舰船顶层设计中的耐波性预报模型研究

通过改变母船的船长和剖面参数来改变船型,得到系列样本船型,应用基于切片法理论的舰船耐波性计算程序对母船及样本船型进行计算,将所得计算结果进行多元回归分析,得到船舶耐波性预报数学模型.分别用耐波性计算程序和回归模型对例船进行计算,结果证明该预报模型具有较高的精度.     

基于Lewis剖面法快速评估船舶纵向运动

快速、有效的耐波性评估程序可显著缩短优化计算的周期。为了补充现有船型优化软件OPTShip-SJTU在耐波性评估方面的空缺,以切片法为基础编写了一套船舶升沉、纵摇运动的评估程序。该程序采用Lewis剖面法,对Tasai图谱进行插值求解二维水动力系数,能在保证准确性的基础上缩短评估时间。以一艘Wigley船模为评估对象,利用该程序计算了在Fr=0.3时迎浪航行时的纵摇与升沉及其耦合运动的水动力系数、波浪载荷以及运动响应。并与试验进行对比。该程序计算结果与试验值较为一致,可应用于船舶在波浪中纵向运动的快速评估。     

基于CFD和响应面方法的最小阻力船型自动优化

计算流体动力学CFD方法凭借其较高的计算精度和获取更多流场信息的能力逐渐成为新船型设计重要手段.文章利用iSight多学科优化平台建立了一套船型优化系统,集成了CFD技术、船型变换及自动生成技术和响应面代理模型技术和组合优化算法.编制了船型参数变换和生成系统实现了船型变换和CFD计算程序Shipflow输入数据的自动连接;通过对主要船型参数的控制,实现整个船型优化流程的自动化.采用了进化遗传算法(GA)与二次序列规划法(SQP)相结合的二阶组合优化方法实现了从全局探索再到局部空间寻优的整个流程.同时,将响应面近似模型(RSM)引入到优化进程中,解决了计算精度与优化效率间的矛盾,使得高精度的CFD分析工具融入到船舶优化设计进程中成为可能.最后利用该系统对一条设计船的阻力性能进行了优化.     

深V船型大型化应用分析

将深V船型应用于大型化高速船的实船设计中,采用非线性型线变换生成多样化的型线方案,运用势流CFD方法对各型线方案进行兴波阻力船型优化。通过相同主尺度及设计排水量条件下的船模阻力对比试验,验证了优化后的深V船型可以在保持高傅汝德数Fr阻力性能优势的同时,在低傅汝德数Fr时拥有与圆舭船型相当的阻力性能。运用切片理论对深V船型进行耐波性理论预报,并对预报结果进行耐波性试验验证。试验结果表明,切片理论适用于瘦长型深V船型的耐波性预报。     

SWATH船型的耐波性研究

本文采用理论和试验的方法对一艘排水量为400吨的SWATH船的耐波性能进行了讨论,建立了SWATH船型的耐波性理论计算程序,并介绍了该船型的耐波性试验方法。计算的结果能与试验的结果很好吻合。本文提供的方法和数据可供设计参考使用。     

基于CFD的DTMB船舶艏部型线优化研究

为实现船型的参数化变换,对径向基函数插值技术进行了改进,提出了一种基于型值点的船型变换方法。为验证该方法的实用性,将船型变换模块与CFD软件及遗传算法相结合,开发了基于CFD的船型优化平台,并对DTMB5415船型进行了减阻优化设计。结果表明:提出的基于型值点的径向基函数插值方法具有较好的工程实用价值。     

基于参数化CAD模型的船型阻力/耐波性一体化设计

在舰船概念设计阶段,往往需要快速生成阻力和耐波性能兼优的船型。采用基于母型船的船型融合生成方法,实现了参数化船型自动生成。在此基础上,采用iSight优化平台,将参数化船型生成技术与阻力、耐波性计算模型集成,运用多学科设计优化技术实现了船型阻力/耐波性性能一体化设计。优化方法采用多目标遗传算法以获取Pareto前沿。以一艘46 000 DWT油船的型线优化为算例对这个过程进行了具体说明,试验结果表明总阻力降低了3%,验证了这种方法的可行性。     

船舶多学科设计优化中的船型变换模块

为了实现船型优化,第一步需要按照设计变量的改变来生成船型,这样就需要一个变换程序将母型船变换成设计船.当船型优化发展到基于CFD以后,传统的通过主尺度和几个船型参数例如Cp,Cw等来控制船体型线的做法已经不能满足要求,需要对船型进行更加准确,细致的控制.为了解决这个问题,文中开发了一个新的船型变换程序,它直接读人横剖面面积曲线和设计水线,然后变换船体型线以满足这两根曲线的要求.该程序的变换步骤包括主尺度仿射变换,Cm变换,横剖面面积曲线变换和设计水线变换.程序中主要的变换方法为广义Lackenby变换,仿射变换等.该程序由于直接根据横剖面面积曲线和设计水线来控制型线,使船型变换模块的设计变量从10个左右扩展到了40个以上,增加了船型优化提升船体性能的可能性.该程序是船舶多学科设计优化的船型优化模块的前处理程序.     

基于主要尺度要素的船型变换

针对船舶设计优化过程中性能计算提出一种船型变换方法,以7个主要尺度要素为变量改变船型,由母型船快速派生出系列船型,并以某三体船主体为示例,阐述船型变换的基本原理.     

