月池对FDPSO水动力性能的影响分析

采用数值模拟的方法,分析了不同尺寸、位置、吃水的月池对FDPSO船体附加质量和阻尼系数的影响。建立FDPSO三维水动力模型,采用水动力计算软件AQWA,研究了月池在不同尺寸、位置、吃水情况下对FDPSO横荡、垂荡、横摇附加质量和阻尼力的影响。结果表明：月池内流体的“活塞”振荡会增大船体的垂荡运动;FDPSO船体附加质量和阻尼力在频域范围内存在极值,垂向附加质量和阻尼力极值对应的波浪频率位置与月池尺寸、吃水有关,与位置无关。     

月池对浮式钻井生产储油轮水动力系数的影响分析

采用数值模拟的方法,分析了不同尺寸、位置、吃水的月池对浮式钻井生产储油轮(FDPSO)船体附加质量和阻尼系数的影响。建立FDPSO三维水动力模型,采用水动力计算软件AQWA,研究了月池在不同尺寸、位置、吃水情况下对FDPSO横荡、垂荡、横摇附加质量和阻尼力的影响。结果表明,月池内流体的"活塞"振荡会增大船体的垂荡运动;FDPSO船体附加质量和阻尼力在频域范围内存在极值,垂向附加质量和阻尼力极值对应的波浪频率位置与月池尺寸、吃水有关,与位置无关。     

喷水推进船舶航向稳定性分析

喷水推进是一种船舶推进方式,喷水推进器依靠进流与出流的动量差产生推力,会对船体周围的流动产生显著影响。基于裸船体计算得到的操纵性水动力系数与喷水推进器工作状态下得到的预报之间存在差异,这将影响船舶操纵性的预报。研究项目利用平面运动机构(PMM),分别开展带喷水推进装置的船舶操纵性水动力系数模型试验和相同工况下的裸船体试验,对比各项操纵性水动力系数的变化情况,总结出喷水推进装置对船舶航行稳定性的影响,找到关键的影响因素,为深入探究喷水推进器进出流动对船舶操纵性能的影响打好基础。     

穿浪双体船T型水翼状态反馈H∞控制器设计

穿浪双体船在海洋中高速航行时,纵向运动会对其性能造成不利影响,产生的垂向加速度使乘员晕船,设备短期失效。为了解决此问题,首先建立穿浪双体船纵摇和垂荡运动模型,然后运用切片理论求解运动方程中的水动力系数,将随机海浪作为外界干扰,以T型水翼为纵向运动稳定装置,进而建立带T型水翼的穿浪双体船纵向运动模型。最后以90 m长的穿浪双体船为研究对象,利用状态反馈H∞控制策略设计控制器,对船体的纵摇和垂荡进行仿真实验。结果表明:状态反馈H∞控制器可有效地减小船舶纵向运动,降低晕船率,为减小高速船纵向运动提供可靠实用的方法。     

船舶垂荡与纵摇耦合运动频率散射机制研究

针对船舶纵向速度振荡对垂荡与纵摇耦合运动建立运动响应模型,基于弗劳德-克雷洛夫假定,采用切片法推导切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了船体垂荡与纵摇的水动力(矩),推导并得到垂荡与纵摇耦合运动响应方程。以某隐身船为实例,初步分析遭遇频率散射强度和散射频率对耦合运动的影响,得到增大散射强度和散射频率可以减弱耦合运动及其剧烈程度的初步结论。     

基于LQG的穿浪双体船垂向运动控制系统设计

穿浪双体船独特的船体结构使得其横摇运动较小,但在高海况高航速行时垂向运动比较剧烈,为此需要一种有效的控制系统来解决问题。本文设计的控制系统由船首的T型水翼和船尾的纵倾调整尾板构成,运用合理的控制策略使二者统筹配合,发挥最优的减摇效果。首先建立双体船的垂向运动模型,利用切片理论求解水动力系数;然后采用Fluent仿真分析T型水翼和纵倾调整尾板的水动力特性;在此基础上设计LQG控制器,对不同海况下的穿浪双体船的垂向运动进行仿真研究。结果表明,运用LQG控制策略设计的运动控制系统能够很好地抑制双体船的垂向运动。     

