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.     

船舶最小回转半径

本文确定了动稳定船舶的最小定常回转半径,进而就可把最优化方法应用于船舶操纵性设计中去。 基于线性化操纵运动方程,在优化过程中,把船体诸形状参数和舵面积作为设计变量,把回转性指数的倒数作为目标函数,把动稳定准则c′作为优化的约束条件。 根据计算结果,本文清晰地阐明了船体某些形状参数及舵面积的变化对最小回转半径的影响。     

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。     

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。     

可回转多桨推进无人船的运动建模与仿真

可回转多桨推进因机动性好、控制效率高成为无人船重要的推进方式,但其运动控制相对复杂,须对其运动模型进行深入研究。在可回转双桨电力推进船舶的研究基础上,根据船舶分离型运动建模方法,分析可回转四桨推进无人船的运动规律及其在纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的作用力,建立可回转四桨船舶的推进与回转运动模型,导出无人船运动线性响应方程。选取了4种典型的螺旋桨组合工况：(1)仅船首两桨工作;(2)仅船尾两桨工作;(3)四桨同时工作;(4)仅右舷两桨工作。通过计算机数值仿真,对比了不同工况下无人船的回转能力。仿真结果表明,无人船在工况(4)下的回转能力最佳,回转半径约为8 m;在工况(1)下的回转能力最差,回转半径约为50 m。最后通过试验验证了该运动模型的有效性。     

捆绑式鱼雷无人平台操纵性能仿真研究

基于刚体空间六自由度运动方程,选取水平面Z型操舵机动、垂直面梯形操舵机动和水平面定常回转运动三种典型运动形式,对捆绑式鱼雷无人平台的操纵性能进行研究,仿真结果表明捆绑式鱼雷平台Z型操舵响应周期短,水平面回转半径小,操作性能优于常规设计平台。     

船舶转向过程中速度下降问题的研究

随着大型船舶的数量不断增长,船舶转向过程中的速降问题已引起人们的重视。戴维逊、Schoenherr等学者绘制了速降系数曲线图或给出了速降估算公式,但只能用于估算定常回转阶段速度V与转向前速度V0之比,对于船舶进入定常回转之前的过渡阶段的速度下降情况无法估算。本文把船舶的速降系数表征为船舶旋回性指数K′、船舶施加的舵角!以及航向改变量Δ"的函数关系,实现了对转向全过程的速降估算。以超大型油轮OPALIA号为例进行了速降的预报,取得了理想的效果,预报误差最大为14.6%,最小为0.3%。这表明,用多元回归分析的方法实现对船舶整个转向过程中速降的预报具有一定的可行性。     

水下滑翔机定常螺旋回转运动特性分析

通过简化滑翔机六自由度运动方程,建立了滑翔机定常螺旋回转滑翔运动的控制方程,给出了求解该方程的迭代计算算法。利用该算法,分别研究了HUST-2号滑翔机重浮力差、横滚角、俯仰角、偏航力及力矩对滑翔机回转运动参数的影响。结果表明,随着重浮力差的增加,滑翔机的滑翔速度、回转半径、俯仰角均接近于线性增加,而攻角与偏角则逐渐减小。滑翔机作回转运动时,存在一最佳横滚角,在该角度下滑翔机即可获得较小的回转半径。随着俯仰角的增加,滑翔机速度与回转半径均基本呈线性增加。垂直尾翼的面积与安装位置对滑翔机的回转特性有重要影响,当安装位置一定时,可通过适当调整垂尾面积的大小来保证滑翔机回转机动的能力。     

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。     

可回转双桨电力推进船舶运动模型的研究

根据船舶分离型运动建模方法,分析了可回转双桨船舶的运动规律及其在船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的作用力,建立可回转双桨作用下的电力推进船舶的推进与回转运动模型,导出船舶运动线性响应方程。通过数值仿真,验证了可回转双桨电力推进船舶的推进与回转运动模型的准确性。