高速舰船操纵性仿真研究

舰船操纵性响应方程在操纵性仿真、控制及理论研究中的日益扩展。高速舰船的操纵性与普通舰船有显著不同，其中之一是旋回过程中会产生较大的横倾。从舰船操纵性研究的角度出发，分析了横倾对高速舰船水动力导数的影响，并提出了计入该影响的方法，提高了高速舰船操纵性计算精度。据此，应用响应方程进行了旋回运动的计算机仿真，仿真结果是令人满意的。     

舰船操纵性响应方法几个问题的探讨

研究了舰船操纵性响应方法应用中如何提高高速舰船操纵性计算精度,及速度方法参数计算和Ｋ、Ｔ指数的变化规律,并给出了可资实用的结论。     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

论舰船操纵性辨识

本文主要讨论确定性船舶避碰自动化系统中的操纵性辨识部分。叙述了如何根据ＡＲＰＡ雷达输入的来船回波等信息，经雷达目标综合辨识系统，识别出来船的类型和船长。随后进入船舶尺度计算模块和船舶航海性能数据库，估算出部分船舶性能数据，随后进入操纵性计算模块，即可辨识出描述来船操纵性能的一阶线性响应方程或二阶非线性响应方程及速度方程。     

从近场测量估算舰船的辐射噪声级

最近，有必要从近场测量来确定海洋舰船噪声的远场特性。虽然，通过运用Ｈｅｌｍｏｌｔｚ积分方程可以从近场测量计算出远场特性，但是，这种方法是不实际的。因为要做到这样，必须要有大量的点。本文给出一个简便的方程来计算海洋舰船的源级，该方程被用来从近场数据估算远场特性，其估算结果与舰船的实验结果取得良好的一致。     

潜艇动力抗沉性能评估研究

在分析影响潜艇动力抗沉的各个因素基础上提出了潜艇动力挽回的判断依据和性能评估方法。将潜艇垂直面操纵性运动方程、破损舱进水方程和压载水舱排水方程联立构成潜艇动力抗沉运动方程，数值计算了某潜艇不同初始航速、初始潜深和破口面积条件下采取动力抗沉措施后艇的运动，并绘制该潜艇动力抗沉性能曲线图。     

大型中速船舶快速性和操纵性综合优化研究

本文将遗传优化算法应用于大型中速船舶快速性和操纵性综合优化，建立了船舶快速性和操纵性综合优化数学模型，编制了计算软件。大量计算结果表明该算法和计算软件用于求解船舶快速性和操纵性综合优化问题是可行的。     

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...     

操纵性方程在船舶横甩研究中的应用

综合操纵性和耐波性理论，采用船舶的三自由度操纵运动方程，加入波浪的扰动力项，得出一个船舶在发生骑浪时的非线性运动方程，用简化后的线性方程对某型驱逐舰随浪航行的横甩区域进行了大致绘算。结果与已有的横甩理论以及船模试验研究结论大型相符，最后提出一种基于操纵性试验的横甩试验方法。     

海洋拖曳系统的船/缆/体耦合模型研究

为进一步提高海洋拖曳系统在不同情况下运动响应的预测精度,将拖曳母船、拖缆和拖曳体三者视为一个相互作用的整体,利用其耦合边界条件,将拖缆顶端和底端的张力及其产生的力矩,分别与船舶操纵性运动方程(MMG模型)和拖体六自由度运动方程相结合,利用拖缆的有限差分方程,建立了船/缆/体三者耦合模型,进而采用数值计算方法,对比分析了该模型与常规算法。结果表明,该模型考虑船/缆/体三者的耦合影响,可更加准确全面地反映拖曳母船的速度、旋回半径、横摇角等操纵性特征以及拖曳体的深度、姿态等信息所受到的影响,从而为准确预报海洋拖曳系统的运动响应提供更为直观、科学的理论依据。     

基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究评述

潜艇倒航操纵性研究是潜艇操纵性领域的难点问题。在调研和查阅了大量文献资料的基础上,综述了国内外潜艇倒航操纵性研究的发展概况,着重对潜艇倒航操纵运动数学模型、基于 CFD的数值操纵水池技术和潜艇倒航运动操纵性能分析方法等方面存在的问题进行讨论,分析了基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究的可行性,提出了基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究的基本方法、需要解决的重点问题及关键技术。     

ROV—遥控潜水器数据传输系统

本文介绍了系缆遥控潜水器（ROV）数据传输系统的信息容量、速率和水中运动载体的时间响应；分析了半双工传输系统与时钟节拍；交替使用8位、12位模拟量数字转换，保证了ROV运动控制精度．在实行水面、水下信息通信的数据传输系统中，由于用绞线对替代了诸多导线，缩小了脐带电缆直径，减少了脐带电缆水中运动时受到的阻力，因而提高了系缆遥控潜水器操纵机动性和下潜深度．     

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。     

水下机器人运动控制与仿真的数学模型

本文首先确定了水下机器人六自由度空间运动模型，为了便于在控制与仿真中应用，本文借助matlab平台，将水下机器人的六个自由度的方程转换为矩阵乘形式，然后结合水下机器人的环境仿真，推力器仿真，舵翼仿真，建立了水下机器人六自由度运动记真器。最后用该仿真器进行了运动仿真，仿真结果与海上试验吻合得很好，表明该仿真系统是符合实际的，该仿真系统采用一种普遍实用的数学模，精度较高，适用于任何类型的水下机器人，对研究水下机器人操纵与控制有很大现实意义。     

