转舵速度对舰船回转性能的影响

在忽略操舵引起速降的假设前提下,利用操舵响应方程对不同转舵速度下船舶的回转性能进行理论分析,获得定常回转直径、纵距、横距、战术直径等参数与转舵时间之间的近似关系。进而利用计及速降的非线性操纵性运动方程进行同一舰船不同转舵速度下的回转运动仿真,以及操纵性能和航速相同而船长不同的各船在不同转舵速度下的回转运动仿真。仿真结果与理论分析结果一致,均表明定常回转直径不受转舵速度的影响,纵距、横距、战术直径均随着转舵速度的提高而减小,且转舵速度对船长较短的舰船影响较大。     

全回转双桨船舶操纵性预报

为实现对全回转桨船操纵性的预报,根据船舶分离型运动模型的建模方法,考虑全回转桨在水平面上周转的灵活性与受力的特殊性,着重分析双桨受力,建立适用于全回转对转桨船模的MMG操纵运动数学模型;模拟船模进行PMM运动,求得水动力导数并采用四阶龙格—库塔法对操纵性常微分方程进行求解;对某工程船在静水中的回转运动和Z形操纵运动进行数值仿真预报,并将预报结果与自航模操纵性试验结果进行对比。结果表明,两者吻合度较高,验证了针对全回转对转桨船模所建立的船舶运动数学模型的有效性,可为全回转桨船的操纵性预报提供一种较为可靠且行之有效的方法。     

船舶转舵速度对操纵性影响的研究分析

随着国家对航海事业重视程度的加深,以及科技信息技术的不断进步,我国航海事业已经取得了许多骄人的成绩,但是依然存在船舶碰壁等安全事故,为航海事业的发展造成巨大的损失,本文基于此,建立船舶操纵的坐标系,并运用MMG数学模型,结合相应计算方式对各项流体力进行计算,分析得出某船舶的在不同状态下的运动曲线,进而分析出船舶转舵速度对操纵性影响。     

CFD数值模拟船舶在波浪中的回转操纵运动

[目的]船舶回转操纵运动能够反映出船舶的回转特性,与船舶的航行安全密切相关。[方法]为此,采用基于重叠网格技术的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对标准船模ONRT在波浪中自由回转操纵运动进行直接数值模拟。运用动态重叠网格技术求解船、桨、舵系统复杂运动,计算中,螺旋桨转速对应于静水中的船模自航点进行35°转舵,实现自由回转船舶操纵运动。通过全粘性流场的整体求解,给出波浪中自由回转操纵运动中船舶六自由度运动、螺旋桨和舵的水动力载荷变化,以及波浪中船舶的回转圈特征参数,并与同试验结果进行对比。通过数值计算得到精细的流场信息,分析波浪对船舶自由回转操纵运动的影响。[结果]数值预报得到的船舶运动轨迹、回转圈参数与试验值吻合较好,证明naoe-FOAM-SJTU求解器对于波浪中船—桨—舵相互作用下的船舶自由回转操纵运动数值预报的适用性和可靠性。[结论]船舶回转操纵运动的数值模拟,可为回转性能的评估提供有效的前期评估手段。     

全回转吊舱推进器动态转舵力矩数值预报研究

吊舱推进器兼备推进和操纵功能,可在水平面上实现360°全回转。论文基于黏流理论,采用双重滑移网格技术,在指定的吊舱推进器回转与螺旋旋转运动模式下,构建动态转舵力矩数值预报方法。研究表明：与来流速度相比,转舵速度对转舵力矩的影响很小,当J=0.5时,转舵力矩在260°附近出现最大值,力矩系数为2.384×10^-3;转舵力矩存在2个响应频率,分别为轴频4.17 Hz和叶频20.8 Hz。研究成果对吊舱推进器转舵系统的设计具有指导意义。     

基于改进BP神经网络的船舶操纵性能预报

以某单桨大型船舶在海上的回转性能为例，探讨了应用改进的BP神经网络（Back-pmpagation Neural Network）建立船舶操纵性预报数学模型的方法，并利用matlab语言对其进行了仿真。研究结果表明，改进的BP算法有更快的收敛速度和更好的计算精度。     

