非线性规划算法在船舶型线优化中的应用

船舶型线的优化设计有助于减小船舶航行的阻力,改善船舶的结构应力,提高船舶的航行效率和质量。目前,船舶型线优化技术主要针对船体的水动力性能优化,存在优化范围大、耗时长且优化精度低等缺点,因此,研究一种良好的船舶线型优化技术迫在眉睫。本文首先建立了船舶的兴波阻力数学模型,在此基础上将非线性规划算法和遗传算法应用于船舶的型线优化中,并详细介绍了船舶型线多目标优化的过程。后期的试验结果表明,采用该非线性规划算法的船舶型线优化技术具有精度高、寻优快等优点。     

V型无压载水船舶型线设计变换研究

无压载水船舶作为一种新的船舶设计理念已经在国外展开了相关的研究,而在中国还研究甚少。就V型无压载水方案的型线设计变换进行研究,首次提出基于母型的横剖面面积曲线基本不变的V型无压载水型线设计变换方法。该方法对母型船的型线进行底部V型变换,使设计船舶的底部呈现一定的倾角,同时增大船宽。变换后设计船舶的横剖面面积曲线和母型船保持一致,变换方法简单可靠,在保证设计船舶的船长、设计吃水、排水量等参数基本不变的情况下,较好地解决了设计船舶型线的光顺性问题。     

船舶性能核算的发展趋势

本文介绍在船型型线的研究开发中，利用船体型线生成交互设计、船舶工程CFD综合技术及船模试验三位一体的系统研究方法，优化船舶线型。     

实船船体型线的测绘方法

为解决无资料船舶的检验问题,船舶上船台后,在船体外部选择船舶主要测量横剖面,对船体型线进行测量,对船舶型线进行绘制与修正,以确定被测量船舶的型线,为船舶检验提供可靠的依据.     

B样条在船艇型线方面的应用

Ｂ样条比较适合于表达船舶的型线。利用Ｂ样条可以较好地描述船舶的型线，有利于直观地判断型线的光顺，以及很方便地修改船舶型线。     

基于CATIA的船舶型线设计与仿真

舰船的质量和使用寿命很大程度上取决于船舶的结构与型线设计水平,因此,研究船舶的型线设计与结构优化有重要的意义。CATIA工程软件是法国达索公司开发的一种大型三维设计软件,具有优越的曲面建模、装配仿真、零部件设计等功能,在工业制造和生产领域有非常广泛的应用。本文采用CATIA工程软件精确构建了船舶的三维模型,结合兴波阻力理论和数值计算方法,对船舶的型线优化问题进行了系统的研究。     

双尾鳍船型的型线设计方法研究

相对于传统船舶,双尾鳍船舶具有更高的灵活性和操作性,是一种具有很大潜力的新型船舶类型。同时,由于双尾鳍船型的设计难度更大,曲线和曲面结构更加复杂。本文的研究方向是开发一种双尾鳍船型的快速型线设计方法,分析了双尾鳍船型的型线特点,结合NAPA软件平台进行了双尾鳍船型的型线设计,包括主体尺寸设计、横剖面面积曲线设计等,有助于提高双尾鳍船型的型线设计效率和质量。     

虚拟现实技术的船舶三维建模设计研究

为解决由船体结构数据测量误差引起的建模周期长、船舶模型存在完整性低的问题,提出基于虚拟现实技术的船舶三维建模设计方法。在虚拟现实概述研究的基础上,提取关键的船舶型值参量,根据船体外在结构的型线光顺性,生成连接型肋骨型线,再按照船舶舱室划分需求,建立完整的模型结构,完成基于虚拟现实技术的船舶三维建模设计方法研究。实例分析结果表明,与CATIA方法相比,虚拟现实技术设计方法所需的建模周期时间相对更短,针对甲板、船底板、龙骨三类测试结构所生成的船舶建模数据也更接近实际数值结果,能够较好解决船舶设计过程中存在的各项建造稳性问题。     

近海风电设备安装船型线设计和优化研究

采用计算流体力学(CFD)方法对某近海风电设备安装船进行型线设计和优化,在满足排水量和布置要求的条件下,比较分析多个型线设计方案,通过参数化建模,生成一系列船舶型线,以兴波阻力最小为目标,选取船体艏部3个特征参数应用遗传算法等优化手段实现船舶型线的优化,应用RANS粘性流方法进行船型阻力预报,结果显示该方法能够有效地应用于船舶型线设计和优化.     

