船舶重心高度自动测量系统研究

船舶重心高度是船舶配载系统和稳性安全校核的基础数据，通常根据空船重量理心数据和货物装载情况进行估算，实用上，存在较大的误差。本文对营运船舶重心高度自动测量问题进行探讨，提出船舶自动倾斜试验方案及通过测量船舶横摇周期自动测定船舶重心高度的数学模型，建立船舶重心高度自动测量系统。试验研究表明该系统具有操作简便、数据可靠、不影响船舶航行周期等特点，为船舶货物自动配载和航行时的稳定实时监提供重要的数据信息     

舰船电机控制系统中的不稳定数据挖掘方法研究

本文提出一种基于功率谱密度估计的舰船电机控制系统中的不稳定数据挖掘方法。对舰船电机控制系统中的不稳定数据进行信息与信号模型构建,对不稳定数据进行时域和频域分析与描述,在时频域中进行功率谱密度特征提取,实现对不稳定数据的经验模态分解和多分量幅度调制,增强功率谱密度特征对舰船电机控制系统中的不稳定数据的表征能力,提高数据挖掘性能。仿真结果表明,采用该算法能有效提高舰船电机控制系统不稳定数据挖掘精度,准确检测概率较高,在舰船电机控制系统的运行状态监测和故障诊断分析中具有较好的应用价值。     

水下航行器导航系统用MEMS振动陀螺误差及干扰因素研究

为了提升MEMS振动陀螺稳定控制的输出精度,提出水下航行器导航系统用MEMS振动陀螺误差及干扰因素研究方法。根据振动质量块C系坐标系、载体F系坐标系和惯性E系坐标系,构建水下航行器导航系统用MEMS振动陀螺动力学模型。分别在阶跃扰动下和静止状态下,对MEMS振动陀螺的数据实施Allan标准差分析,获取各随机误差项的对应误差系数。根据MEMS振动陀螺误差结果,分析其误差干扰因素。测试结果表明,设计方法能够对频率裂解和阻尼不均匀作用进行精确测量,有效提升MEMS振动陀螺稳定控制的输出精度。     

多航向传感器信息融合与容错联邦卡尔曼滤波器在舰艇综合导航系统中的应用

不同的航向确定方法呈现不同的误差特性,通过多航向传感器的信息融合能够获得更稳定、准确的航向测量。本文提出了一种包含多个航向传感器数据融合和故障容错联邦卡尔曼滤波器的组合导航方法。该方法能够实现多个航向传感器的数据融合,同时还能实现传感器的在线故障检测和实时容错。首先基于输出误差协方差的权值法对航向测量进行最优融合,然后基于状态卡方和残差卡方设计了一个容错联邦卡尔曼滤波器,该滤波器能够检测并隔离故障的航向传感器。实测数据试验表明,该方法能够达到预期的舰艇组合导航系统的故障容错性能。     

论船位误差圆及其应用

本文指出[1]、[2]对船位均方误差圆缺乏科学的严格的定义，提供的均方误差圆覆盖真船位的概率某些数据是不正确的；同时从概率统计的角度论述船位均方误差圆的定义，计算覆盖真船位的概率、95%误差圆半径及船位误差圆在航海中的一些应用。     

船舶电力系统过流保护算法优化

现有船舶电力系统采用的传统过流保护算法存在电流反馈量识别准确率不高,电流控制参数的控制精度低的问题,本文提出船舶电力系统过流保护算法优化。通过对传统算法进行误差产生的分析计算,得到误差产生的原因与误差参量;对电流误差参量进行反时限模型计算,获得电流误差参量与时间之间的关系;根据获得的关系参量,结合引入的电流峰值算法对传统的过流保护算法进行数据的更新,从而完成对船舶电力系统过流保护算法的优化。最后,采用设计仿真实验的方式对提出的设计进行测试,通过测试得到的数据证明提出设计具有电流反馈识别准确率高、保护电流控制精度高、计算运行稳定的特点。     

