关于大风浪中船舶航行安全的综合分析

文章从船舶大风浪航行安全的角度出发,提出了人的因素对大风浪航行安全的影响以及大风浪操纵决策所需考虑的因素,并结合大风浪船舶的操纵方法和避碰理论,总结了许多可以借鉴的宝贵经验,力图保证船舶在大风浪中的航行安全.     

大浪条件下船舶航行阻力估计的数学模型设计

精确估计船舶航行阻力能够有效节省航行燃料,传统的阻力估计模型不能完全考虑风浪对船舶阻力的动态影响,导致模型的估计数值与实际值偏差较大、模型可信度低,不能用于估计风浪对船舶航行的阻力。针对以上问题,研究了大浪条件下船舶航行阻力估计的数学模型,利用插值三次B样条曲线对船舶受力面进行网格划分。积分计算船舶静水航行时受到的静水航行阻力。将风浪对船舶的作用视为动态增阻,以平均增阻量估计船舶受到的风浪阻力。计算静水阻力与动态增阻之和,即为船舶在大浪条件下受到的阻力,完成对模型的设计。在3种风浪条件下,进行与传统阻力估计模型的对比实验。结果表明,设计的模型在大浪条件下估计值与实际值的偏差是传统模型的1/50,即设计的模型估计的数值更精确,模型计算值更可信。     

船舶在风浪中航行时保向问题的探讨

本文在建立船舶在风浪中的低频操纵运动方程式的基础上，探讨了船舶在风浪中的舵力保向问题。从工程实用的角度，提出了一个船舶在风浪中航行时保向舵角的近似计算公式。以“育英轮”为例，进行了计算。从保向的角度，提出了船舶在大风浪中航行时，提高抗风浪能力方法和安全航行的措施，并可望对实际工作有一点指导意义。     

考虑船位预测不确定性的船舶碰撞危险度计算方法

[目的]船舶碰撞是威胁智能船舶航行安全的主要因素。船舶碰撞危险度计算模型应及时发现船舶航行中潜在的碰撞风险,为智能船舶的自主避让决策提供依据。[方法]首先,根据船舶领域侵入程度与侵入时间等参数,分析基于领域的碰撞危险参数计算模型,将航行场景划分为单船会遇局面和本船与船舶群组的会遇局面,给出一种新的多船会遇情况下的碰撞危险参数计算模型;其次,基于维纳过程对船位预测不确定性进行建模,根据卡方分布获取船位预测不确定性椭圆;最后,给出考虑船位预测不确定性的碰撞危险参数计算方法。[结果]该计算模型能够考虑船位预测不确定性对船舶碰撞危险的影响。[结论]可以进一步保障智能船舶的海上航行安全。     

大风浪中航行系统的研究

此文针对船舶在大风浪中航行,提出一种新的航行系统。该系统从船舶在大风浪中运动机理出发,计算出船舶在大风浪中航行的运动谱,并建立耐波性综合评估方程,判断出船舶的航行安全状况。     

随机风浪下船舶航速自适应控制

船舶在航行过程中受到参数扰动及海浪因素等影响,导致航速控制的稳定性不好,提出基于自适应反演误差补偿的随机风浪下船舶航速控制方法。构建随机风浪下船舶航速控制约束参量模型,采用船舶姿态信息的实时调节方法进行误差补偿,结合船舶的航速参量进行位姿修正,提高船舶航行的稳定性。采用Kalman滤波算法进行船舶航速参量的融合处理,实现自适应优化控制。仿真试验结果表明,采用该方法进行船舶航速自适应控制的稳定性较好,输出航速参量的自适应调节能力较强,提高船舶抗随机风浪能力。     

大风浪中船舶安全航行方法探讨

本文指出了船舶在大风浪中航行应该事先做好的准备,分析了船舶在大风浪中航行时常见的几种情况,探讨了在大风浪中船舶航行的几种基本的操纵方法,提出了在大风浪中操纵船舶的注意事项。     

恶劣天气航线风险评估

为避免恶劣天气影响船舶航行安全,需要了解各条航线上天气与海洋状况给船舶带来的风险。本文通过船舶的抗风等级、在海浪中的谐摇与耐波性理论计算暴露在恶劣天气中的船舶的航行风险大小,选出最为安全的航线,为船舶在大风浪中航行方案的选择提供一个便于执行的技术标准与评估手段。     

大风浪条件下渤海海区重点船舶风险评估模型

通过对近年来渤海海区因大风浪引起的船舶重大事故进行统计分析,发现渤海海区近年来发生重大事故的船舶主要集中为5 000 t以下的散货船,由此提出渤海海区大风浪条件下应重点关注的船舶类型.根据风险分析理论和方法,建立了渤海海区重点船舶在大风浪条件下的风险等级,并根据专家问卷调查的形式得出相应的风险等级标准.据此,建立了使用模糊评判方法的大风浪条件下渤海海区应重点关注船舶的风险评估模型.该模型可为进一步研发基于电子海图平台的可视化船舶风险控制和管理辅助决策系统提供重要的理论依据.     

