基于支持向量机的船舶上层建筑纵向振动特性预报

根据支持向量机具有小样本学习、全局寻优和泛化能力强等特点,应用支持向量机对船舶上层建筑整体纵向振动固有频率进行预测。通过对船舶上层建筑整体振动特性的分析,以23条船的船舶主尺度、上层建筑的层数、类型以及上层建筑各层的长度、宽度和高度作为支持向量机的输入数据,上层建筑整体纵向振动固有频率实测值作为支持向量机的输出数据,建立了船舶上层建筑整体纵向振动固有频率的非线性回归模型。应用此模型对5条船的上层建筑整体纵向振动固有频率进行预测,预测值与实测值接近。这证明本文方法是可行的,为船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报提供了一种新思路。     

估算船舶上层建筑固有频率的新方法

确定船舶上层建筑固有频率是船舶上层建筑减振设计的重要内容。为提供船舶初期设计阶段应用,必须建立一个可靠的估算船舶上层建筑固有频率的方法。至今国外不少船级社和研究机构根据实测数据回归分析提出了一些估算方法,但因考虑的因素过于简单,预报精度都不太理想。 为改进估算方法,本文从理论模型研究着手,运用正交试验、回归分析等方法,提出了一个能考虑更多影响因素的估算船舶上层建筑固有频率的新方法,使预报精度有较大提高。     

船舶上层建筑整体纵向固有频率特性预报算法研究

为了提高船舶上层建筑整体纵向固有频率特性预报的精度,提出一种样本筛选与变权重的船舶上层建筑整体纵向固有频率特性组合预报算法。首先根据样本之间的相似性,选择与待预报点相关的船舶上层建筑整体纵向固有频率特性数据,然后根据采用多个算法从不同角度对船舶上层建筑整体纵向固有频率特性进行预报,最后采用证据理论对单一算法的权值进行估计,加权得到船舶上层建筑整体纵向固有频率特性预报结果,测试结果表明,本文算法的船舶上层建筑整体纵向固有频率特性预报精度高,克服了单一算法或者传组合算法的弊端,降低了船舶上层建筑整体纵向固有频率特性预报误差。     

船舶上层建筑涂料消耗控制方法

为控制船舶上层建筑建造成本,减少上层建筑建造中的涂料消耗,以某海洋工程上层建筑的涂装项目为例,对油漆用量进行统计,分析影响上层建筑涂料消耗偏高的因素,针对主要影响因素提出改进方案,实现船舶上层建筑建造成本的控制。     

上层建筑局部振动计算分析

随着对建造船舶的结构进行优化,船体结构尺寸余量很小,因此上层建筑很容易出现局部振动.本文采用有限元法和德劳LocVibs程序分别对上建区域结构进行固有频率计算以避免发生共振.     

多源辐射噪声对船舶舱室噪声贡献量研究

针对船舶舱室噪声频率高、频带宽的特点,运用统计能量法,对多源激励下上层建筑某舱室的噪声特性进行了分析研究,得到了不同类型的辐射噪声对舱室噪声的贡献量.分析结果表明:当舱室中安装有主要设备时,空气辐射噪声在该舱室噪声中占主要成分;当舱室中没有主要设备时,则结构辐射噪声在该舱室噪声中占主要成分.通过上述分析,可为船舶建造早期的设计工作及建造后期采取相应的减震降噪措施提供依据.     

40000dwt散货船设计阶段船体振动分析控制

在40 000 dwt灵便型散货船设计建造过程中,为了控制船体出现的有害振动,对船体总体振动、上层建筑总体振动及船体艉部局部结构进行了振动预报分析.对船体总体振动和上层建筑总体振动进行分析,避免与主机和螺旋桨激励发生共振;对于船舶艉部结构,重点关注上层建筑各层甲板工作和生活等重要区域的振动情况,采用结构有限元法分析各层甲板的振动特性,设计时通过调整局部结构刚度并保证一定频率储备来避免共振,为船体结构减振设计提供依据.本文给出了设计阶段船舶总体、上层建筑总体及局部结构振动计算分析方法和过程,可对船舶设计者提供有益的参考.     