船舶期望航速百分数的计算与分析

船舶耐波性指标是船舶营运决策及设计的一个重要依据,船舶作业时间百分数和期望航速百分数是目前常用的两个耐波性指标.文中从船舶在波浪中运动的机理出发,在船舶耐波性理论预报的基础上,介绍了船舶期望航速百分数的计算方法,对其进行了扼要分析,并指出船舶期望航速百分数常用于船型优化和耐波性设计方案优选.     

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.     

Hydroelasticity of large container ships

The importance of hydroelastic analysis of large and flexible container ships of today is pointed out for structure design. A methodology for investigation of this challenging phenomenon is drawn up and a mathematical model is worked out. It includes the definition of ship geometry, mass parameters, structure stiffness, and combines ship hydrostatics, hydrodynamics, wave load, ship motion and vibrations. The modal superposition method is employed. Based on the presented theory, a computer program is developed and applied for hydroelastic analysis of a large container ship. The transfer functions for heave, pitch, roll, vertical and horizontal bending and torsion are presented. Rigid body and elastic responses are correlated.     

船舶大气激光通信用模拟平台研究与实验

根据船舶运动方程,采用线性系统理论分析船舶在波浪中的摇荡运动规律.通过使用水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成的运动平台来模拟船舶在波浪中运动时通讯机的运动,并以横摇运动为例给出它的一个运动实现,为在实验室条件下研究船舶大气激光通信提供实验平台.     

一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台

描述了在实验室条件下、自行研制的一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台.该平台由水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成;在计算机控制下,根据海浪运动谱,采用线性系统理论建立船舶摇荡运动模型,模拟波浪中船载光通信机的运动;并以横摇运动为例,给出了它的一个运动实现.     

船舶型线图绘制仿真软件

本文通过TurboBasic语言进行结构化、模块化编写程序，在屏幕上绘制出船舶型线图，并可通过打印机输出打印图形。该软件能快速、准确地显示出彩色图形，便于船舶设计人员进行人机交互方式对话．对型线进行修改、光顺。验船师则可通过观察图形检验型线正确性，提高工作效率。     

自航模运行轨迹自动跟踪系统研究

通过对自航模运行特点的研究,研制出一套利用伺服系统驱动的单台摄像机自动跟踪系统,主要由水平旋转伺服系统、垂直旋转伺服系统和安装在伺服系统之上的工业相机组成。系统对图像进行采集和处理,并与伺服系统形成闭环。当船模成像到达图像正中心后,采集当前水平与垂直伺服系统的角度,计算当前船模坐标,并与上一坐标点进行关联,绘制运行路径。通过实际测试,该系统运行稳定,轨迹定位精度满足工程要求。     

金枪鱼围网船围网设备及系统的研究与应用

为了满足国家"提高船舶自主创新能力","发展远洋渔业和海上贮藏加工技术与设备","重点研究开发大型远洋渔业船舶"的发展规划,完成国家863项目目标,根据金枪鱼的习性特点,借鉴国际上已有的金枪鱼围网船,开发出符合中国国情、具有自主知识产权的大型金枪鱼围网渔船。同时完成了捕捞设备的研究与应用,填补了国内在此领域的空白。本文详细介绍了围网作业流程,围网设备及系统的形式、布置、性能参数、控制方式及在围网作业中的作用。     

船舶水压场畸变试验

舰船航行时在其下方附近产生水压场。这种水压场无法消除，也极难人工模拟。水压水雷就是根据航行舰船的水压场特性而引爆的。从舰船的安全防护角度考虑，可在船体底部加装某种附体，使舰船原有水压场发生改变，从而避免引爆水压水雷。对在船底加装翼板、回转体等附体所造成的舰船水压场畸变进行了试验研究和数值计算。在拖曳水池中进行了船模水压场测量，比较了加装附体前后舰船水压场的特性，据此分析了采用舰船水压场畸变方法防御水压水雷的可行性。比较了加装翼板和回转体的防水压水雷效果。分析了在实船下加装翼板防水压水雷的可能性。     

Probabilistic time series prediction of ship structural response using Volterra series

This study targets to develop a computational procedure to predict the structural response of a ship voyaging through irregular seaways taking into account the relevant uncertainties from probability perspective. To achieve the goal, ship structural response under random wave excitation was assumed to be linear one and represented by linear Volterra series, which is expanded by linear combination of Laguerre polynomials. Then the unknown Laguerre coefficients were treated as random variables, the probability of which was sought by solving Bayesian linear regression model using prepared data sets. For the validation of the proposed methodology, a single DOF linear oscillator model with artificial damping uncertainties was introduced and time series of the system response was predicted probabilistically. For more practical and realistic application, 400,000 DWT VLOC model ship experimental data was analyzed and vertical bending moment time series were probabilistically predicted using the proposed method. On top of probabilistic time series prediction of model ship, the fatigue damage was also estimated based on the stochastic time series obtained using predicted probabilistic time series data.     

基于神经网络的围网渔船横摇运动研究

为了快速预报一艘65 m的围网渔船在任意载况规则波中横摇运动频率响应函数及不规则波中各海况下的横摇角有义值,应用神经网络的原理和算法,以该船7种实际航运载况的耐波性计算数据为训练样本,建立满足精度要求的围网渔船横摇运动神经网络预估模型。并分析吃水、重心高度、航速和浪向对横摇运动的影响。该模型可应用于风浪中船舶航行安全性评估。