计算机辅助的双尾鳍舰船型线设计研究

为了提高航运船舶的航行效率,改善船舶的流体力学性能,船舶领域针对船型的优化设计一直是研究的热点。本文研究的对象是双尾鳍舰船,这种舰船相对于传统舰船具有更高的航行稳定性和效率,由于尾鳍的曲线形状复杂,本文重点解决了双尾鳍舰船型线的设计问题,研究过程主要采用参数化设计,并基于CATIA三维软件平台进行了双尾鳍舰船型线的曲面建模和尾鳍轴流特性分析。     

舰船全寿期配置管理及其编码映射技术研究

舰船全寿期各配置视图,既是全寿命优化设计的结果,又是实现舰船预期功能并保证这些功能有效实施的关键技术.为保证配置的唯一性和处理方便,配置是用各主要编码来表达的.本文所提出的各配置之间的算法乃是实现配置自动处理的基础.舰船全寿期配置管理是实现各配置视图生成、相互映射、配置更改及其状态跟踪技术的综合应用,亦是保证舰船质量和有效使用及全寿期信息共享的核心.     

Resistance analysis of unsymmetrical trimaran model with outboard sidehulls configuration

The application of multi-hull ship or trimaran vessel as a mode of transports in both river and sea environments have grown rapidly in recent years.Trimaran vessels are currently of interest for many new high speed ship projects due to the high levels of hydrodynamic efficiency that can be achieved,compared to the mono-hull and catamaran hull forms.The purpose of this study is to identify the possible effects of using an unsymmetrical trimaran ship model with configuration（S/L） 0.1-0.3 and R/L=0.1-0.2.Unsymmetrical trimaran ship model with main dimensions： L=2000mm,B=200 mm and T=45 mm.Experimental methods（towing tank） were performed in the study using speed variations at Froude number 0.1-0.6.The ship model was pulled by an electric motor whose speed could be varied and adjusted.The ship model resistance was measured precisely by using a load cell transducer.The comparison of ship resistance for each configuration with mono-hull was shown on the graph as a function of the total resistance coefficient and Froude number.The test results found that the effective drag reduction could be achieved up to 17% at Fr=0.35 with configuration S/L=0.1.     

耙吸挖泥船的动力装置选型及综合评估

以6 500 m~3耙吸式挖泥船的动力装置为研究对象,对其配置方案的合理性进行分析,并进行动力系统配置方案选择、主机选型和能力校核计算。结合船舶设计任务书的要求,逐步分析目标船的整体性能和各工况下的功率需求。在此基础上,粗略估算目标船设备在各主要工况下的功率需求,并提出几种能满足各工况下功率需求的动力系统配置方案。根据目标船的工作特点,对各动力系统配置方案的适用性进行初步分析,采用层次分析法进行模糊评判,经过评估确定各评价指标的权重;通过对不同指标进行打分来确定隶属度并进行模糊运算,根据最大隶属度原则选出最适合目标船的动力配置方案;同时,根据最优配置方案选取的主机型号对目标船进行功率验证。计算分析结果表明,该研究方案满足目标船的设计要求,说明选用的研究模型和评价方法合理。     

肥大型船模操纵性水动力CFD预报的试验验证分析

肥大型船操纵性水动力的预报不仅是肥大型船操纵性设计多方案选型及优化的基础,而且是水面船操纵性水动力预报中的难点.文章探讨了CFD在肥大型船操纵性水动力预报方面的应用能力和预报精度,并进行了系列模型的CFD计算与验证分析,结果表明所建立的肥大型船操纵性水动力CFD数值预报方法具有良好的精度和普适性.     

