一种舰船推力测量装置的结构和电磁兼容性设计

设计了一种利用推力传感器测量舰船推力轴承块的压力进而计算出螺旋桨推力的装置.其设计包括系统结构设计和系统电磁兼容性设计.系统整体结构包括推力传感器（感测推力大小,转换成电信号;其中4只测量正车推力,2只测量倒车推力）、传感器级联箱（信号传输及偏载误差调整）和推力显示仪（数据采集和显示）.系统采用整体电磁兼容性设计,抗干扰能力强、可靠性高.推力传感器采用轮辐式结构,突破了薄式小体积、高精度、大量程高过载、耐潮湿及长寿命等关键技术.推力显示仪针对舰船实际情况,实现了数据采集和实时监测功能,数据采集精度达0.2%等级.系统通过了船用环境试验及电磁兼容性试验,且裕量明显,能够安全、稳定、可靠地运行于舰船上.     

基于单波束仰扫回波信号强度处理的船舶吃水检测技术

针对内河船舶超吃水引发的船舶安全问题,提出单波束声呐在水下仰扫,对目标船舶回波信号的强度值进行处理并滤除干扰误差,测量内河船舶动态吃水值的检测方法。采用自适应阈值法甄别仰扫单波束声呐发射到船底的回波信号,利用中值滤波滤除回波信号异常数据得到单波束声呐到目标船舶底部的距离,用测深传感器测得的水深值减去此距离得到船舶的实时吃水值。对不同吃水值的模拟船舶进行吃水测量实验,结果表明:该系统能够较为准确测量船舶吃水值。     

双边滤波技术的船用导航传感器干扰信号抑制研究

船用导航传感器干扰信号处理一直都是船舶通信领域的热点问题,当前干扰信号抑制方法由于滤波环节较为落后,导致处理后信号误码率较高,设计双边滤波技术的船用导航传感器干扰信号抑制方法。构建船用导航传感器信号模型,计算信号噪声比、干扰噪声比。使用双边滤波技术对采集到的干扰信号进行滤波处理,并使用BOC原理对其展开调制。构建仿真实验环节对此方法使用效果展开分析,实验结果表明,此方法可有效控制信号误码率,提升导航信号可靠性。     

平行导线磁场对点阵式霍尔电流传感器测量准确度的影响分析

针对研制的点阵式霍尔电流传感器工程应用中的抗干扰能力及安装要求问题,基于点阵式霍尔电流传感器模型和应用环境,建立平行导线磁场对霍尔电流传感器测量准确度影响的计算模型,提出该情况下传感器测量准确度的计算方法,发现传感器测量准确度与点阵个数、点阵半径、干扰源电缆与被测电缆的距离、干扰源电流与被测电流之比值大小有关。理论计算和实验结果都显示了算法的正确性和实用性,该算法对传感器的设计及安装具有指导意义。     

一种激光测距装置的设计与实现

针对目前舰船横向航行补给时两舰距离测量方法,通过激光测距技术研究,设计了一种船用激光测距装置.详细介绍了其工作原理、结构设计和软件设计,并对其传感器信号融合处理关键技术进行了攻关与验证,解决了距离索测量时无法连续自动提供距离及其变化速率信息的问题,为舰船航行补给和靠离码头安全操纵提供保障.     

基于渐消记忆自适应滤波的船舶动力定位算法仿真

由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立.为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号.采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作用下降,旧测量值的影响随着计算步数的累积而相对提高,这是引起滤波发散的主要原因之一.文章针对船舶动力定位系统中使用常规的Kalman滤波而存在的模型不精确、 不能准确表达系统噪声和测量噪声等问题,采用渐消记忆自适应滤波估算低频运动信息,在状态估计算法中引入渐消记忆因子,减小旧测量值对状态估计值的影响权重,从而增大新测量值的作用;并根据滤波发散判断准则,选择适当的渐消记忆因子值来抑制滤波器的发散,使控制器输出较为平稳,从而降低推力系统不必要的能耗.仿真实验表明,所设计的自适应滤波器的收敛性、跟踪性优于常规的Kalman滤波,有效地提高了系统的定位精度和稳定性.     

