基于损失函数法的船舶操纵水动力导数灵敏度分析

船舶操纵水动力导数的灵敏度分析是简化和重建船舶操纵运动数学模型的主要手段。本文使用平方损失函数方法对船舶操纵水动力导数进行灵敏度分析,并基于灵敏度分析结果对Mariner船的操纵运动数学模型进行简化。通过基于简化模型和原始数学模型的操纵运动仿真对比,验证了基于损失函数法的船舶操纵水动力导数灵敏度分析方法的有效性。     

大型船舶操纵指数的最优选取仿真研究

为了提高大型船舶操纵控制性能,需要对大型船舶操纵指数进行最优化选取设计,提出基于自适应反馈融合和姿态参量跟踪识别的大型船舶操纵指数的最优选取模型。构建大型船舶操纵的动态方程,结合运动力学模型进行船舶操控的控制约束参量分析,建立大型船舶操纵的指数分析模型,采用姿态稳态校正方法进行操纵指数的反馈融合,实现姿态参量跟踪识别,完成操纵指数的最优选取。仿真结果表明,采用该方法进行大型船舶操纵指数选取的优化性较强,提高了船舶操纵控制能力,船舶的航行姿态得到有效控制,输出平稳性较好。     

小比尺船模操纵性试验研究

本文从船舶操纵性的两个指数——应舵性指数T以及回转性指数K论述了船模-实船间操纵性能的相互关系。首先,文章分析了模型操纵试验中存在尺度效应的原因,并从2000马力顶推船队试验资料的分析得到了操纵性尺度效应变化的规律——模船愈小尺度效应愈明显,尤其在应舵性方面,认为必须在船舶操纵性研究以及航道水工模型通航条件研究中注意这种趋势。随之,文章提出了利用减小推轮边舵面积的修正方法,用此法从小尺度模型的试验结果来估计实船的操纵性指数。可供有关部门处理类似问题时参考。最后,文章亦探讨了船舶操纵运动一阶方程的精度以及介绍了不同尺度模型上Z形试验的方法。     

基于支持向量机的船舶操纵运动在线建模

支持向量机算法以结构风险最小化为准则,具有良好的泛化性,是一种先进的人工智能算法。文章根据最小二乘支持向量机对其增量式算法进行推导,并应用该算法对船舶操纵运动进行在线建模。通过仿真试验对粘性力和舵力水动力导数进行在线辨识,通过自航模试验对操纵性K、T指数进行在线辨识,并利用K、T指数对自航模的转首角速度进行了预报,所得结果都同试验值非常接近,证明了增量式最小二乘支持向量机应用于船舶操纵运动在线建模的有效性。     

粘性流场中船舶操纵水动力导数计算与验证

以软件Fluent作为仿真软件,应用其能够计算流体力学的特点,对操纵船舶的水动力进行预报。其方法为使用软件的动网格及后处理功能,计算出粘性流场中船舶在不同的状态以及在做不同运动时的水动力导数。首先根据船舶的运动状态计算出作用于船舶上的水动力力矩,然后对力矩进行曲线拟合,从而得到粘性流场中船舶操纵水动力导数。仿真计算结果表明,在不同运动状态下船舶的操纵水动力与次频率没有明显关联,所以该粘性流场中船舶操纵水动力导数计算方法完全可行。     

大型船舶操纵指数的最优选取仿真研究

为了提高大型船舶操纵的稳定性,需要进行船舶操纵指数优化选取,提高控制性能,提出一种基于自适应反演均衡控制的大型船舶操纵指数的最优选取模型。构建大型船舶操纵指数分布模型,采用敏感传感器进行原始操纵数据采集,进行大型船舶操纵控制目标函数构造,采用自适应反演控制方法进行控制参量寻优,在船舶操纵指数的链路传输模型中进行Lyapunove指数均衡配置,实现船舶操纵指数的优选控制。仿真结果表明,采用该方法进行大型船舶操纵指数选取,能有效提取到船舶的最优控制指令,并通过指令实现船舶的稳定性操纵,提高船舶操纵的平稳性和安全性。     

操纵运动船舶的水动力计算研究

以船舶操纵水动力预报为研究背景,通过对商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发,采用其动网格技术以及后处理系统,对大型船舶操纵水动力导数进行了数值计算.船体按照斜航、不同舵角、纯横荡和纯首摇等状态做运动,得出随船坐标系下作用于其上的水动力及力矩.通过进行基于最小二乘法的曲线拟合,最终求得船舶操纵水动力导数.计算结果与势流理论计算结果一致,表明了所提出的计算方法适用于复杂船舶运动的水动力导数计算.     