减摇复合船型首部构型设计与水池模型试验研究

船舶在波浪中航行时的纵向运动性能是衡量船舶综合航行性能的重要指标.为了改善船舶在波浪中的纵向运动性能,本文基于首部减摇组合附体技术对某型船首部构型进行改造并通过水池模型试验对其静水阻力和耐波性进行了分析研究.在分析该船作业及航区特点的基础上,通过船首部线型改造及减纵摇组合附体构型优化,给出适用于该船的首部构型方案.应用CFD软件和修正切片法进行水动力性能分析,并对船首构型方案进行优选.将优选出的性能较优复合船型方案和原船型开展水池模型静水阻力与耐波性对比试验分析,验证减摇复合船型的静水阻力性能与耐波性能.试验结果表明,改造后的复合船型减纵摇效果明显,对应实船四级海况18节航速下纵摇与首部加速度有义值较原船型降低15%以上;复合船型静水阻力有所增加,实船18节航速下静水阻力增加13.5%.     

大型双燃料动力集装箱船氮气系统设计与配置

以20 000TEU大型液化天然气/柴油双燃料动力集装箱船为研究对象,结合IGF规则要求,对确保双燃料发动机安全运行所需的氮气系统的构成及功能进行阐述。结合实船需求,对该船氮气系统的设计与配置方案,包括氮气系统工作原理、氮气发生器选型和主要设备容量计算进行分析,确定氮气系统配置及选型方案。     

打桩船植桩工艺特性及动力系统最佳配置研究

以中交二航局筹建的110 m打桩船为依托,通过实船调研分析,制定出110 m打桩船植桩周期内时序负载特性,并结合植桩周期内各工序的使用功率、所配备柴油机的冗余度及其耗油量,对动力系统的最佳配置进行研究。结果表明:110 m打桩船植桩工艺特性体现了植桩周期内各主要工况的负载力、速度及功率分布;以此为依据所确定的采用3台柴油机的配置型式具有可靠性高、功率利用合理及耗油量相对较低等特点;可为110 m打桩船的设计及全面提升我国打桩船液压系统的节能水平提供参考依据。     

基于模糊综合评判的舰载通信安全设备效能评估

舰载通信安全设备是舰艇的重要通信设备,担负着海上舰艇与各种信息平台之间重要信息的加解密及传递任务,是保障海上作战指挥的重要环节,对其进行效能分析及评估研究显得尤为重要和迫切.针对舰载通信安全设备的自身特点,通过对设备结构和功能的系统分析,建立了舰载通信安全设备的效能评估指标体系,给出了基于模糊综合评判的舰载通信安全设备效能评估方法,实例验证了模型及方法的可行性和有效性,为设备的设计、研制等提供了依据.     

浅吃水肥大型船的尾部线型研究

从分析船舶尾部伴流场对船舶阻力推进,操纵及船体振动性能等影响的观点,研究尾部三维伴流场,介绍尾型与伴流场之间关系及非对称双尾鳍船型的形成。非对称双尾鳍船型与优选的常规双尾鳍船型模型的阻力,自航及伴流场等比较试验结果表明,非对称双尾鳍船具有两大优点,首先,该船型能在浆前方产生一个与外旋浆旋向相反的预旋流,在保持了优良阻力性能前提下可提高外旋浆推进效率8％,获得阻力,推进,操纵各性能间的最佳配合,第二,轴向伴流分布比较均匀,满足BSRA5项衡准指标,改善了螺旋浆工作的流场条件,减少了螺旋浆产生空泡及其诱导船体激振的危险,使节能与减振得到统一,最后还介绍了该船型首制船“宁安1号”的实船测试结果及其由船模试验预报实船性能的一致性。     

基于电子海图的船舶操纵仿真器

本文主要介绍最近研制的由微机、高分辨率显示器、图形卡、操纵控制箱等组成的基于电子海图船舶操纵仿真器的两个主要技术──船舶操纵数学模型和电子海图技术，最后还介绍了该仿真器在航海实际中的一个应用．在数学模型中，考虑到航海实际的需要，提出了一个适合常速、低速和大漂角等各种情况的水动力计算模型以及四象限舵力和浆力的算法．另外，考虑了浅水、岸壁、风、流、浪的影响及附属操纵设备──拖轮、缆绳、锚链等对船舶的作用．本仿真器的电子海图装置，不仅能实时显示船舶所在海域的海图，动态显示船舶的二维俯视图象及运动姿态、航行轨迹，还可根据需要选择性地放大、缩小海图、显示各种岸基设施，并且可以记录模拟过程中的各种数据，制作航迹图的硬拷贝以及在显示器上再现，以供分析研究．