船载防避台智能决策支持技术研究

以船舶防避台实践经验、典型案例和领域科研成果为基础,用现代科技手段,研究船载防避台智能决策支持技术.它由电子海图、船舶动态管理、台风信息查询和台风路径自动标绘、船-台综合态势实时计算和模拟避台、避台智能决策等5个分支组成.综合运用相似理论、天气图方法、卫星云图分析法、台风数值预报等学科理论,构建船舶防台数据库、模型库、知识库,实现对船舶和台风路径全过程实时跟踪和监控、船-台态势分析、威胁等级判断、台风路径补充改正和航线天气预报、避台智能决策.     

使用多源预报确定船舶避台航线的多级决策方法

为了减小热带气旋路径预报误差对船舶避台决策带来的不利于安全的影响,介绍了船舶绕避热带气旋技术方法的使用现状和热带气旋路径预报的现状,分析了船舶绕避热带气旋决策时使用多源热带气旋路径预报的意义。在对气象部门使用的多源预报结果集成技术应用情况介绍的基础上,提出了将多源信息融合技术应用到船舶绕避热带气旋方案决策中的具体方法和船舶避台多级决策应用流程。实例分析表明:利用多源预报结果进行多级决策来确定船舶避台方案,可以综合考虑多个来源的热带气旋路径预报和热带气旋未来各种可能的路径,最大程度地降低可能发生的危险和损失,保障船舶和船员安全。     

基于CFD的30000吨载货教学实习船阻力数值模拟

为了对船舶阻力进行精确预报,选取30 000 t载货教学实习船为研究对象,基于CFD对静水中不同航速的船舶阻力进行数值模拟,建立三维船体模型,采用局部加密进行网格处理,使用Standard k-ε湍流模型,利用VOF法追踪自由液面,将结果与船模试验数据进行比较表明,该方法计算速度快,成本低,预报精度较高,具有重要工程意义.     

弯曲河段通过大型船舶能力预报研究

干线航道的船舶通过能力大小,取决于弯曲、浅滩、桥区等限制性河段的船舶通过能力,为了使有限的航道资源得到充分的利用,开展有关限制性航段船舶通过能力研究,尤其是弯曲河段船舶通过能力,实现船舶通过能力的准确预报是十分必要的.根据弯曲河段航道特点和水流特征,通过分析弯曲河段风、流对船舶运动的作用机理,采用数学建模的方法,建立弯曲河段航道宽度、曲率半径等航道尺度与通航船舶尺度的关系模型,实现弯曲河段通过能力的准确预报.     

浅水域下的船舶操纵运动仿真

本文研究水深与吃水的比值小于3的浅水域对船舶操纵运动的影响.建立数学模型仿真预报船舶在不同舵角不同水深与吃水比下的操纵运动轨迹,分析了船舶在浅水中的操纵运动性能,避免产生事故,为各型船舶的操纵性研究提供借鉴.     

基于图像信息检测的船-桥智能避碰系统研究

将避碰决策系统分为船舶运动检测、视觉几何模型和船舶运动态势计算、碰撞预报及预控3部分.针对图像质量问题采取图像预处理增强、中值滤波、直方图均衡处理方法.采用相位相关算法基于背景模态模式静态空间信息记录图像信息,补偿图像抖动.基于视觉几何模型计算船舶运动态势计算船舶目标空间坐标位置、船舶型尺度、船速、船首向等.基于实时运动状态信息和桥区船舶运动态势预报碰撞危险以及避碰决策模式.引入避碰等级术语通过计算桥区船舶操纵避碰相关参数,进行避碰早期预警并得出避碰操纵决策方案.形成合理化的船-桥避碰决策系统,以达到船-桥避碰预警预控的智能效果.     

波浪检测与特性参数分析试验研究

本文介绍了一种通过检测波浪的垂方、北向和西向位移,对位移数据和波浪进行统计分析,进行傅立叶变换研究其功率谱密度和方向频率分布的方法,并对之进行了试验研究.该研究对船舶耐波性的研究、海洋工程的规划设计和海洋气侯预报具有重要意义.     

船舶绕避热带气旋安全-经济决策模型

为了同时对多个来源的热带气旋预报进行综合处理,对可供船舶选用的绕避方案从安全和经济效益两方面同时给予定量评价和分析,基于神经网络的多源热带气旋路径集成预报和未来风浪场确定技术、风险分析理论和模糊信息优化处理技术以及气象-经济决策理论等方面的最新研究成果,提出了一种可用于大洋中船舶绕避热带气旋方案选优的安全-经济决策模型。在对“天丽海”轮7个不同绕避热带气旋方案进行的模拟优选计算中,该模型能够根据决策者的具体要求,优选出效益最佳或效用最佳的绕航方案,得到的结论与多位具有丰富绕避热带气旋经验的船长分析的最佳绕航方案基本一致。     

寸滩站年最高水位预测模型研究

寸滩水文站是长江上游的主要控制站,分析可知,从20世纪70年代开始,由于年降水量的减少和气温的下降,年最高水位也呈逐渐下降的趋势.本文将灰色系统理论与马尔科夫链理论相结合,以1940年至2003年寸滩站年最高水位序列为研究对象,建立灰色马尔科夫预测模型.从预测结果看出,所建灰色模型大体反映了年最高水位的下降趋势,而经过马尔科夫模型对预测误差进行修正后,模型预测精度提高,计算值与实际值吻合良好.对其他站年最高水位的模拟分析表明,模型精度能满足年最高水位预报要求.说明灰色马尔科夫模型可以应用于长期预报中.     