基于渐消记忆自适应滤波的船舶动力定位算法仿真（英文）

由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立。为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号。采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作用下降,旧测量值的影响随着计算步数的累积而相对提高,这是引起滤波发散的主要原因之一。文章针对船舶动力定位系统中使用常规的Kalman滤波而存在的模型不精确、不能准确表达系统噪声和测量噪声等问题,采用渐消记忆自适应滤波估算低频运动信息,在状态估计算法中引入渐消记忆因子,减小旧测量值对状态估计值的影响权重,从而增大新测量值的作用;并根据滤波发散判断准则,选择适当的渐消记忆因子值来抑制滤波器的发散,使控制器输出较为平稳,从而降低推力系统不必要的能耗。仿真实验表明,所设计的自适应滤波器的收敛性、跟踪性优于常规的Kalman滤波,有效地提高了系统的定位精度和稳定性。     

基于信息融合的实时数据处理方法应用

文章以实际工程背景为出发点,以提高某指挥控制数据处理系统的处理效果为目的,在对当前已有的数据处理方式、方法深入剖析的基础上,综合运用多传感器信息融合技术、多目标跟踪技术、Kalman滤波技术等多种数据处理方法设计了一套改进的数据处理系统。解决了多传感器跟踪同一目标时,因各传感器精度、数据采样率不同而造成的航迹混乱的现象;解决了飞机编队起飞、大空域机动、空中编队和交叉飞行等复杂状态下的跟踪、态势综合、指挥控制、实时测控引导问题;应用系统设计包括系统体系结构与处理流程、多传感器融合算法模型、多种滤波算法、实测数据仿真和实际系统应用等问题。     

计程仪电磁传感器水下检测方法研究

计程仪电磁传感器安装于舰艇底部,当传感器处于水下状态时,电极导线腐蚀受损等故障难以通过正常方法进行检测。采用双极性脉冲法实现电导测量,同时进行阻抗测量、模拟传感器信号与测量传感器信号相结合的方法,达到了检测传感器的目的。     

海洋工程船推力分配策略

阐述一种处理全回转推进器之间水动力干扰问题的方法。推力分配策略以能量消耗低、首向最优、推力误差小、最小化推进器最大推等为目标建立优化函数,综合考虑到推进器物理条件限制而设置动态推力区域,考虑到全回转推进之间水动力干扰而采用在推力禁区内限制推进器最大推力的方法。最后使用序列二次规划解决以上问题。仿真结果表明,限制推进器禁区内最大推力的方法降低了能量消耗,减少了推进器机械磨损,对于推力分配策略选取是一种合理有效的选择。     

动力定位系统推力能力曲线计算分析

推力能力曲线与传统的动力定位能力评估结果不同,它显示着动力定位作业控制时推进系统的推力可执行域。文章通过对动力定位系统仅在力矩平衡约束下的最大推力进行求解,计算了推力能力曲线,并结合相关算例对推力能力曲线的应用进行了分析研究。研究结果表明推力能力图线尽管对于环境载荷的估算依赖很小,但对动力定位能力仍有着很好的反映。而且在动力定位作业控制时,它不但能反映动力定位系统当前的工作状态,同时对可能出现的一些临界状态做出预判,给动力定位系统操控人员提供很好的指导建议。     

结合功率管理推力分配策略研究

由于动力定位对船舶的推进能力要求比较高,所以采用动态性能更好的电力推进方式已经成为了动力定位船舶的优先选择。对于电力推进船舶来说,推进器是其最大的负载,以起重船为研究对象,除了推进器以外,船上还有起重机和绞锚车等大功率负载。当船上其他大功率负载突然启动或者工作在风浪较大的环境时,会造成整个船舶电网功率波动较大,影响整个船舶电网的稳定性。文章提出自适应组合推力偏置结合功率管理分配方法,当船舶电网功率波动较大时,释放偏置的推力,降低整个船舶电网的功率波动,有助于增强电网的稳定性。     

On the axial force induced on a duct by a propulsor

The axial force induced on a duct (duct thrust) which surrounds a propulsor is, by means of an energy conservation argument, expressed in terms of the thrust and power of the propulsor and the kinetic energy losses per unit of time of the propulsor and the duct. Emphasis is put on the linear theory of an axisymmetric ducted actuator disk, where it is shown that the work done by the duct thrust is equal to the extra work done by the actuator disk when it is surrounded by the duct. This simplified model gives more insight into the interaction between the propeller and the duct and on the limits of linearization.     

