规则波浪中舰船不规则摇荡运动计算分析

采用舰船波浪中操纵性基本方法建立操纵与摇荡耦合动力学方程,简化后得到摇荡耦合动力学方程.针对文献资料进行了舰船规则斜浪中航向保持运动模拟,结果显示,规则波浪中操纵与摇荡耦合运动响应出现不规则摇荡运动现象,而摇荡耦合运动响应则不出现不规则摇荡运动现象.通过对遭遇频率的频谱分析,得到规则波浪中操纵与摇荡耦合运动的不规则响应...     

船舶六自由度操纵-摇荡耦合运动的数学建模与分析

在航行过程中,船舶操纵运动的同时也伴随着摇荡运动,单独考虑操纵运动或摇荡运动不能正确反映船舶的实际运动状态。针对这一问题,本文建立了六自由度的船舶操纵-摇荡耦合运动的数学模型。建立了2种船舶运动坐标系,并推导2种坐标系之间的转化关系。此外,在设计船舶运动仿真计算流程的基础上,利用MMG分离模型分别建立船体、螺旋桨、舵的动力学数学模型,将波浪中的操纵运动和摇荡运动结合起来。     

船舶在海浪下的运动模型分析与舰船运动模拟平台的设计

海上航行环境恶劣,海浪干扰使船舶的摇荡运动不断加剧,从而威胁船舶的航行安全。因此,研究船舶在海浪下的运动模型和设计船舶控制系统对提高船舶航行的稳定性及安全性具有极为重要的意义。本文将通过建模的方式模拟实际船舶,研究船舶对海浪的响应,并且基于此设计船舶的运动模拟平台。     

由船舶响应反推当前海浪频谱的探索研究

借助白噪声谱在数学处理上的独特优势,利用计算流体力学方法(CFD),生成了高精度的白噪声长峰不规则波,实现了船模在该海浪环境下顶浪航行时的纵摇及垂荡耦合运动的数值模拟,从而计算船模纵摇和垂向加速度的响应幅值算子(RAO),达到了由海上实测摇荡时历反推较高精度海浪频谱的目标,并将反推结果与海上实测海浪数据进行了对比,效果良好,从而为在航船舶提供了一种获取当前海浪信息的新方法。     

船舶大气激光通信用模拟平台研究与实验

根据船舶运动方程,采用线性系统理论分析船舶在波浪中的摇荡运动规律.通过使用水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成的运动平台来模拟船舶在波浪中运动时通讯机的运动,并以横摇运动为例给出它的一个运动实现,为在实验室条件下研究船舶大气激光通信提供实验平台.     

利用AIS数据挖掘生成船舶航迹点方法研究

由于船舶航行受海上环境的影响而产生航迹误差,为了准确控制船舶航行轨迹,提出利用AIS数据挖掘生成船舶航迹点方法研究。根据AIS数据挖掘算法,提取船舶航行轨迹点数据特征,利用船舶航行轨迹点数据库中航行线路设置信息与目标对象运动信息之间的相似性,挖掘出船舶航迹动力定位数据,将AIS数据挖掘算法映射到船舶海上航行领域中,提取出AIS船舶位置采集点,通过设定阈值得到船舶航行转向点,将所有转向点连接成线,初步生成船舶航行轨迹点,利用船舶轨迹点生成流程,实现船舶航行轨迹点的生成。实验结果表明,基于AIS数据挖掘的船舶轨迹点生成方法在精度和时间上,都可以准确控制船舶航行轨迹。     

一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台

描述了在实验室条件下、自行研制的一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台.该平台由水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成;在计算机控制下,根据海浪运动谱,采用线性系统理论建立船舶摇荡运动模型,模拟波浪中船载光通信机的运动;并以横摇运动为例,给出了它的一个运动实现.     