分体式船体设计的水下测绘AUV回转运动的建模和分析（英文）

There is much need for autonomous underwater vehicles(AUVs) for inspection and mapping purposes.Most conventional AUVs use torpedo-shaped single-rigid hull,because of which their manoeuvrability is limited.Moreover,any increase in payload results in a larger hull size and the turning diameter,limiting its operation in constrained areas.As a solution to this problem,we develop M-Hull,a subsurface mapping AUV with a modular-split hull design that provides better manoeuvrability than a conventional torpedo-shaped vehicle.At the same time,it has more agility than an unconventional bio-inspired snake-like vehicle though their designs look similar.This approach makes it a hybrid solution between conventional torpedo-shaped AUVs and unconventional bio-inspired vehicles.We focus on improving the turning diameter during the mapping operation,and hence this paper concentrates on the dynamic aspects of the 2 D turning motion of the vehicle.It will provide the relationship between turning speed,thrust,and joint torque requirements for the multi-hull underwater vehicle.Different turning modes are compared to choose an optimum turning configuration,and the critical speed is calculated for the vehicle's safe operation.In the end,the modelling is verified using the experimental data.One can follow the method followed here for the 2 D motion analysis of similar underwater vehicles.     

基于模糊综合评判理论的载人深潜器操纵技巧评价方法

简要介绍了模糊综合评判的基本理论及其评判原理;简述了模糊综合评判多层次模型的建模与分级评判方法;提出了载人深潜器航行和作业技巧综合评价体系,构建了载人深潜器操纵技巧综合评价的二级模型,对航行和作业技巧综合评价的各因素及权重的确定方法作了说明,并在载人深潜器操纵仿真系统上进行了模拟运行,获得了预期的效果.如果考虑海况、海底海流、海底地质地形、作业对象等因素,该方法可运用于实艇海上驾驶作业训练的综合评价.     

浅谈超大型集装箱船舶的操纵体会及注意事项

以超大型集装箱船为例，分析了该类型船的性能及操纵特点，探讨了大型集装箱船舶的操纵方法。结合航行实践及驾驶经验，提出了最佳驾驶操纵方法和在紧急情况下防止事故发生的注意事项。     

基于CFD的内河船深浅水中操纵性预报

由于岸壁效应和浅水效应,内河船舶在限制水域作操纵运动时通常受到比在开阔水域中更大的水动力.这些水动力对船舶操纵性具有不利影响,有可能导致船舶碰撞或触底等海上事故.因此,为了在船舶设计阶段预报其操纵性能,考虑浅水效应和岸壁效应以准确计算内河船舶操纵运动水动力非常重要.本文基于CFD方法,通过对粘性绕流进行数值模拟,对长江中营运的三艘内河船舶的操纵运动水动力进行计算.首先,为了验证数值方法的可靠性,对标模KVLCC2纯横荡和纯首摇试验的水动力进行计算,并将计算结果与现有的试验数据进行对比.然后,对三艘内河船舶在不同水深下的静舵试验、纯横荡和纯首摇试验进行数值模拟,计算得到水动力及相应的线性水动力导数.最后,基于计算得到的水动力导数,获得Nomoto模型中的操纵性参数,对比分析三艘内河船舶在深浅水中的操纵性能.结果表明,本文方法可以揭示不同水深下三艘内河船舶的操纵性变化趋势.该方法可为船舶设计阶段内河船舶深浅水中的操纵性预报提供一种实用的工具.     

PMM tests in a circulating water channel and nonlinear analysis

As a result of frequent marine disasters leading to the loss of human life and pollution of vast areas of the ocean, ship manoeuvrability has become a very important characteristic of ship design. Among several recent experimental techniques to determine ship manoeuvrability, the most popular is captive model testing using a planar motion mechanism (PMM). This article describes some tests, analyses, and results of PMM tests in a circulating water channel (CWC) using a model of a training ship. The hydrodynamic forces and moments acting on a model of the training ship Shioji Maru in pure yawing motion were measured, and hydrodynamic derivatives were obtained using two different methods of analysis: singular value decomposition (a least-squares fit method) and Fourier analysis. Derivatives obtained from the tests were used to simulate the turning trajectory of the actual ship, and these were compared with the results of sea trials. The results indicate that both methods of analysis yield fairly similar derivatives. The simulation results were also found to be a close match with the trial results. Received: February 7, 2002 / Accepted: May 14, 2002 Address correspondence to: K. Shoji (shoji@ipc.tosho-u.ac.jp)     

导管舵性能分析与舵力计算

导管舵能为船舶提供良好的回转性,被广泛应用于对操纵性要求高的船舶或者舵系布置空间紧张的船舶,然而其舵力计算有别于常规舵。采用Fluent软件分析了导管舵的敞水性能,求出其升力系数曲线和力矩系数曲线并分析其表面压力分布特点。考虑船体伴流和螺旋桨尾流的影响,进行了导管舵的舵力和舵机扭矩计算,为舵的设计奠定基础。基于CFD软件和理想推进器理论求舵力的方法可为非常规舵的设计提供参考。