舵速对船舶波浪中回转及横摇的影响

基于经典MMG模型和统一理论建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,利用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶波浪中的回转和横摇特性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过自航模试验进行模型验证,预报了不同操舵速度对船舶回转和横摇的影响。研究表明耦合模型能够有效地仿真船舶的回转及横摇,回转过程中操舵速度越大船舶改变航向和航迹的能力越强,纵距越小,但会给船舶造成较大的横摇。     

一种新型双艏双向船型

使用三维建模软件,构建双艏双向船舶的理论模型。根据船舶快速性和船舶操纵性等专业知识,对双艏双向船舶进行定性分析和回转性能定量计算。计算结果表明:双艏双向船舶避免了船舶耗能耗时以及在回转过程中出现的回转失速和船体结构破坏等危险。作为一种新型船舶,它不仅能够提高船舶操纵性和推动效率,实现了节能减排,而且降低了成本费用。     

波浪中船舶操纵横摇预报及舵效影响分析

基于经典MMG模型建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,并利用耦合模型叠加波浪力的方式,论文对一艘S175自航船模进行波浪中操纵性和横摇预报,并根据自航模试验进行对比验证;其波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。在验证模型准确性后,对船舶在不同舵速、浪向角下的操纵运动进行时域模拟,比较了舵速和遭遇浪向对船舶舵效的影响,分析了浪向、波频对船舶操纵和回转时横摇的影响。     

波浪中船舶操纵性数值预报及自航模验证

基于统一理论,考虑横荡、纵荡、艏摇平面三自由度操纵和横摇耦合,建立四自由度模型,按照MMG模型将船体上的力分为船体力、螺旋桨力和舵力,采用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶在波浪中的操纵性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过对比仿真数据与自航模试验数据,验证了模型的准确性。预报了在不同波浪工况下的船舶操纵性,验证了二阶力是船舶回转漂移的主要原因。比较了不同波高对船舶在波浪中操纵性的差异,研究结果表明:波高越大,船舶回转的纵向和横向漂移越明显,并且Z形试验中的第1超越角和达到时间越长。     

船舶操纵回转特性的多目标优化设计应用

定常回转直径作为衡量船舶操纵性的一个指标受到人们的普遍重视。为提高船舶的回转性能,基于船舶四自由度的操纵性方程,分析船舶回转直径和回转横倾,讨论影响回转性能的舵型因素,并将其作为优化设计变量,利用Isight优化设计平台,采用遗传算法进行舵型参数的优化设计。通过选取某高速船作为优化对象,利用该方法进行舵型优化后,回转直径及回转横倾都减小。表明借助Isight的优化功能可以实现船舶操纵性能的优化。     

波浪中船舶操纵性预报

本文通过四自由度操纵运动数学模型,对某工程船舶在静水中和波浪中的Ｚ形运动和回转运动进行预报,并由自航模操纵性试验验证。本文还分析了波高Ｈｗ波长船长比λ／Ｌ,船速Ｕ和操舵角δ诸因素对该船在波浪中的操纵性的影响。从结果显示可知计算和试验结果是比较吻合的,所提供的计算方法适用于船舶静水中和波浪中的操纵性能预报。     

基于体积力方法的船舶波浪回转运动数值仿真

研究船舶在波浪环境中的自由操纵运动对船舶操纵性具有重要意义.本文对ONRT全附体模型在规则波中的回转运动进行仿真研究.采用基于结构化动态重叠网格的自研CFD软件HUST-Ship求解RANS方程与船体六自由度运动方程的耦合问题.RANS方程通过有限差法离散,并使用PISO算法进行求解.波浪中操纵运动使用了移动计算域方法...     

