小水线面双体船阻力预报研究

小水线面双体船(SWATH)船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而其静水阻力预报是其水动力性能预报的重要内容.本文应用船舶计算流体动力学(CFD)技术并结合传统的阻力估算方法,开发了一个SWATH船型阻力数值预报集成软件系统.为了验证该系统的有效性,将其应用于一SWATH船型的总阻力和有效功率计算,并将计算结果和现有的船模试验结果进行了比较.结果表明,本文所开发的SWATH阻力预报系统可以很好地预报SWATH船型阻力随航速的变化规律以及阻力曲线峰、谷点的位置;在傅汝德数小于0.45的速度范围内,计算得到的总阻力和试验结果吻合良好.     

大方尾三体船型阻力及航态预报

现代船舶无论是单体船型还是多体船型,方尾都得到了广泛的运用,尤其对于三体船型,其多为喷水推进系统,船型设计时主体大多采用了较大方尾的设计。方尾船型在航行过程中,方尾后流场及出水情况随航速不断变化,这也一直是方尾船型阻力预报过程中的重点与难点。基于改进后的近场兴波方法,并对方尾后区域采取特殊处理,结合近水面网格快速划分的方法,对方尾船型的兴波阻力及航行姿态进行预报。得到不同航态下湿表面积后,预报船体总阻力。结合经验公式对低航速下的方尾静水力进行估算。以具有较大方尾的某三体船型为例进行计算,并将计算结果与实验值及部分软件参考结果进行对比,证明了理论方法可行有效。     

快速估算航速的方法及软件实现

研究一种快速估算航速的方法,并基于该方法开发估算软件NEPTUNE,用于船舶方案设计阶段快速预报航速,提高设计效率。阻力估算采用基于母型船的二因次法,螺旋桨设计采用基于MAU图谱的最佳直径和限制直径螺旋桨设计。通过算例对该方法及软件进行验证,航速误差小于0.2 kn,能够满足方案设计阶段航速估算的要求,具有一定的实用价值。同时,统计了71型船的模型试验数据,回归了相关补贴计算公式,并量化了螺旋桨的转速余量。     

船舶综合性能预报系统

从船舶航速预报、耐波性能和操纵性能预报的市场需求出发,分析了国内外船舶综合性能预报的现状,详细介绍了由上海船舶运输科学研究所承担,中国船舶工业集团第708所、中国船舶重工集团第702所参加开发的船舶综合性能预报系统(SPPS1.0)。该预报系统首次将计算机网络技术、母型船航速预报技术和优良船型水动力试验动态数据库有机结合起来,并应用耐波性理论、操纵性理论,建立起依托互联网,面向船舶行业,实时远程预报船舶性能的共性技术平台;开发的系统软件有效解决了数据库中核心技术资源的保密性和全行业共享应用的矛盾,具有良好实用性和预报指标的先进性。     

大型运输船舶快速性能回归分析研究

基于450条大型运输船舶的船型子样及其快速性能试验数据,应用多元统计回归分析方法,分段研究了大型运输船舶的阻力系数与自航因子的快速估算策略。通过不同船型自变量方案组合的对比分析,得出了影响大型运输船舶快速性的主要船型参数,进而得出了两套阻力系数与自航因子的统计回归表达式,并通过实例验证其正确性。研究成果可用于大型运输船舶的航速快速预报,也为大型运输船舶的快速性能优化指明了方向。     

内河船舶航速预报及能效评估软件开发

随着船舶行业的不断发展和能效指数概念的推行,迫切需要研发一种计算软件来快速评估船舶能效。文中采用修正的艾亚法进行船舶有效功率估算、基于图谱法进行螺旋桨的设计及推进性能计算、进行船舶航速预报及能效评估,并基于C++开发平台,开发了内河船舶航速预报及能效评估软件。结果表明,该软件使用方便、运算快速,具有良好的实用性。     

赤水河机动驳新船型快速性能试验研究

根据“赤水河航运新船型研究”科研项目的要求，研究并设计出赤水河航运的新船型。对设计的新船型进行了快速性能试验，同时选定了赤水河现有的1艘优秀机动驳作为对比船进行快速性能试验。两船试验结果对比表明新船型的阻力性能、推进性能优于对比船。在相同主机功率条件下，设计船的预报航速高于对比船。     