基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。     

U型水舱在船舶中的垂向布置问题

基于“船舶－被动式U型减摇水舱”系统运动微分方程，分析了U型减摇水舱在船舶中的垂向位置对船舶横摇质量惯性矩、横摇复原系数、横摇固有频率、船舶与水舱的耦合惯性矩等系统方程参数及对船舶横摇运动和舱内液体运动的影响。结果表明，水舱垂向位置高船舶横摇中心越远，由舱内液体引起的船舶横摇质量惯性矩和横摇复原系数越大，船舶横摇固有频率则越小。而耦合惯性矩则随水舱布置高度的变化呈减小的趋势。对于各种不同类型的船舶，存在一个使舱内液体不发生振荡的奇异位置，这时水舱不产生任何的减摇效果，船舶的横摇运动与不安装水舱时相同。利用我校所研制的减摇水舱模型性能摇摆台进行了水舱模型不同垂向布置时的强迫振荡试验，试验结果与仿真结果具有很好的一致性。指出了除水舱固有频率和水舱阻尼外，水舱在船舶中的垂直方向位置也是影响水舱减摇性能和船舶减摇后的横摇运动的主要因素之一，在减摇水舱设计初期应当予以考虑。     

FPSO液舱晃荡与船舶时域耦合运动数值模拟

液舱晃荡对船舶运动产生的影响经常被忽略或线性化处理,而当液舱液量较低时,船舶运动与液舱晃荡耦合的非线性性是极为显著的。通过对加入液舱内液体粘性影响的时域方程进行求解,分析FPSO模型船舶与液舱晃荡耦合运动,并将求解结果与试验数据和频域方程求解结果进行对比。首先,采用Hydrostar软件基于频域势流理论得到水动力系数以及波浪载荷。然后,通过脉冲响应函数法(IRF)在时域积分得到波浪辐射力。最后,计算船舶与液舱晃荡耦合运动。一方面,通过CFD软件Fluent模拟液舱晃荡,获取晃荡所产生的力及力矩,并以外力形式加载于船体,得到船舶运动响应;另一方面,在船舶运动仿真计算结果的基础上求解液舱晃荡运动。结果显示:这种计算船舶与液舱晃荡时域耦合运动的方法较频域计算方法更为精确,且得到的船舶幅值响应算子(RAO)也符合试验结果。     

水翼辅助推进船舶波浪中运动和增阻特性研究

基于在船首两侧增添（固定）水翼的水翼辅助推进船舶的设想,选取集装箱船型作为研究对象,采用三维面元法对原型和水翼船在规则波中的运动和增阻响应进行了预报,并与试验结果进行比较,验证了计算结果的准确性。研究结果表明水翼能够有效地减小船舶在波浪中的纵摇、垂荡和增阻响应,其中添加水翼船在波浪中的纵摇和垂荡响应峰值分别减少了21%和24%,而增阻响应则减小了80%。此外还对水翼展弦比和安装位置对船舶在波浪中的运动和增阻响应的影响进行了研究。     

船舶非碳能源利用模式和能效提升的协同作用

随着石化能源的短缺和环保法规的日益严格,发展绿色船舶,减少CO2排放,提高船舶能效,已是大势所趋。非碳能源利用和船舶减阻技术是能效提升的有效方式,然而受船舶运营和非碳能源利用模式的影响,很难孤立的考虑非碳能源的利用效果,非碳能源利用和能效提升的方法技术之间有着紧密联系,需要研究船舶非碳能源利用模式和能效提升的协同作用,在引入等效非碳能源概念的基础上,对非碳能源利用与等效非碳能源利用模式进行了阐述,通过创建特征值及计算公式,定量分析了船舶非碳能源利用与船舶减阻技术之间的协同关系以及对船舶能效的影响,对新船能效指数设计和船舶能效管理均具有指导意义。     