基于混合粒子群算法的船舶稳定性分析

随着我国船舶航运事业的兴起,对保持舰船航行的安全和稳定的要求越来越高。由于船舶航运事业面对的环境复杂多变,传统PID船舶稳定性能分析和控制方法难以对大型风浪引起的船舶摇晃运动系数进行有效分析,无法快速准确的对船舶随机横摇运动外扰力进行计算,不利于船舶航行安全。因此结合混合粒子群算法对船舶稳定性进行研究。首先对船舶航行过程中外扰动因素影响程度进行分析和计算,并设计了船舶稳定性检测和控制系统,从而达到提高船舶航行稳定性的设计目标。为验证该方法的有效性,对比传统PID船舶稳定性检测控制方法进行了仿真实验。实验结果表明,基于混合粒子群算法的船舶稳定性分析方法能够更好地对船舶航行安全、稳定性能和航行状态进行精准判断,保障船舶在复杂海洋环境中的稳定航行。     

舰船大风浪中航行最大允许航速计算模式研究

舰艇在大风浪中航行,当航向已定时如何确定最大允许航速是航海界关注的课题。本文采用CFD(计算流体力学)方法和耐波性理论相结合的新模式,分别研究了浪增阻、风增阻及螺旋桨推力损失的计算方法,给出了比较精确的舰艇大风浪航行时的船体负载。在此基础上,运用船—机—桨理论,解决了最大允许航速(轮转速)的求解问题。     

一种舰船实际航速的计算方法

在舰船航线设计、舰船机动等领域,舰船在不同海况下沿不同航向航行的实际航速计算都是一个关键性问题。在近岸、近海区域,舰船实际航速的计算涉及到海流计算、舰船在风浪中的失速计算、浅水失速计算等多个方面。本文通过分析影响航速计算的主要因素,给出了适用于舰船实际航速计算的具体模式。     

船舶作业时间百分数的计算与分析

从船舶在波浪中运动的机理出发，在船舶耐波性理论预报的基础上介绍船舶作业百分数的计算方法，并对船舶作业百分数进行了简要分析。     

冰区航行船层冰作用下的结构响应

船冰碰撞是一个复杂的动力学过程,如何得到碰撞中的冰载荷一直是船舶碰撞研究领域的热点之一.本文分别建立300000 t冰区航行船和层冰的有限元模型,基于弹塑性理论及非线性有限元理论,利用MSC.Dytran对其碰撞进行数值仿真,模拟了船首及层冰的接触碰撞过程,最终得到船冰碰撞过程中的碰撞力、船首结构响应、船航速变化及能量耗散等参数.分析船冰碰撞过程中的碰撞机理及特性,并对冰区航行船特别是其船壳提出结构加强的建议,为设计冰区航行船提供一定的参考.     

浅谈钢质有限航区海船船体构件尺寸的折减

钢质国内航行海船有限航区船体构件尺寸的折减方法，规范表述容易引起岐义，本文通过以单底海船实肋板的剖面模数计算为例，提出合理的规范折减方法。     

船舶内共振动力学行为的研究

本文考虑船舶横摇与纵摇的非线性耦合运动，采用摄动分析及数值计算方法，研究了船舶存在内共振时的非线性动力学行为。研究表明，船舶非线性运动的重要特征是响应不对称、调幅调相及饱和等现象，为揭示船舶在高海情下的倾覆机理奠定了基础。     

实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围.实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能.分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望.     

船舶在复杂海况下的实时运动仿真

给出一种工程实用的仿真方法，能实时地提供船舶在复杂海况下的动态响应数据，利用该方法所建立的运动仿真系统为研究和开发海洋工程动力定位技术提供了较好的调试环境，文中对两个不同算例的数值仿真结果，表明该方法对工程应用是可行的。     

单船动态风险评估模糊推理系统的设计与模拟

对在航船舶进行动态的风险评估,分析影响船舶安全航行的风险因素,构建了船舶风险评估模型,定义了各项风险因素的隶属函数,并参考专家经验建立模糊推理规则.按照建立的模型,在MATLAB平台上运用模糊推理系统构建风险评估系统,并应用该系统对在航船舶进行定量风险评估.实例证明,该系统能够合理地评估在航船舶的整体风险水平,为驾驶员决策提供参考,具有应用潜力.