extension. The results show the significant influence of an overhang extension, which is associated with the bow flare shape, on the occurrence of water shipping. These results involve the combined incoming regular waves and model speed.     

Optimization of bow shape for a non ballast water ship

In this research,a commercial CFD code ＂Fluent＂ was applied to optimization of bulbous bow shape for a non ballast water ships（NBS）.The ship was developed at the Laboratory of the authors in Osaka Prefecture University,Japan.At first,accuracy of the CFD code was validated by comparing the CFD results with experimental results at towing tank of Osaka Prefecture University.In the optimizing process,the resistances acting on ships in calm water and in regular head waves were defined as the object function.Following features of bulbous bow shapes were considered as design parameters： volume of bulbous bow,height of its volume center,angle of bow bottom,and length of bulbous bow.When referring to the computed results given by the CFD like resistance,pressure and wave pattern made by ships in calm water and in waves,an optimal bow shape for ships was discovered by comparing the results in the series of bow shapes.In the computation on waves,the ship is in fully captured condition because shorter waves,λ/Lpp 0.6,are assumed.     

耙吸船艏吹粉质黏性土疏浚物的管线清堵装备及实施方法

粉质黏土在中大型耙吸船艏吹施工过程中输送阻力大，会形成球块状聚集体堵塞吹泥管路，进而影响艏吹施工效率。在系统论述国内外已有的输泥管路堵塞防治方法的基础上，研制了一种耙吸船艏吹管线清堵装备及清堵作业方法，并依托青岛港某疏浚吹填工程进行现场原型试验研究。结果表明，与传统技术相比，此方法施工简易、快速灵活、可操作性强、经济适用且安全可靠；粉质黏土疏浚物艏吹作业在短、中长和长距离条件下均可开展；该方法极大提高了粉质黏土疏浚物艏吹作业实施效率。     

LPC快艇加装声呐球鼻模型阻力试验

对LPC快艇加装声呐球鼻艏船进行模型阻力试验,设计了适合此快艇加装声呐球鼻艏的5种方案.试验得到5种方案的19种状态的船模试验基本参数,在换算成实船后得到实船总阻力曲线图、实船有效功率曲线图和实船剩余阻力曲线图.船模阻力试验结果表明,加装此5种球鼻后,船模总阻力增加都较小,且在设计航速上仍有较好的耐波性和稳定性,综合船...     

A benchmark study of procedures for analysis of axial crushing of bulbous bows

Simplified methods to estimate mean axial crushing forces of plated structures are reviewed and applied to a series of experimental results for axial crushing of large-scale bulbous bow models. Methods based on intersection unit elements such as L-, T- and X-type elements as well as methods based on plate unit elements are employed in the analyses. The crushing forces and the total absorbed energy obtained by the simplified analyses are compared with those obtained from large-scale bulbous bow experiments. The accuracy and the applicability of these methods are discussed in detail.