双艉船推进因子及其实船相关分析

双艉船型是目前应用于长江及内河各水系的快速性节能优秀船型。在实船航速预报、螺旋桨设计中需要较准确地估算其推进因子。本文对双艉船推进因子模型系列试验图谱进行了回归分析，给出了回归公式。并根据实船试航结果对用系列图谱计算的有效功率和推进因子进行了相关分析，表明用图谱计算结果来预估实船快速性是可靠的。     

小水线面双体船(SWATH)优化设计及数值方法

介绍了基于阻力最小的小水线面双体船主尺度优化方法,引入逐步二次回归的优化思想,结合可变误差多面体算法和乘子法,形成了独特的优化算法.开发了阻力计算和主尺度优化程序(SWATHRES和SWATHOPT),根据输入的主尺度及优化变量约束,程序内确定给定几何表达的主体和支柱船型,在指定的设计航速下,计算输出阻力最小的优化船型及相应的阻力曲线.计算表明:该系统可用于SWATH阻力预报和方案设计阶段的主尺度选型.     

双尾鳍客船线型优化试验研究

对设计航速在Fr=0.28～0.35之间、船型基本参数在L/B=5.5～6.0,B/T=3.5～4.0,CB≈0.55范围的方尾双浆快速客船船型,进行了一系列线型优化试验工作。通过对主船体的优化、球艏的优化及双尾鳍的优化,开发成功了低阻节能的方尾、球艏、外旋浆双尾鳍快速客船船型。其较优化对象在设计航速时可降低功率10%以上,而在稍低些的航速下可降低功率30～40%,与常规人字架Taylor船型相比可降低功率20～25%,与国内同类优秀双尾鳍船型相比,功率可降低10%左右。通过球艏估化研究,提示快速客船宜采用8～12%面积比的球艏,由此可降低剩余阻力15～20%,又不会招致低速时过大的阻力增加。在尾鳍的优化研究中着重研究了尾鳍形状与螺旋浆旋向的影响,取得了重大突破,揭示了随着航速的增加,切向伴流分量逐渐向有利于外旋桨的方向变化,对快速客船已能设计出适合于外旋桨并有最佳快速性能的双尾鳍船型。     

Development of a hull form definition tool with a related knowledge-based advisory system

The development of a parametric hull form design system utilizing combined knowledge-based and objectoriented methodologies, approaches, and techniques is the major purpose of this research. One objective was the development of a powerful, intuitive, and parameter-based hull definition system with a related hull definition advisory system that would provide useful and necessary advice to the user. Object and knowledge modeling activities were conducted during the analysis and design stage to facilitate the implementation of a hull design program and advisory system. The hull design system includes the generation of a geometric model from a process of aggregating simple user-selected shapes representing different boundaries. Design involves the capability to vary simple parameters such as entrance angles, length-breadth ratios, and radii to define local and general surface geometries. Hydrostatic calculations are included for analysis; results are referred to an advisory system for evaluation and the determination of the acceptability of parameters and analysis results. The advisory system includes a knowledge bases consisting of hull form databases, results of the statistical analysis of data, design parameter constraints, and expert knowledge acquired from designers, reference materials, and technical reports. Use of the design tool with the advisory system results in the rapid generation of hull forms and associated design evaluations. Flexibility in decision making results from the separation of the design system from the advisory system. The independence of the two systems allows for a wide range of user experience with experts using the design tool with minimal reference to the advisory system. On the other hand, the expertise and knowledge stored in the advisory system is fully available to inexperienced designers and users.     

Studies on the optimization of stern hull form based on a potential flow solver

A hypothesis of the minimum energy of secondary flow, suggested by Bessho, is introduced here. According to this hypothesis, it can be expected that hull forms having frame lines with a minimum energy of secondary flow show less form drag. In the first part of this article, secondary flow energy is evaluated for the cases with and without a free-surface effect, and Bessho’s hypothesis is confirmed for practical hull forms. Then optimization methods for the stern hull form are suggested, in which a nonlinear optimization technique is introduced. Numerical examples are given for a practical tanker hull form and a practical container hull form. From these studies, the suggested optimization method can be confirmed as a simplified and practical design method to the select frame lines of stern hull forms.     