渔船操纵性指数K、T的统计分析

船舶操纵性指数是描述船舶操纵性能的重要指标。现对11条渔船根据试验结果得到的K、T指数进行统计分析，得到了各种参数的影响规模，在此基础上，给出渔船操纵性能指数的估算公式。     

船舶操纵性能优化中隶属函数及权重的确定方法

讨论了多目标优化问题中隶属函数及权重系数的确定方法，针对船舶操纵性能的各项指数提出了一种简单的计算方法，可用于初步设计阶段的船舶操纵性能优化。     

船舶操纵水动力导数的数值求解及敏感度分析

[目的]为了兼顾船舶操纵运动预报的成本与精度,基于数值计算方法,结合水动力导数敏感度分析,提出一种船舶操纵运动预报方法.[方法]首先,求解RANS方程,应用流体体积(VOF)法捕捉自由液面,采用动态网格方法对DTMB 5415船型进行约束运动的数值计算,并将回归得到的线性水动力导数与试验值进行对比,验证数值方案的有效性...     

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.     

基于LS-SVM的船舶操纵运动在线建模

基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)和积分型辨识样本结构开展了船舶操纵运动的在线建模.以整体型Abkow-itz模型为辨识对象,大阪号油轮作为具体研究对象.在操纵运动仿真时,采用40个粘性类水动力导数的Abkowitz模型,但是在参数辨识时,采用了仅具有20个粘性类水动力导数的简化模型.为了对建模方法的有效性进行检验,将辨识得到的水动力导数与其原始值进行了比较,同时也针对辨识模型和原始模型的操纵运动仿真进行了比较.辨识结果表明,使用简化模型进行船舶操纵运动的在线建模是合适的,具有较好的预报效果和较高的精度.     

全回转双桨船舶操纵性预报

为实现对全回转桨船操纵性的预报,根据船舶分离型运动模型的建模方法,考虑全回转桨在水平面上周转的灵活性与受力的特殊性,着重分析双桨受力,建立适用于全回转对转桨船模的MMG操纵运动数学模型;模拟船模进行PMM运动,求得水动力导数并采用四阶龙格—库塔法对操纵性常微分方程进行求解;对某工程船在静水中的回转运动和Z形操纵运动进行数值仿真预报,并将预报结果与自航模操纵性试验结果进行对比。结果表明,两者吻合度较高,验证了针对全回转对转桨船模所建立的船舶运动数学模型的有效性,可为全回转桨船的操纵性预报提供一种较为可靠且行之有效的方法。     

基于细长体理论的小水线面双体船操纵性预报

小水线面双体船(SWATH)由于具有良好的船舶快速性、耐波性、稳性和效率高等特点,已经成为新船型的代表。根据小水线面双体船的船型结构特点,在操纵运动数学模型的基础上,充分考虑小水线面船的结构特点和双体、双桨、双舵之间水动力的相互影响,采用细长体理论计算了附加质量、附加惯性矩和线性水动力导数,编制了双体船操纵运动预报程序,并结合实例对SWATH的操纵性能进行了预报。     

船舶操纵性能优化中隶属函数及权重的确定方法

讨论了多目标优化问题中隶属函数及权重系数的确定方法,针对船舶操纵性能的各项指数提出了一种简单的计算方法,可用于初步设计阶段的船舶操纵性能优化.     

船舶水动力系数敏感性研究

船舶作为最为常见的一种水上交通工具,它的性能与航行安全性密切相关。而操纵性是反映船舶性能的关键指标,确保船舶具有良好的操纵性能够为航行安全提供可靠保障。在船舶操纵性参数的考察中,可以对船舶的水动力系数敏感性进行分析,由此能够进一步简化船舶操纵运动模型的构建过程。通过对水动力系数敏感性指数的全面分析,能够合理确定出水动力系数对操纵性所产生的影响,包括具体的程度和范围。结论证实,采用水动力系数敏感性指数分析的方法,能够为船舶操纵性的提升提供依据。     

船舶多工况操纵运动仿真及其在初步设计中的应用

首先整理了前人的试验资料，建立了船舶多工况操纵运动数学模型及其仿真系统，给出了一种新的风力及风力矩数学模型并预报了船舶在风力作用下的操纵运动；并且提出了估算浅水中船体水动力的新方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能；同时，对船舶紧急停船运动进行了仿真研究，给出了合理的计算模型。最后基于船舶操纵性能仿真系统开发了一个利用船舶操纵性能确定船型尺度的初步设计系统。     

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。     

波导升力矩对快速船在尾斜浪中横甩的影响

本文结合船舶操纵性和耐波性理论及其研究成果，引入一等效首摇角速度的概念表达环绕横甩中的船舶的波导南点速度，由此可以用静水中船舶操纵运动的水动力导数N′r估算波导升力矩。数值计算比较表明：波导升力矩与Froude-Krylov力短是属同一数量级。本文还讨论了横甩后的不稳定机理。     

大型散货船舶操纵与管理注意事项

归纳了大型散货船舶的操纵特性，分析了影响其操纵的外界因素，并对大型散货船舶的操纵进行了探讨，提出了大型散货船舶在操纵中应注意的要点。文章还就该类型船舶的结构特点进行了分析，对相关管理提出了建议。