船舶上层建筑完整性设计建造工艺

基于上层建筑完整性设计建造的成功经验,对船舶上层建筑完整性设计建造工艺进行研究。各船厂可根据自身的硬件条件和设备设施进行上层建筑的策划、设计和建造,并在完整性水平评估基础上进行持续改进,不断提高上层建筑中间产品完整性交付水平,从而提升船舶建造的生产效率。该研究为各船厂进行流程再造、实现上层建筑完整性设计建造提供技术指导。     

船舶上层建筑振动的最优控制分析

本文讨论了最优控制理论在船舶上层建筑振动控制中的应用。文中将船体和上层建筑简化为相应的船体梁和上层建筑梁模型，并将上层建筑梁的振动响应处理为支承激励下的响应。用模态分析法得到船体梁和上层建筑梁的动力特性（固有频率和固有振型），再用模态（振型）叠加法得到受控前上层建筑顶端的稳态动力响应，接着根据最优控制理论，设定目标函数，求解Riccati方程，得到主动控制力，将其作用在上层建筑梁的顶部，用模态（振型）叠加法得到受控后上层建筑梁顶部的稳态动力响应。以一条50000吨的油船为算例进行数值仿真，受控后上层建筑顶部的稳态振动位移减小了30％，可见最优控制在船舶上层建筑的振动控制中是可行的和有效的。     

4岛式半潜船的振动特性分析

4岛式半潜船的上层建筑处于边岛位置,结构瘦长且重心较高,虽提高了主甲板载货的空间利用率,但同时降低了上层建筑横向的刚度,在风浪及船上大型机械设备的激励下,易发生较大的横向振动,振动耦合性较强,影响上层建筑生活区的安全性和舒适性。对此,需在早期设计阶段对4岛式半潜船进行有限元分析。利用有限元方法,建立4岛式半潜船的三维数值模型,分析其振动的固有频率及模态,计算航行工况及定位工况下整船的速度响应,并优化上层建筑底部的强肘板。结果显示:4岛式半潜船振动的前6阶固有频率均可避开螺旋桨激励正常工况下的风险频率范围;在航行工况和定位工况下,上层建筑各甲板的速度加权值均符合船舶舒适性相关要求的标准限值;当加强上层建筑底部的肘板后,上层建筑各甲板横向的速度响应峰值可显著下降50%～60%,减振效果良好。为准确预报、优化4岛式半潜船的振动特性提供借鉴。     

多激励工况下重吊型半潜船振动特性

动态定位是海洋工程船舶的一种特别的定位方式。在动态定位工况下,船舶主推进器、可伸缩推进器和侧推进器同时运转,激励源增多,在周围水流的作用下,将较大的振动能量传递给船体,引起推进舱及上层建筑甲板产生较大的振动,严重影响船舶的舒适性。目标船为重型起吊船,在主甲板右舷处设置有5 000 t的起吊装置,在艉部配备4台主推进器,艏部配备2台侧推进器及2台可伸缩推进器。定位工况下,需同时开启这3种设备,船舶处于多激励状态,易引发上层建筑较大的振动。文章采用有限元方法,建立目标船的三维数值模型,分析了其振动的固有频率及模态,计算了多激励工况下整船的振动响应。结果显示:目标船自由振动的前6阶固有频率较低,均已避开各激励源的风险频率范围;多激励工况下,以可伸缩推进器和艏侧推器的激励为主,各层甲板速度响应的最大值出现在11 Hz附近,响应曲线出现多个峰值,振动耦合性增强,对加权值的影响增大,但最终均能满足舒适性相关的标准限值。     

基于有限元分析法的船舶上层建筑振动性能研究

上层建筑振动是影响船舶整体稳定性的主要因素,所以对其进行有效分析具有重要的现实意义。本次针对以往基于经验公式建立软件程序来计算上层建筑振动频率,存在精度不足的问题,提出一种有限元分析方法。利用有限元分析法进行船舶上层建筑振动性能研究主要分为两部分:先是选定船舶参数,利用利用Ansys软件进行上层结构有限元建模;后是对该模型进行求解,计算船舶上层建筑振动频率,实现振动性能研究,并与基于经验公式软件程序法进行对比,得出有限元分析法精度更高,结果更接近真实值。     

某油船局部振动分析与优化研究

针对船舶设计建造过程中,经常遇到的局部振动问题,结合某油船的结构设计,利用软件,对选取的上层建筑甲板室、尾部结构和机舱等部位的局部结构进行了固有频率的计算,并针对其中出现的频率储备不足等问题,进行了分析和优化研究,通过选择合理的加强方式,提高油船局部结构的固有频率,满足了相应频率储备要求,最终保证了实船良好的振动性能。设计过程中获得的经验和结论,可作为其他项目设计的参考借鉴。     