基于经验模式分解的船舶摇荡运动极短期预报

针对船舶摇荡运动的非平稳、非线性特性,提出了一种基于经验模式分解的预报方法.首先通过经验模式分解方法将船舶摇荡时历分解为若干性态单一的基本模式分量,然后对这些分量分别采用最小二乘支持向量机方法进行预报,最后将各预报结果重构得到摇荡运动的预测值.对某实船摇荡时历的仿真计算表明,采用基于经验模式分解的预报方法,能有效提高预报的精度.     

多船并行航行轨迹精准控制算法研究

传航行轨迹精准控制算法在多船并行情况下,由于计算中没有区分航线航向,造成航行精准度较低,为此提出多船并行航行轨迹精准控制算法。构建船舶轨迹精准控制模型,根据船舶航行目的生成船舶运行轨迹,以实际航行轨迹为基础计算船舶定位航线,分别计算船舶直线航行控制轨迹以及曲线航行控制轨迹,完成多船并行航行轨迹精准控制算法设计。设计仿真实验,通过模拟使用环境,将提出算法与传统算法进行比较,实验结果表明提出方法计算的航行精准度更高,证明研究方法具备有效性。     

基于生成对抗网络的船舶航迹预测模型

为提高复杂交通局面下的船舶航迹预测精度,提出一种基于生成对抗网络的船舶航行轨迹预测模型(Generative Adversarial Networks with Attention and Interaction, GAN-AI)对多艘船舶轨迹同时进行预测。通过编码器对船舶轨迹时空序列进行编码,设计交互模块对多艘会遇船舶的相对位置和相对速度等信息进行抓取和分析,设计注意力模块将船舶自身运动信息和群体交互信息融合后输入解码器对轨迹进行预测。利用舟山港历史轨迹数据进行验证,试验结果表明:GAN-AI模型相较于Seq2seq、朴素GAN和Kalman预测模型分别提升了20%、24%和72%的预测精度,对提高船舶交通服务(Vessel Traffic Service, VTS)系统安全管理水平、判断船舶交通风险程度具有重要意义。     

磁流变技术在船舶并靠方法中的应用与实现

在船舶进行海上并靠作业的过程中,由于海风、海浪、船舶间水动力干扰等因素的存在,会产生剧烈的船舶摇荡,当摇荡运动幅度过大时,将导致两船发生触碰,存在巨大的船舶安全隐患。为了避免船舶碰撞,提高船舶作业安全性,本文对磁流变技术进行深入研究,根据磁流变特性,设计实现变阻尼补偿系统,实现了船舶摇荡姿态控制。     

一种基于改进回声状态网络的船舶摇荡预报

回声状态网络在船舶摇荡运动姿态的预报中得到了广泛的应用,由于远洋风浪环境的复杂性,使得船舶摇荡的非线性程度进一步增加,因此传统回声状态网络的预测精度明显不足。本文利用改进的回声状态网络方法,引入小波函数对数据进行预处理,对船舶的实测摇荡时历进行处理,提高了预报的精度。实验结果表明,与传统回声状态网络方法相比,本方法的预报精度和可靠性得到了提高。     

船用指北平台式惯导模拟器中轨迹发生器设计

针对船用指北方位平台式惯导模拟器的需要,设计了一种贴合于舰船实际情况的轨迹发生器。根据舰船常见的运动状态给出了轨迹发生器的解析式方程,以及需要输入软件系统的运动参量,并在实验部分对设计的轨迹发生器进行了仿真实验。通过将轨迹发生器生成轨迹以及惯导在轨迹发生器生成的IMU参数下,自主、组合工作模式生成的轨迹进行比较,证明了算法的有效性。本文研究结果可为下一步船用指北平台式惯导模拟器的设计提供软件支持。     

船用指北平台式惯导模拟器中轨迹发生器设计

针对船用指北方位平台式惯导模拟器的需要,设计了一种贴合于舰船实际情况的轨迹发生器。根据舰船常见的运动状态给出了轨迹发生器的解析式方程,以及需要输入软件系统的运动参量,并在实验部分对设计的轨迹发生器进行了仿真实验。通过将轨迹发生器生成轨迹以及惯导在轨迹发生器生成的IMU参数下,自主、组合工作模式生成的轨迹进行比较,证明了算法的有效性。本文研究结果可为下一步船用指北平台式惯导模拟器的设计提供软件支持。     