基于QINSy软件的声速剖面改正模型研究

由声速误差所引起的测深误差是多波束测深误差的主要因素之一,声速剖面的不稳定会引起多波束测深条带发生畸变的现象,导致多波束测深数据精度差甚至无法使用。通过对QINSy软件中声速剖面改正模型的研究,提出了一种多波束测量声速几何修正模型和方法,从几何意义上着手,分析了表层声速及声速剖面误差对测深条带的影响,总结了多波束测深条带随着声速剖面变化而发生对称弯曲的情况。通过模型建立,给出了表层声速及分层声速误差对波束测深值影响的量化值,从而在多波束数据后处理过程中可更好的进行定量分析。     

船舶航向内模控制方法

针对无人船传统航向控制方法中参数多,调参困难繁琐,且船舶在偏舵负载干扰下,航向稳定后存在稳态误差的问题,在二自由度控制方法的基础上,结合内模控制器,提出一种改进的二自由度内模直接控制方法,消除传统内模控制方法中的不稳定极点引起的静态误差,实现低精度模型的无静差航向控制,该方法不但减少控制器的可调参数,且整定容易。该控制结构将期望航向的跟踪性能与抗负载扰动性能解耦,单独设计调节。通过仿真,在有偏舵干扰时,与传统PID算法、传统内模控制器对比,该控制器在消除静态误差的基础上,具有超调量小,系统稳定更快的特点。     

PMSM无速度传感器技术在船舶推进控制系统中的应用

船舶推进控制系统具有监测船舶电机运行状态、转子信息等作用,对船舶动力推进系统有重要的意义。传统的船舶推进控制系统采用机械式传感器采集电机信息,存在误差大、时效性低和不稳定等问题,本文基于新型PMSM无速度传感器技术,设计一种先进的船舶推进电机矢量控制系统。仿真实验表明,基于无速度传感器的电机矢量控制精度高、性能稳定,具有重要的理论和实际意义。     

泵特性曲线的拟合方法

本文主要探讨利用计算机对示特性曲线进行拟合的方法，给出了动力泵特性曲线拟合的数学模拟及拟合误差的计算公式，同时还介绍相应的计算机软件，用于对泵的试验数据进行处理、绘制特性曲线，并判断泵的性能是否能满足要求。     

非稳态温度场有限元分析及其在船用柴油机上的应用

用有限元素法计算非稳态温度场已有若干年的历史,但初始精度还有待提高。本文从截断误差和截断误差传播的角度分析了计算总误差,并提出了误差累积模式。根据分析可知,在中小步长时减小本步截断误差和误差增长因子对减小计算总误差是有效的,而在大步长时减小误差增长因子比减小本步截断误差更有效。本文选用G2格式编写了轴对称及平面非稳态溫度场电子计算机程序,对K150E柴油机缸盖进行了起动工况温度场计算,与实测结果相比吻合程度较好。     

一种舰载直升机着舰模型的建立与分析

在已知飞机上的有限个观测点到地面有限个接收点距离的情况下,建立一种确定飞机当前姿态的数学模型,并且找到求解该模型的方法。首先建立飞机不稳定坐标系作为参照坐标系,求取了稳定坐标系到不稳定坐标系的转换矩阵;建立以飞机姿态为未知数的非线性方程组,并运用拟牛顿法对方程组进行求解,得到了令人满意的结果。在测距误差小于5 cm的情况下对模型进行了误差分析。     

升力鳍伺服系统非定常水动力特性的研究

重点研究了升力鳍升力及转矩与鳍角的非定常水动力特性。通过对鳍升力和转矩的非定常水动力特性试验数据的分析,提出了升力鳍系统的鳍角与升力的换算关系应建立在非定常水动力的基础上。以Theodorsen理论为基础,利用水动力试验数据,修正了基于Theodorsen理论的计算升力系数的公式,提出了修正的升力转矩非定常水动力的数学模型,经实例计算仿真结果与水池试验结果比较,验证了该数学模型的正确性。利用该数学模型直接计算升力,可以省去复杂的、可靠性低、误差大的升力测量装置及复杂的升力计算。该研究也进一步充实了升力鳍非定常水动力特性的理论研究,解决了升力计算的问题。     

基于CFD的拖式吊舱推进器斜流状态下数值模拟

采用FLUENT软件计算了某拖式吊舱推进器在直航以及斜流状态下的水动力性能.采用滑移面网格方法以模拟桨叶、支架、以及舱体之间的非定常干扰.文中首先计算了直航时不同进速系数下的桨叶推力系数、扭矩系数,并与实验结果进行了对比.计算了在不同斜流角(15°、30°、45°)、不同载荷系数时桨叶本身的推力系数、扭矩系数、侧向力系数与直航时(0°)的比较.文中还讨论了支架、舱体在直航以及不同斜流角时的侧向力问题,并将其大小与桨叶本身产生的侧向力进行了比较,部分计算结果与已有的实验值进行了比较、分析.     