船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报方法研究

文章推导了船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报公式,将上层建筑整体纵向振动固有频率视为由上层建筑根部刚性固定在主船体上的剪弯振动固有频率和上层建筑根部弹性固定在主船体上的刚体回转振动固有频率两部分串联合成,重点研究了上层建筑刚体回转振动固有频率计算公式中等效刚性系数的取法,并对剪切振动固有频率计算公式进行了修正,给出了考虑弯曲振动影响的修正系数计算公式。采用三维有限元模型计算了6600TEU集装箱船、112000t油轮、35000t散货船、PANAMAX型油船、31000t散货船和12000t货船六条船的上层建筑整体纵向振动固有频率以及剪弯振动固有频率和刚体回转振动固有频率,并且得到了各条船的等效刚性系数,绘制了等效刚性系数曲线。以52000t大舱口货船为例,采用本文方法计算其上层建筑整体纵向振动固有频率,与实测值较为接近,证明文中提出的方法是可行的。     

某钻探船总体振动固有特性研究

为避免船舶共振情况的发生,采用三维有限元法对某钻探船进行了总体振动频率计算分析.借助PAT-RAN/NASTRAN软件建立整船三维有限元模型,结合船舶设计初期的重量重心分布直接分析计算.研究了钻探船全船固有频率与固有振型,将全船固有频率与船上振动激励源的激振频率进行对比分析,得到船体总振动固有频率储备系数.经计算,该船...     

船舶参数激励非线性随机横摇运动分析

研究了随机纵浪中船舶的参数激励横摇运动。将船舶初稳性高作为时变的随机参数激励,应用随机平均法和FPK方程,分析了船舶的参数激励横摇运动微分方程。考虑航速、船舶瞬时湿表面积及随机波浪,建立了船舶横摇幅值概率密度、概率分布函数及其均值的计算方法。以某渔政船为例,计算了不同航速时船舶随机横摇幅值的概率密度、概率分布函数及其均值。结果表明,参数激励谱峰频率为横摇固有频率的2倍时,发生主参数共振,船舶横摇严重,船舶倾覆发生的概率增加。     

船舶低速横甩机理研究

本文利用非线性振动理论研究了参数激励频率和波浪的强迫激励频率相同且等于艏摇固有频率2倍时的船舶1/2亚谐共振运动,揭示了船舶在低速航行、遭遇频率相对较高时,积累艏摇运动导致横甩发生的机理.     

数值计算在VLCC船上层建筑的振动特性研究

超大型原油船(VLCC)是一个国家非常重要的战略船舶,由于我国在VLCC船舶设计和制造方面起步较晚,与世界先进水平还有一定的差距。VLCC船舶的振动问题一直是船舶工业领域需要解决的重点,由于VLCC船舶的上层建筑质量大、体积大,与船舶产生的共振可能会引起严重的事故。本文针对这一问题,分别对VLCC和甲板上层建筑进行振动特性分析,重点研究了VLCC上层甲板的固有频率和振动变形,最后基于Ansys有限元仿真软件,对VLCC船舶的上层建筑进行振动特性仿真。     

船舶推进轴系纵横耦合振动响应分析

文章针对船舶推进轴系多质量、多弹性支撑的工程实际结构,运用有限单元法,基于带弹性支撑、集中质量的纵横耦合振动梁单元的非线性刚度矩阵及质量矩阵,建立了结构有限元动力学分析模型,计算了其动态响应位移及幅频特性曲线,并对响应结果进行了分析;由于纵横耦合振动存在着较强的耦合作用,其动态响应位移比无耦合作用下的位移大,在频域上有更多的激励频率分量;因此,在设计时系统的固有频率不仅要避开激励频率,同时要避开纵、横激励频率的线性组合;文中还研究了在不同激励力幅值和不同激励频率下船舶轴系耦合振动的非线性响应的影响规律。计算分析结果对船舶推进轴系的设计具有一定的指导借鉴意义。     

船舶超谐共振响应运动

由于船舶阻尼系数和恢复力矩的非线性，船舶大幅运动时横摇和纵摇耦合。各类船舶的纵摇固有频率接近横摇固有频率的两倍，存在基于动力学理论的2；1的内共振关系。本文考虑大幅波浪激励，建立了船舶横摇与纵摇耦合的非线性运动方程，针对纵摇和横摇频率存在2：1内共振关系以及波浪遭遇频率Ω等于1／4倍纵摇固有频率，采用多惊讶方法，求出了运动方程的摄动解，得到了横摇与纵摇超谐运动的时间历程响应，分析了产生超谐共振的条件。研究表明，在大幅波浪激励下，船舶将出现超谐共振响应，其运动特征是：横摇运动和纵摇运动均为两个不同频率谐波的迭加。横摇响应包括波浪遭遇频率谐波和横摇固有频率谐波；纵摇包括波浪遭遇频率谐波和纵摇固有频率谐波。两个谐波响应的迭加，使横摇和纵摇运动响应显著增加，并且横摇运动不再左右对称，针对算例进行了超谐运动响应计算，计算结果与本文的理论分析结论完全吻合。