载液船舶在波浪中的运动预报

载液船舶在波浪中的运动是一个复杂的力学问题,它涉及到船舶摇荡运动与液体晃荡运动的相互耦合作用。本文将建立计及液体晃荡载荷的载液船舶在波浪中的运动方程并概述相关研究现状。     

智能控制在船舶运动模拟平台液压传动中的应用

由于以往控制方法受到纵摇和垂荡液压缸活塞杆变化影响,导致控制效果较差,为了解决该问题,提出了智能控制在船舶运动模拟平台液压传动中的应用研究。根据运动模拟平台液压传动原理,采用数字调节器将不同方向控制阀输入信号转换为数字信号,依据运动模拟平台功能,分析控制时域模型,使用二进制编码,获取最优参数,依据该参数分析纵摇和垂荡液压缸活塞杆理论位移曲线和实际位移曲线,由此得到闭环比例最优控制位置,根据该位置,完成具体实现方案的设计。通过实验对比结果可知,该方法控制效果较好,使船舶具有高效转动性能。     

基于船舶操纵模拟器的船舶通航安全评估

简要论述通航安全评估工作中的船舶操纵模拟器运用、船舶运动数学模型的建立、电子海图和码头CAD数据转换及叠加、虚拟通航环境生成、评估仿真模拟试验方案的设计与实施以及船舶航迹带生成系统等关键技术问题,并运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统,对天津港南-泊位30万吨油轮减载的航行安全问题进行仿真模拟,对仿真结果进行分析评价.     

不规则波中船舶参数横摇的概率分析

从概率的角度探讨不规则波中船舶参数横摇的特性。参数横摇伴随着船舶大角度横摇,不仅会降低船舶舒适性,而且当横摇角过大时还会造成集装箱的破坏与落水,带来经济损失。在不规则波中,船舶初稳性高是随波浪而随机变化,参数横摇呈现出非线性和随机性,因而增加了对这一问题的研究难度。采用数值模拟,从概率的角度探讨船舶在不规则随机纵浪中的参数横摇,用频率分布直方图分析不规则波中横摇角的频率分布,并分析横摇角概率分布受运动方程初值的影响。结果表明:不规则波中参数横摇的数值模拟结果会受运动方程初值的影响,不同的运动方程初值会导致不同的概率分析结果,可以选取合适的时间段,以减小初值的影响。     

海洋环境预测数据在船舶航行控制中的应用

在以往的船舶航行控制中,计算船舶在不规则波中的幅值响应函数时未考虑环境因素,使船舶在不规则波中耐波性较差。为此,提出海洋环境预测数据在船舶航行控制中的应用。改进海洋环境预测数据关系模式,以时间和维度为条件查询所需数据,以数据为依据,计算船舶航行运动参数,将各项参数作为控制输入序列,通过离散控制达到控制船舶航行的目的。实验结果表明,与其他技术的控制方法相比,应用海洋环境预测数据的航行控制方法耐波性的各项指标均在衡准范围内,说明该控制方法的耐波形更好。     

两船并行补给过程中耐波性的分析

[目的]船舶在并行补给过程中不仅受风浪的影响,还受两船间水动力的相互干扰,会产生比单船运动更强烈的摇荡运动。为研究补给过程中船舶的耐波性,[方法]利用商用水动力学软件AQWA求取补给船与接收船摇荡运动的RAO函数,根据频域的计算结果进行不规则波下的响应幅值预报与时域分析,并采用相关函数的方法求得时域下的有义值。经与谱分析结果进行的比较,发现两者吻合较好。[结果]研究结果表明,两船间的水动力干扰对补给过程影响较大。[结论]所得结果可以避免补给过程中发生危险状况,确保补给作业安全。