基于离差最大化方法的船舶操纵性综合评价

将离差最大化方法应用到船舶操纵性综合评价中,引入加权向量和规范化决策矩阵,考虑各个操纵指标的权重和规范化决策矩阵对操纵性评价的影响,建立船舶操纵性综合评价体系,阐述该方法的构造原理和操作步骤。选取两个试验船模作为评价对象,以回转角速度、相对回转直径、初转期、第一超越角和第二超越角作为操纵性评价指标,分别求取两船模的操纵性评价指标的加权向量和规范化决策矩阵,并对计算得到的综合评价指标进行了分析,其结果与船模K,T,P指数一致,可以将离差最大化方法用于船舶操纵性综合评价中。     

喷水推进船操纵性水动力导数影响的试验研究

采用数学模型进行船舶操纵性模拟是常用的方法，但喷水推进船航速高、回转时横倾大，还会出现侧滑现象，有必要开展操纵性水动力影响的研究。论文采用大振幅平面运动机构开展了高速单体喷水推进船的斜航、纯横荡和纯摇首运动的模型试验，在不同航速下对带有喷水推进的船体和裸船体进行水动力测试，分析了与上述运动相关的水动力导数。试验表明，高航速引起的船舶升沉和纵倾等运动姿态较大的变化以及喷水推进作用下船体产生的“虚尾”，使操纵性水动力导数受到很大影响。还发现该船在两个试验航速下都不具有航向稳定性，在总体设计时需要考虑初始尾倾，以消除喷水推进产生的不利影响，必要时需增加呆木或稳定鳍，用于改善航向稳定性。     

不同舵速对船舶回转性能影响理论与试验分析

为分析不同舵速对船舶回转性能的影响,采用理论仿真和模型试验相结合的方法,基于流体力学和船舶操纵性基本理论,建立三自由船舶运动模型,对模型进行仿真验证。通过构建自航模试验系统,进行不同舵速下的自航模试验,理论与试验结果表明:不同舵速对战术直径、定常回转直径和横距无明显影响,但对纵距影响较明显。     

水面船舶操纵性敏感性分析

以两种水面船舶为研究对象,采用三自由度的常系数船舶操纵运动方程为数学模型,通过计算机仿真来考察水动力系数、舵的整流系数以及螺旋桨伴流系数对船舶操纵性的影响。结果用敏感性指数表示,仿真Z形操舵试验和船舶回转试验进行敏感性分析。分析表明,在船舶回转试验中,对船舶操纵性的回转性能影响较大的是线性水动力系数及舵整流系数;在Z形操舵试验中,线性水动力系数、舵整流系数、螺旋桨伴流系数、非线性水动力系数Nr′|r|以及附加质量(附加惯性矩)my、JZZ对超越角影响较大,其它系数依船型不同对超越角影响不同。从数据对比上看,这两种船的系数对超越角的影响普遍大于对回转直径的影响。不同船型的系数对超越角的影响相差很大。     

运用操纵响应线性方程预报船舶运动规律

船舶在弱机动情况下的变速运动是一种基本的运动，本文对该状态下的船舶运动情况进行分析，运用船舶操纵性理论和数学知识推导出在该状况下预报船舶运动规律的方法——运用船舶操纵响应线性方程预报船舶运动规律。     

小比尺船模操纵性试验研究

本文从船舶操纵性的两个指数——应舵性指数T以及回转性指数K论述了船模-实船间操纵性能的相互关系。首先,文章分析了模型操纵试验中存在尺度效应的原因,并从2000马力顶推船队试验资料的分析得到了操纵性尺度效应变化的规律——模船愈小尺度效应愈明显,尤其在应舵性方面,认为必须在船舶操纵性研究以及航道水工模型通航条件研究中注意这种趋势。随之,文章提出了利用减小推轮边舵面积的修正方法,用此法从小尺度模型的试验结果来估计实船的操纵性指数。可供有关部门处理类似问题时参考。最后,文章亦探讨了船舶操纵运动一阶方程的精度以及介绍了不同尺度模型上Z形试验的方法。     

船舶拖带情形下的操纵性试验研究

在露天操纵性水池中对某船自航模在未拖带及以不同拖缆长度拖带时进行回转、Z形和航向稳定性试验,研究拖带对船舶操纵性能和航向稳定性能的影响,试验结果表明,拖带下船舶的回转性能和航向稳定性能将会发生显著的变化。