海浪中船舶运动的可视化技术

介绍了船舶在海浪中运动的可视化技术。给出了可视化设计过程的流程图，并讨论了建立船舶模型的可行方法和三维波浪模型的数学模型，以及如何应用OpenGL函数库来生成船舶在海浪中运动的动画。在讨论可视化技术时，使用了具有平台独立性的OpenGL图形库。     

六轴船摇模拟转台及其方位稳定跟踪模型

为了缩短舰载稳定平台类产品的研制周期,降低开发成本,方便实验研究,提出一种新型的六轴船摇模拟转台系统.从系统的组成、结构和各模块的功能角度,叙述系统实现的用途和相关性能指标.在上台体的平台台面上安装光电传感器,通过分析该转台中的坐标系及其相互之间的关系,利用坐标变换的方法详细推导了,当下台体模拟船舶在海浪中的摇摆运动时,光电传感器瞄准线实现方位稳定跟踪的数学模型.通过对仿真结果的分析,验证了所建模型的正确性.     

船舶储能系统的硬件在环仿真验证方案

为了解决船舶储能系统的数学仿真置信度完全取决于数学模型的建模,仿真运行效率受限于计算机性能等问题,基于RT-LAB实时仿真平台,建立配置了船舶储能系统的船舶直流综合电力系统的实时仿真模型,根据所建船舶储能系统实时仿真模型,完成了船舶储能系统硬件在环仿真方案测试,可为后续的船舶综合电力系统测试提供可靠提供有效平台。     

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。     

船舶旋回时的横倾

船舶旋回过程中的横倾是影响船舶安全的重要因素.为了研究重心较高的船舶在旋回过程中的横倾,文章根据分离型建模思想,建立了考虑船舶横倾的船舶运动数学模型,并利用MATLAB仿真软件仿真了船舶旋回运动,仿真结果与实验结果基本一致,说明模型正确.利用此模型对船舶旋回运动研究结果表明:船舶横倾角与GM值、船速和舵角有关;船舶旋回时应适当控制船速以减小横倾角,GM值较小的船舶还应控制船舶旋回时的舵角,从而保证船舶安全.     

欠驱动船舶运动数学模型精度及应用问题分析

船舶运动数学模型是船舶运动控制研究领域的核心。模型的精确性对控制算法的验证有很大的影响。当船舶运动模型精确性较差时,设计算法在实船应用时会出现较大误差。目前有多种经典船舶运动数学模型被广泛使用。针对不同的研究问题,研究人员应该考虑选择的运动数学模型是否合适。因此,本文以大连海事大学"育鲲"轮为研究对象,分别建立了Nomoto模型、非线性响应性模型以及MMG模型以对比其精确度。另外,本文以上述模型为核心进行了Z型实验和旋回实验。通过与实船实验对比,本文建立的MMG模型精确度高达97%,可以作为船舶运动控制研究的标准模型。     

单点系泊下船舶的运动数学模型

随着海洋开发的深入,海上作业越来越多,研究单点系泊下船舶的运动模型并分析其运动规律,能有效控制环境干扰力对船舶运动的影响。本文通过建立单点系泊下船舶的运动数学模型,利用Maya建立船舶模型,以及利用Unity3D搭建虚拟环境来实现船舶的运动仿真。仿真结果验证了所设计控制器的有效性。     

阵列天线绕射场求解的数学模型

为了缩短阵列天线绕射场求解的计算时间,提高船舶海上通信的能力,提出阵列天线绕射场求解的数学模型设计。基于阵列天线绕射场局部坐标系的建立,求出船舶阵列天线绕射场的绕射点坐标,根据船舶阵列天线绕射场上的点,构建了船舶阵列天线的绕射场分布模型,完成船舶阵列天线绕射场结构模型的建立;通过船舶阵列天线绕射场绕射系数的计算,实现阵列天线绕射场的数学模型设计。仿真实验结果证明,阵列天线绕射场求解的数学模型与理论模型相比,阵列天线绕射场的求解时间更短。     

船舶冰区航行动态建模

冰区航行船舶操纵仿真训练平台的建立,可完善现有航海操纵模拟器的操船训练功能。针对船舶冰区航行特点,运用微元法建立船舶冰区航行动态数学模型,并将该模型加载到航海操纵模拟器的平台开发中。利用微元法对船舶与冰层接触部分进行分析研究,得出船舶纵向、横向和垂向3个方向上冰层对船舶的冲击速度,从而得出船舶各个方向上受到冰块冲击力的大小,并将其加入到分离型船舶操纵运动数学模型中。通过对给定船型进行旋回仿真实验,实验结果表明本文建立的船舶冰区航行运动数学模型的误差在20%以内,可以应用于现有的航海操纵模拟器开发应用当中。     

波浪影响下船舶横摇运动的时间序列预测数学建模研究

在波浪的影响下,常规的船舶横摇运动时,没有建立横摇运动的模型,降低了预测的精度,不能有效地减小船舶的横摇,存在船舶耐波性较差的问题。当前方法进行船舶横摇运动的建模时,不能减小船舶的横摇,降低了船舶的耐波性。提出一种基于时间序列预测的船舶横摇运动数学建模研究方法。该方法建立波浪扰动船舶横摇运动模型,依据随机的过程理论,求出空间上某固定点波浪倾角的数学模型,依据横摇运动模型得出横摇运动的数据。对船舶横摇运动进行时间序列预测克服了传统方法存在的弊端,运用时间序列的分析方法建立AR模型,应用于船舶横摇运动的时间序列的预测,减小船舶的横摇性,提高了船舶的耐波性,完成对波浪影响下船舶横摇运动的时间序列预测数学建模的研究。实验的结果表明,利用该方法能有效地减小船舶的横摇,提高船舶的耐波性。     