智能船舶技术和无人驾驶技术研究

智能船舶概念的兴起以及智能船舶技术的日益发展,已使船舶智能化成为全球航运的大势所趋。文中结合中国船级社今年3月正式发布的《智能船舶规范》,具体介绍了智能船舶技术的六大功能模块(智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台)的主要功能、技术要求,以及实现无人驾驶技术的主要功能和实现难点,对相关技术人员依据《智能船舶规范》进行设计、制造智能船舶方面具有一定借鉴作用。     

船体外板水火成型工艺参数预报系统设计与实现

为解决船体双曲度外板水火加工成型自动化问题,设计了船体外板水火成型工艺参数预报系统,并得以实现.该系统针对船体外板的设计和生产加工需要,设计了船体外板精确展开计算、水火弯板变形规律数学模型、船体外板水火加工焰道布置优化,船体外板加工用见通数据计算、与Tribon系统的集成连接、系统工程数据库等功能模块,根据系统结构设计流程,应用Visual Basic6.0软件开发了船体外板水火成型工艺参数预报系统.     

船体生产设计中TRIBON系统的应用

分析TRIBON系统的几个主要应用模块的功能,结合船体生产设计中某分段建模,介绍TRIBON系统在船体生产设计中的应用,认为TRIBON系统可综合使用于详细设计和生产设计,其二次开发接口的开发应用可提高设计效率。     

多学科设计优化技术在船舶初步设计中的应用

首先阐述了船舶的设计过程,指出传统的船舶初步设计是一种串行的设计模式,即是先确定主尺度,然后根据主尺度确定船型.这种设计模式通常只能得到一个满足各指标要求的可行解,而得不到全局最优解.将多学科设计优化技术(MDO)应用到初步设计阶段,将主尺度的确定与船型变换并行考虑,使主尺度的确定充分利用后期船型变换的信息,可实现全局最优的设计.最后,本文以油船的优化为例进行了验证.     

基于综合航行性能最佳的大型船舶船型参数的一种设计方法

本文提出了一种在复杂航态条件下基于船舶综合航行性能最佳的船型参数确定方法,编制了计算软件.大量计算结果表明:软件运行稳定性好、可靠性高.使用该软件能方便地得到各设计变量的航行性能综合最优可能性分布函数,该函数直观地反映了船舶最佳综合航行性能随单个设计变量的变化规律,为解决设计变量间对于性能综合贡献量化比较和船舶多航态情况下船舶综合航行性能最佳的船型参数确定提供了一种具有实用价值的方法;为船舶设计方案的综合评估、船舶参数的综合决策和提高船舶设计效率准备了条件.     

参数化的船型设计方法

根据特征参数和特征线,生成光顺的船体线型是造船工作者梦寐以求的目标。基于光顺曲线的参数化设计,提出了参数化的船型设计方法。该方法可根据特征参数和特征线快速开发出具有优秀航行性能的、光顺的船舶型线。设计实例表明了该设计方法的可行性。     

Scantling optimization based on convex linearizations and a dual approach—Part II

The development of the LBR-5 “Stiffened Panels Software” is included in the development of a new design methodology to ease and to improve preliminary studies of naval structures and floating hydraulic structures. It allows, as of the first draft, an optimization of the scantling of the structure's constituent elements. The ultimate target is to link standard design tools (steel structure CAD, hull form, hydrostatic curves, floating stability, weight estimation, etc.) with a rational optimization design module and a minimum construction cost (or minimum weight) objective function. It is developed to be a user-oriented tool. The optimization module is composed of three basic modules (OPTI, CONSTRAINT and COST) and a group of sub-modules (in external databases). Among these the user selects a set of relevant sub-modules (i.e. geometrical and structural constraints). Since the present optimization deals with least construction costs (as objective function), and uses an explicit objective function (not empirical), the user must specify labor costs (unitary material costs, welding, cutting, etc.). This paper is the second part of a series of two articles. The previous paper focused on the ‘Module-Oriented Optimization’ methodology and on the rational constraints (Rigo, Marine Structures 2001). This paper presents the optimization algorithm based on convex linearization and a dual approach (OPTI module). It also includes the optimization of a FSO unit as a detailed example.     

一种新型船舶机舱训练中心的构造方案

本文介绍了利用先进的信息技术构建起来的、以教学训练为目的的、将网络技术和计算机辅助教学方法集成到传统的机舱控制系统中而构建成的一种新型自动化机舱监控系统.