金沙江宜宾段非恒定流过程及传播特性

金沙江、岷江的非恒定流调节过程较为复杂,在宜宾汇合后形成新的非恒定流向下游传播。通过近年实测资料,分析金沙江、岷江非恒定流特征及汇合效果。结果表明:宜宾段非恒定流特征与向家坝电站下泄非恒定流的符合度更高,岷江的非恒定流无典型过程;宜宾段水位变幅和金沙江、岷江水位变幅存在线性关系;涨幅在1.7 m左右,起调水位在1 m左右的泄水波可作为宜宾段非恒定流过程的典型代表,其在下游的传播速度沿程基本保持一致,衰减幅度随着距离的增加而减小。     

导管式推进器非定常性能数值计算方法研究

基于滑移网格方法，采用SST k-ω湍流模型研究不同网格划分方式对带前置定子导管式推进器非定常性能的研究。首先基于相对参考坐标系法及滑移网格方法分别对推进器在定常与非定常下的性能进行数值预报，并与试验结果相比验证计算方法的可靠性。基于该方法研究整体网格划分方式与周期性网格对推力系数、扭矩系数与推进器各个方向上的非定常脉动力的影响。研究结果为进一步研究推进器非定常性能提供了参考。     

船后喷水推进器水下辐射噪声源脉动流场的数值计算

为避免尺度效应对噪声性能的影响,文章研究探索了在实尺度条件下装船后喷水推进器噪声声源的数值计算方法。首先,基于分离涡模型对国外某喷水推进泵内部非定常流场进行了数值模拟,将计算得到的不同转速下泵的功率值与厂商提供数据进行对比,最大误差在2.0%以内,验证了数值计算方法的准确性和有效性。其次,完成了实尺度条件下某"船体+喷水推进泵+进水流道"系统带自由液面的非定常流场的数值计算。提取了实船条件下喷水推进器流道进口处的不均匀速度场,将其加载到单个喷水推进器数值计算模型的进口边界。进而,采用分离涡模型对该船后"喷水推进泵+进水流道"内部非定常流场脉动压力进行数值计算,分析了各个特征截面压力脉动的频域特性,为下一步准确计算喷水推进器噪声提供了有效的脉动流场信息。     

桨舵干扰系统非定常水动力性能预估

基于对桨舵干扰的系统研究，本文提供了一个桨舵非定常干扰问题的理论计算方法，桨采用非定常涡格法，舵采用基于速度势的非定常面元法。在时域范围内通过迭代计算考虑螺旋桨和舵的相互影响。文中提供了一些算例考核，通过与实验结果对比，证明本文提供的方法是可靠的，可供实际应用。     

CSSRC的螺旋桨定常面元法

中国船舶科学研究中心(CSSRC)从八十年代至九十年代一直在发展螺旋桨、导管螺旋桨的定常、非定常面元法,现已在为工业服务中作为日常的计算工具,取得了非常满意的结果.本文将CSSRC过去的研究成果作一系统的归纳整理,供今后使用者参考.文中详细介绍了面元法的理论基础、网格划分、Kutta条件的实施等求解过程.同时还系统地进行了数值试验分析,使应用程序进一步规范化.对面元法对网格数的依赖性、收敛性进行了研究,提出了建议的网格数.通过对多个实例产品的计算,表明与试验结果相比误差可在3%以内,可较好地满足工程应用的目的.     

电站日调节泄流对下游航运影响及其防治措施

根据电站日调节泄流特性和非恒定流运动特性,对其对下游航运的影响进行了简要分析。提出了日调节对航深影响距离的估算方法;通航保证率和设计流量的确定原则;航道整治原则和提高航电综合效益、减小航运损失的调度方法。