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。     

一种计算船舶定常回转半径的方法

根据船舶定常回转运动时舵的转船力矩和水的阻转矩相等,计算出船舶定常回转运动的回转角速度,估算出船舶定常回转运动的回转半径。根据估算结果得出,船舶定常回转运动的回转半径与船舶的舵角和吃水有关,跟航速无关。     

转舵速度对船舶操纵性影响研究

采用MMG分离式水动力模型作为船舶操纵运动数学模型，编写MATLAB程序进行操纵性仿真预报，结合一艘双桨双舵船舶在设计航速下的定常回转运动进行了数值模拟，分析了船在不同转舵速度的回转运动轨迹和相应参数，进而得出转舵速度对船舶操纵性的影响规律。     

基于体积力法的船舶回转运动水动力数值研究

船舶的回转性能是船舶操纵性能的一个重要方面,准确预报船舶回转运动时的水动力对于船舶的安全操纵设计具有重大意义。对照试验数据,应用计算流体动力学(CFD)方法,基于商用软件FLUENT数值求解RANS方程,采用定常旋转坐标系,运用一种便捷的描述型体积力模型代替实体螺旋桨的作用,预报船舶做单平面定常回转运动时的受力和力矩。计算结果与理论值吻合较好,研究表明应用本文所采取的体积力法数值研究船舶定常回转运动是高效、可行的。     

船舶在波浪中的机动操舵仿真

依据MMG方程建立船舶在波浪中四自由度操纵运动模型,根据该模型进行船舶在波浪中定常回转运动仿真,通过仿真得到的定常回转直径与经验估算值比较,证明此仿真方法的可靠性.并在此基础上实现船舶单次机动操舵和多次机动操舵运动状态的数值模拟,从而反映出船舶的操纵特性,为船舶的实际机动操舵运动提供参考.     

回转角速度指示器在船舶操纵中的应用

简要地陈述了船舶定常回转时其对地速度、回转半径和回转角速度之间的关系;介绍了回转角速度指示器在船舶航行过湾道及大幅度转向和其他航行及避让条件下的应用及预算相应回转角速度的方法,还采用了笔者本人参加“海河下游通航标准研究”时对实船航行和船舶数学模型的模拟航行数据所测定的回转数据与预算值进行了比较;同时对如何在实际中正确使用角速度指示器提出了一些应注意的事项和建议。     

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。     

基于螺旋桨负荷特性的双桨船操纵性预报

通过对双桨船内、外两桨负荷变化情况及其对舰船回转性和回转速降计算结果影响的分析,提出了采用等功率法分别计算双桨船内、外两桨的转速、进速系数等,进而确定两桨的推力和转艏力矩,从而进行双桨船回转性和回转时速降预报.以某双桨船为例,分别用等转速法、等推力法和等功率法进行回转轨迹、回转时螺旋桨推力、速降和转艏力矩的计算.计算结果表明：采用等功率法与采用等转速法所得到的回转轨迹基本相同,较之等推力法所得到的回转直径的计算结果更接近实船实际情况;采用等功率法所得到的速降介于等转速法和等推力法之间,最为接近实船的实际情况.     

一艘装有回转导管工作船的模型操纵性试验

本文用模型试验方法讨论了装有回转导管工作船的操纵性。对装有回转导管及装有舵的船舶进行了比较试验,同时也对三种不同面积的平衡叶及三种尾呆木切割状态进行了模型试验。通过分折可以得出如下结论:1.装有回转导管的工作船的回转性能比装有舵时为好,倒航时尤为显著。2.变化装于回转导管后面的平衡叶面积,对船舶回转性能无显著影响。3.在相同舵角下,装有回转导管的船舶在稳定回转时的速降大于装有舵时的速降,但在同一无因次角速度下,两者速降一致。4.呆木割除后,船的相对回转直径显著减小,小舵角时更为明显,但航向稳定性随之变差。     

浅析船舶旋回过程及MATLAB仿真

随着世界贸易的不断扩大,航运经济不断发展,商船数量不断增加,特别是石油、矿砂等大宗货物的需求量急剧增加,船舶趋于大型化.超大型油轮、超大型矿砂船的出现,在便利海上运输的同时,也增加了海上运输的危险性,一旦发生事故,将会造成巨大的经济损失和不可估量的海洋环境污染.文章以Nomoto数学模型为基础,介绍了船舶旋回运动的过程,以大连海事大学教学实习船"育鲲轮"为例,进行了在一定海洋环境干扰下的船舶旋回试验MATLAB仿真,并对仿真曲线进行分析;同时,研究了船舶旋回运动中速降问题,并以李宗波提出的速降估算公式为例,在Nomoto数学模型的基础上,以30万吨油轮为例,对李宗波等人的试验结果进行MATLAB仿真,并与旋回运动中实际速度进行对比,验证了速降估算公式对大型船舶的适用性.     