高速单体船推进和操纵智能控制联合仿真

文章建立了高速单体船推进和操纵系统的数学模型,并在MATLAB/Simulink平台上建立了相应的仿真模型,实现了高速单体船推进和操纵的联合运动仿真;在仿真过程中,文中使用了模糊控制器和粒子群优化的PID控制器分别对推进和操纵系统进行了控制;仿真结果表明:高速单体船的平面运动过程被比较客观地反映出来,同时两种智能控制方法的控制效果很好,使得在航向控制时,不仅超调量小,而且稳定性好.文中的研究为船舶推进和操纵同时考虑的动态综合分析提供了一种评判优劣的平台;同时这种联合的带智能控制的方法也为船舶初步设计时的综合分析提供了一种参考.     

舰载捷联式猎雷声纳基阵数学平台的建立与仿真研究

分别建立猎雷声纳基阵在舰艇作摇摆运动、荡运动及摇摆引起基阵线位移情况下的基阵伺服系统转角指令信号与指向控制信号、艇运动姿态角变换关系的数学平台模型并进行计算机仿真验证；仿真结果证明所建平台模型的准确性，为“捷联式”猎雷声纳基阵建立稳定平台和控制稳定系统的实现提供了理论依据。     

船舶运动的极短期预报试验

利用自回归模型对船舶运动进行了预报试验研究。试验结果表明,对于直升机稳定平台补偿控制系统来说,由于只需要对船舶未来极短时间内的运动进行预报,所以基于自回归模型的预报方法能满足系统的实际要求,是一种简单、可行的方法。     

船体大面积换板变形分析

船舶市场日趋繁荣的今天,船舶修造过程中变形控制一直是业界关注的问题之一,尤其是船体结构的大面积换板。文章主要从工程实际控制及焊接方面阐述船体构件在大面积换板过程中的变形问题,并通过实例分析从而探讨防止过大变形的措施。     

船舶类型及吨位因素对船舶系缆力的影响

船舶因素对船舶系缆力的影响主要包括船舶吨级、船舶载量、船舶类型。通过模型试验研究船舶吨位、船舶装载量及船舶类型对船舶系缆力的影响。得到的船舶系缆力随上述因素变化的一般规律可供工程设计参考。     

船舶初稳性安全余量的求解

利用船舶原理、船舶破损稳性规范标准、船舶在波浪中的运动理论及船模试验数据结果，综合分析并提出了基于最小许用初稳性基础上求解船舶初稳性安全余量的方法。     

电磁兼容性船模预测在电波暗室内的实现

根据电磁缩尺模型理论,介绍电磁兼容性船模预测的理论和条件;推导了天线端感应电压、天线耦合度与缩尺比之间的关系;采用电波暗室作为船模预测的试验场地,进行天线方向图、天线耦合度（或隔离度）、近区场强等参数测试.由理论计算和大量试验分析得出：此方法用来确定舰船通信天线优化布置,了解电磁环境分布是正确可行的.采用虚拟仪器软件平台开发的船模自动测试系统,可实现在电波暗室内开展船模电磁兼容预测.     

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。     

Prediction method of hydrodynamic forces acting on the hull of a blunt-body ship in the even keel condition

The mathematical modeling group (MMG) model is well known and is widely used in the field of ship maneuverability. However, the MMG model can be applied only after determination of the hydrodynamic coefficients either from comprehensive captive model tests or from general empirical data. Around the cruising speed, when a ship's drift angle is relatively small, several methods have been developed to predict hydrodynamic coefficients from the ship's principal particulars, e.g., Kijima's method. Kijima's method is efficient in predicting the ship's maneuverability at the initial design stage and is even able to assess the effect of changes in stern design. Similarly, for the low speed range when a ship's drift angle is relatively large, several methods for predicting the ship's hydrodynamic coefficients have been proposed, based on captive model tests, such as those by Kose, Kobayashi, and Yumuro. However, most of the methods developed for low speeds cannot be applied to general ship types without additional experiments being performed. In contrast, Karasuno's method uses theoretical and empirical approaches to predict the hydrodynamic forces, even for large drift motions. Although Karasuno's model utilizes the ship's principal particulars and is applicable to a general vessel, it has not been widely used. This is because the form of Karasuno's model is relatively complicated and its accuracy around the cruising speed is less than that for other methods that have been specifically developed for the cruising speed range. A practical method for predicting hydrodynamic forces for the entire operating speed range of blunt-body ships is proposed in this article. It is based on the MMG model and predicts hydrodynamic coefficients based on a ship's principal particulars. A regression model for the proposed method has also been proposed by analyzing 21 different blunt-body ships. Finally, simulations of a very large 4-m crude carrier (VLCC) model using the proposed method were carried out and the results compared with free-running experiments (both at the cruising speed and at low speeds) to validate the efficacy of the model.     

新型零航速矢量减摇系统研究

针对海洋科研平台、科考船等减摇系统的快速响应性工作需求,在螺旋桨推进器基础上开发了一种零航速矢量减摇系统。本文介绍系统机构设计及其工作原理,结合耐波性计算分析获取船舶横摇规律,采用滑台搭载重物往复移动方式,模拟船舶规则横摇以获得规则波实验条件,并通过船模实验验证该减摇装置作用下的船舶横摇减摇效果。零航速规则波模拟实验研究表明,该减摇装置具有可控性强、易改装的特点,能够大幅提高船舶的耐波性,为后续工程试验船舶上安装该减摇系统奠定理论与实验基础。