基于能量积分的储能电池动态荷电状态研究

在含有脉冲负载的微电网中,储能设备荷电状态受到负载功率变化影响较大。为了准确估算脉冲负载下储能电池的荷电状态,本文提出了一种基于能量积分的动态荷电状态定量计算方法,可实时在线评估储能电池的动态荷电状态,并选取了三种在微电网储能中被广泛应用的储能电池作为测试对象,在获取其充放电特性的基础上,基于能量积分计算储能电池在不同负载功率下的动态荷电状态。     

新能源电力推进对比分析

文章基于全球低碳节能政策,研究并概述了直流微网新能源电力推进系统及其关键技术,对比了以太阳能、蓄电池、氢燃料电池等为主动力的电力推进系统,并分析其性能、综合效率及实际船舶应用,对推进绿色船舶、节能减排等具有重要的实际意义。     

提倡节能设计理念 不断优化轮机设计

本文主要以离心泵与电动机选型设计为例,探讨轮机节能设计方法。     

未来战争的杀手锏－动能武器

高技术的发展,正在引起军队武器装备的巨大变革,不久的将来,新的、更具有威力的武器系统会陆续研制成,并将投入到战争中使用。尤其以动能武器的发展引人注目。动能武器是指依靠自身足够的动能对要攻击的目标造成毁灭性破坏的武器。文章论述了动能武器的概念、原理及发展动态。     

渔船节能技术中潮流能发电的应用设计

本文介绍了现有的节能方法,提出在渔船锚泊时应用潮流能发电技术.研究设计了潮流能发电系统中的水轮机、发电机及调节器.这一设计解决了渔船在锚泊时用传统柴油机做原动机供电带来的资源浪费与环境污染问题,同时也解决了一些锚泊船用蓄电池来维持供电时供电时间短的问题.     

波浪能在航船上的应用分析

为节约能源损耗,推进对海洋中波浪能的充分利用,概述了波浪能利用技术在船舶上的应用,分析现有波浪能装置在趸船或海洋平台上的应用,提出解决航行船舶利用波浪能的难题的总体思路,总结船舶使用波浪能利用技术的发展趋向;将波浪能发电装置应用于航行中的船舶,可以有效降低船舶航行时的碳排放,达到船舶节能减排的目的,实现绿色航运。     

码头生产能效指数设计

借鉴国际海事组织利用船舶能效营运指数及船舶能效管理计划推动国际航行船舶减少温室气体排放的思想,提出了码头生产能效指数的设想,码头生产能效指数能够有效衡量港口经营人节能工作开展水平,为深入开展码头生产能效指数的研究和未来实施港口能效管理计划奠定了基础。     

智能新能源船舶的概念及关键技术

绿色和智能是当前船舶技术的发展趋势。文章首先提出了智能新能源船舶的概念,并介绍了智能新能源船舶的内涵、特点和系统构成;然后,从船舶航行、动力和推进3个方面分析了智能新能源船舶的关键技术;最后,对智能新能源船舶的未来发展进行展望。研究结果可为船舶的创新研究提供技术支持,引领船舶技术转型升级的发展方向。     

船舶辅机节能控制与管理技术研究

由于世界能源短缺问题日益严重,船舶节能技术已成为船舶设计、船舶建造及航运行业的研究热点。辅机是船舶的重要耗能负载,因此辅机节能是船舶节能技术研究的重要内容。介绍了一种基于柔性控制及信息自动化技术的船舶辅机节能技术途径,阐述了船舶辅机节能原理,提出了船舶辅机柔性控制节能技术方案。在提升辅机电动机能效、实现自适应变频调速控制节能的基础上,进而提出根据全船平台信息进行辅机节能综合管理的技术方案,从而减少全船辅机能耗,达到船舶节能的目的。