寸滩站年最大洪峰演变规律及预报研究

从趋势分析和周期分析两方面分析长江上游寸滩站年最大洪峰流量演变规律.研究表明,寸滩站年最大洪峰流量序列未发生趋势性变化;其主要周期为4a,9a,11a,29a.在此基础上,应用周期与随机模型组合方法对寸滩站1939-2004年最大洪峰流量序列进行预报.率定期的合格率为84.61%,检验期合格率为80%,预测效果较好,该模型可以应用于长期预报中.研究成果对长江三峡水库防洪调度有重要的参考价值.     

寸滩站年最大洪峰演变规律及预报研究

从趋势分析和周期分析两方面分析长江上游寸滩站年最大洪峰流量演变规律.研究表明,寸滩站年最大洪峰流量序列未发生趋势性变化;其主要周期为4a,9a,11a,29a.在此基础上,应用周期与随机模型组合方法对寸滩站1939-2004年最大洪峰流量序列进行预报.率定期的合格率为84.61%,检验期合格率为80%,预测效果较好,该模型可以应用于长期预报中.研究成果对长江三峡水库防洪调度有重要的参考价值.     

基于RBF网络的操纵水动力预报

在船舶初阶段,要求设计者能够在不断调整船舶主尺度和船型系数的同时,了解所设计船舶的操纵性能指标。其中,操纵水动力导数预报的精确程度无疑对整个船舶操纵性预报工作具有至关重要的影响。文中基于径向基函数（ＲＢＦ）网络提出了预报操纵水动力导数的新方法,并且与试验结果、线性回归方法预报结果进行了比较,与试验结果较为一致。     

桥墩主动防船撞系统的研究

为确保桥梁水域桥墩安全与船舶通航安全,通过对长江水域船舶通航环境与水域安全现状以及船撞桥事故统计分析,提出开展桥墩主动防船撞系统研究的必要性。利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,并据此建立了桥墩主动防船撞系统,将桥墩由被动结构防船撞转变为非结构主动防船撞,并在此基础上开发出了桥墩主动防船撞系统原型。创新之处在于,首次利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,首次将桥墩的被动防撞转变为桥墩主动防撞,并开发出桥墩主动防船撞系统原型。     

船舶疲劳强度校核中Weibull形状参数的影响

Weibull形状参数是研究船舶疲劳强度的一项重要参数，它由船长和浪高两个因素决定。利用Weibull形状参数对一艘实船的疲劳寿命进行了计算，结果表明：仍然具有很大的误差，必须根据船舶的实际情况，建立累积损伤模型，确立统一的Weibull形状参数表达式，消除误差，准确地计算船舶结构的疲劳累积损伤度，提高船舶疲劳寿命预报的可靠性。     

基于神经网络的港口潮汐预报研究

分析调和分析法潮汐预报的局限性和神经网络技术用于潮汐预报的可行性,设计潮汐预报的神经网络模型,用验潮站20多年的潮汐记录作为样本进行网络学习和预报,验证神经网络用于潮汐预报并提高预报精度的可行性.     

基于PROFIBUS-DP控制网络型船舶电站的控制实现

结合当前船舶电站控制所采用的现场总线组网技术介绍某三机组电站的控制实现.其控制核心是由主站可编程序控制器(PLC)与三台发电机同步保护装置(PPU)的从站构成的控制网络;主站PLC实现电站的逻辑控制,从站PPU监测三相电参数及控制发电机运行.主、从站通过PROFIBUS-DP协议实现数据共享.其中网络组态和电站控制逻辑的实现均在Step7 V 5.4中完成.实践证明其控制方式灵活、可靠、可移植性强,是目前船舶电站控制的主流之一.     

基于模糊神经网络的穿浪双体船摇荡运动预报

根据穿浪双体船船型特点与实际海况,针对船舶运动特点,基于切片理论建立并计算船舶运动模型方程,结合模糊神经网络建立运动模型,提出一种线性神经网络结构,有效地解决非线性问题并预报各方向上的摇荡运动.通过一个具体算例模拟仿真验证该方法的实用性和可靠性.     

双桨双舵船舶操纵性预报研究

采用MMG数学模型，结合双桨双舵船舶的水动力性能特点，建立了双桨双舵船舶在静水中水平面上的操纵运动模拟模型，应用该模型对一艘双桨双舵船舶在满载条件下的定常回转试验、Z形试验和紧急停船试验进行了数值模拟，得到了表征船舶操纵性的指标．通过将预报的操纵性指标和IMO提出的操纵性标准进行比较，实现了对该船操纵性的定性预报．     

船舶CAD/CFD一体化设计过程集成技术研究

传统的船型设计中,CFD大多用来检验CAD的设计结果,而不是用来驱动产品设计.两者基本上处于"孤岛"状态,没有实现有机的集成.为使CFD更好的服务于船舶总体设计,实现船舶CAD/CFD的一体化优化设计,需要针对现有的计算软件和设计模式,利用集成优化平台进行流程集成及数据集成.文中采用集成优化平台iSIGHT初步实现了船舶三维建模软件、CFD计算分析软件之间的数据集成和过程集成.     

气候变化条件下基于海洋三维高分辨环境模拟的航海仿真研究

利用航海仿真技术,对气候变化背景的各种海洋环境条件下的船舶运动进行模拟仿真是评估气候对航运影响的一个有效手段.文中将研究重点放在如何获取一个真实的海洋环境场,依托海洋、大气、浪模式发展了一个联合环境动力预报系统,对海洋三维环境要素进行高分辨模拟预报.通过真实个例的实验研究表明,这一方法能够得到高精度而且真实协调的环境场数据.将这些模拟和预报的环境要素场,例如海面风、海流和海浪,与船舶运动方程相结合可以计算船舶在该种真实的海洋环境条件下的运动轨迹和姿态.利用VC和OpenGL进行联合编程,运用虚拟现实技术构造三维的海洋场景,取得了较好的效果.