船舶推进轴的推力轴承特性分析

Thrust bearing is a key component of the propulsion system of a ship. It transfers the propulsive forces from the propeller to the ship’s hull, allowing the propeller to push the ship ahead. The performance of a thrust bearing pad is critical. When the thrust bearing becomes damaged, it can cause the ship to lose power and can also affect its operational safety. For this paper, the distribution of the pressure field of a thrust pad was calculated with numerical method, applying Reynolds equation. Thrust bearing properties for loads were analyzed, given variations in outlet thickness of the pad and variations between the load and the slope of the pad. It was noticed that the distribution of pressure was uneven. As a result, increases of both the outlet thickness and the slope coefficient of the pad were able to improve load bearing capability.     

轴-艇耦合系统的力传递特性分析

螺旋桨与水下伴流场产生的脉动激振力是潜艇振动的一个重要激励源.潜艇的主要结构是推进轴系与壳体耦合结构,螺旋桨产生的激振力通过轴系经尾轴承、中间轴承及推力轴承作用于艇体激起艇体振动.目前降低轴系引起外壳体的振动有降低螺旋桨的脉动激振力和改善轴系与壳体之间的减震装置2种方法.在降低螺旋桨脉动激振力较困难的情况下,研究激振力经轴系传递到壳体的路径,就对改善减震装置、降低壳体振动有重要意义.     

动力定位系统舵桨组合推力分配研究

针对船舶动力定位系统推力分配中舵桨组合的推力建模及优化分配问题,将舵桨组合的非凸推力区域转化成4个凸区域,采用切换控制理论把非线性最优化问题转换为线性最优化问题。将舵、桨组合起来进行推力建模,以最小推力、舵角变化和推力误差为优化目标,对推进器的推力变化率、舵角变化率、推力误差范围和推力大小作了约束,采用多边形的方法把推力范围约束转化为线性不等式约束,基于总功率与总推力误差在不同推力区域设计了切换逻辑,实现了在不同的推力分配器中的切换。实船试验结果表明舵桨组合推力模型及推力分配策略是切实可行的,满足了推力分配的要求,在配备舵的动力定位船上具有良好的应用前景。     

复合材料螺旋桨弯扭耦合刚度特性分析

[目的]复合材料螺旋桨的弯扭耦合变形程度反映了桨叶的刚度特性,而桨叶刚度特性又与其水动力性能存在一定的相关性,将从刚度的角度对复合材料螺旋桨的纤维铺层进行优化设计.[方法]首先,以DTMB 4383复合材料螺旋桨为研究对象,基于复合材料螺旋桨流固耦合自迭代算法,构建桨叶弯扭刚度数值计算方法;然后,分别在桨叶铺设单向碳纤...     

导管空气螺旋桨的设计方法

简要介绍了导管空气螺旋桨的类型,基于动量理论、叶素理论和涡流理论阐述了加速型导管空气螺旋桨的设计方法,给出了一个基于该设计方法的设计实例,并将该设计方法的计算结果与试验结果以及其他方法的计算结果进行分析比较,计算结果与试验测量值吻合较好,进一步验证了该方法的可行性。     

湍流中螺旋桨激振力宽频谱及参数影响研究

针对螺旋桨在湍流中的非定常激振力问题,文章介绍并推导了相关性法,在相关性法的基础上,重新定义了湍流速度相关性公式,并考虑了螺旋桨抽吸作用导致的湍流涡拉伸变形的影响,引入了拉伸系数ax,ay和az,推导了新的螺旋桨激振力宽频公式。同时,使用了十桨叶螺旋桨模型,分别采用相关性法和改进后的相关性法对其进行了计算并与试验值进行对比,发现改进后的相关性法能较好地预报螺旋桨激振力宽频谱,特别是在叶频处能与试验值符合较好。最后,在此基础上,研究了螺旋桨转速n、湍流积分尺度Λ和螺旋桨桨叶数N等参数对螺旋桨激振力宽频谱的影响。     

舰船弹性支撑推力轴承抗冲击特性研究

推力轴承传递的螺旋桨动态激励力可激发船体结构振动,是舰船重要的机械噪声源。采取弹性支承方式可降低推力轴承引起的噪声,但在受冲击载荷作用时,弹性支承的变形会导致推力轴承与轴系之间产生相对位移,从而影响轴系运行安全。为分析弹性支承推力轴承的抗冲击性能,建立了推进轴系及弹性支撑推力轴承和主机耦合模型,采用仿真分析的方法研究推力轴承的冲击响应。分析结果表明推力轴承的相对位移响应较大,近似等于最大许用位移值,通过改变隔振器刚度、支撑轴承刚度与位置等措施,可使推力轴承的相对位移响应满足舰船设备抗冲击要求,并改善轴系受力状态。