船舶回转降速回归分析

船舶可操纵性对船舶航行安全性具有重要影响。为了提高船舶可操纵性,本文首先建立了船舶动力学模型,对整个船舶回转空间进行离散,得到了不同回转角、回转方向情况下船舶速度损失系数。采用多项式模型对船舶回转降速进行了回归分析,获得了较好的计算精度,并且计算量较小,可为船舶操纵提供参考。     

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。     

转向率指示器在狭水道船舶操纵中的应用

文章介绍了转向率指示器的主要技术性能,并从质点运动学的角度探讨了船舶作曲线运动时,回转角速度,对地速度与曲率半径之间的相互关系,并以此探讨转向率指示器在狭水道弯道大幅度转向的船舶操纵中所起的作用。     

蚁群优化神经网络的船舶排水量估计

传统船舶排水量估算过程应用阿基米德试验得到结果,但是由于水域密度系数不同,导致最终估算精确度较低,为此提出蚁群优化神经网络的船舶排水量估计方法。利用蚁群算法规则优化神经网络计算流程,得到分类估算的神经网络计算体系,通过网络连接将定点水域密度系数导入估算模型,实现神经网络估算模型的构建;确认船舶估算参数的相关性,通过神经网络估算模型估算出船舶排水量。实验数据表明,设计的估算船舶排水量过程准确有效。     

环境最优区域动力定位控制方法的研究

环境最优区域控制是以能耗最小化为目标的船舶动力定位控制方法。环境最优区域控制是根据平均环境作用力自动控制船舶艏向至最优艏向角,通过对船舶状态的预测控制,在不使用任何环境传感器的情况下,用最少的能量,使其保持在限定的区域内运动,达到节约燃料、减少有害气体排放的目的。首先,建立了船舶数学模型,并采用环境最优艏向控制思想,使船舶以固定的半径和很小的回转速度做定常回转运动直至平衡位置,找到最优艏向角。在回转运动过程中,利用所设计的带有积分环节的非线性反步控制法对船舶运动进行控制。然后,通过预测船舶的状态,以能耗和精度为最优目标函数,采用滚动优化策略研究了区域预测控制,使船舶运动保持在限定的区域内。最后,对所研究的控制方法进行了仿真验证。结果表明,该方法达到了环境最优区域控制的目的。     

基于能量法的船舶静水横摇试验阻尼估算方法研究

船舶横摇阻尼准确估算是正确预报波浪中横摇运动的前提。为获得船舶横摇阻尼,通常采用静水中船模自由横摇衰减试验的方法。文章基于模型试验的横摇衰减测量数据,采用能量法进行了船舶横摇阻尼系数的研究,主要研究了横摇衰减曲线拟合函数形式,横摇衰减周期截取个数对获取的横摇阻尼系数的影响。最后将采用能量法获取的横摇阻尼系数用于规则波中船舶横摇运动预报,验证了采用该方法获取的阻尼系数的适用性。     

基于PSO算法的船舶横摇阻尼与回复力矩系数估算

横摇阻尼和回复力矩的准确估算是预报船舶横摇运动的关键。论文针对横摇消灭曲线法估算横摇阻尼系数所存在的固有缺陷,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法,从试验得到的自由横摇衰减曲线来获取横摇阻尼和回复力矩系数的方法。该方法通过迭代调整横摇阻尼和回复力矩系数,使预报的自由横摇衰减运动时间历程与试验自由横摇衰减曲线之间的误差最小,从而实现对横摇阻尼和回复力矩系数的准确估算。     

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。     

基于相轨迹特征的阻尼估算能量法改进研究

横摇是船舶在海上航行安全中首要考察的运动姿态。船舶横摇运动的高精度预报，需准确地估算横摇阻尼。引入相轨迹概念，以能量变化的视角，从船舶模型试验数据中提取幅值数据，进行横摇阻尼非线性特征的研究。分析幅值数据呈现的规律，提出新的幅值拟合函数，并相应改进横摇衰减拟合函数。采用线性加平方阻尼力矩模型，通过预设阻尼系数仿真生成静水船舶模型自由横摇数据，展开阻尼估算试验。试验显示：能量法的改进有效减小了阻尼系数的估算误差。基于阻尼系数进行数值预报，证明方法改进后的数值预报更加接近试验仿真数据。结果表明：能量法的改进是有效的，能更好地识别横摇阻尼的非线性特征，更准确地估算横摇阻尼系数。     

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。