小水线面双体船性能初探

小水线面双体船因其优异的耐波性能而成为当前重要的高性能船型之一。本文概述了小水线面双体船的发展进程和国内外的研究状况,重点分析了小水线面双体船在快速性、耐波性等水动力性能和结构设计上的特点,以期能给我国高性能船型尤其是小水线面双体船的开发提供参考。     

小水线面双体船纵向运动控制系统的试验研究

提出了小水线面双体船纵向运动控制系统的数学模型,并建立了该系统的试验平台,开展了前后鳍静态和动态水动力特性试验,分别进行了无控船模和前后鳍控制船模在规则波中的耐波性试验.试验结果表明,所设计的前后鳍对该小水线面双体船具有可控性;由确定控制矩阵K的方法获得了初步优化的控制规律;经初步优化控制后的实船,在不规则波上的升沉和纵摇有义值分别下降26.9%和32.0%.     

小水线面双体船舵面积对操纵性的影响初探

小水线面双体船的相关规范与标准尚处于制定过程中。文中结合实际工作,初步探讨小水线面双体船舵面积对操纵性的影响,并通过船模试验进行研究。     

小水线面双体船设计载荷研究

横向对开力是小水线面双体船的主要载荷.文章根据CCS(2005)、ABS(1999)规范及船模试验所得载荷值,对小水线面双体船横向对开力的估算公式进行重新回归,提出CCS(2005)修正公式;对规范中小水线面双体船强度校核时合理的载荷大小及相应的工况组合形式进行探讨,提出更为危险的60°/120°斜浪工况组合情况;并选取6种较为严重的典型工况进行全船有限元分析,得到各典型工况下船体结构的应力分布特点,为小水线面双体船的载荷估算及初步设计提供了理论依据.     

小水线面双体船操纵性数值预报方法研究

文章基于粘性流体理论,采用CFD技术,通过对双体船变漂角旋臂运动的模拟,得到代表小水线面双体船舶操纵性能的水动力导数。利用MMG模型,对小水线面双体船的操纵性能进行初步预报。根据变漂角旋臂运动的数值模拟,既可从中得到仅仅与漂角和角速度有关的水动力导数,也可获得包括高阶导数和耦合导数在内的操纵性运动水动力导数。文章在保留三阶水动力导数的情况下,将代入高阶耦合水动力导数的操纵运动方程所绘制的回转圈与不代入高阶耦合水动力导数的回转圈进行对比,体现了高阶耦合水动力导数对于小水线面双体船操纵性预报的重要性,并以某双体船型为例,对其操纵性能进行预报。     

小水线面双体船典型节点抗疲劳设计

小水线面双体船结构形式特殊,结构疲劳问题突出.针对小水线面双体船特殊的结构形式,利用有限元方法对小水线面双体船典型舱段结构应力分布情况进行研究,得到了舱段结构高应力区域所在的位置;对板厚、结构形式、加强方式等影响船体结构节点应力的相关因素进行了详细的比较分析,提出了小水线面双体船典型节点抗疲劳设计方法;并利用该方法对1 350 t典型小水线面双体船进行节点形式优化设计,为小水线面双体船的抗疲劳设计提供参考依据.     

小水线面船姿态控制鳍面积分析研究

结合中国海洋石油公司的小水线面双体油田交通船的设计建造,对小水线面双体船姿态控制鳍所需面积以及鳍对船舶航行性能影响进行分析研究.并介绍了如何通过小水线面双体船的拖曳模型试验去分析和验证控制鳍所需面积.     

基于细长体理论的小水线面双体船操纵性预报

小水线面双体船(SWATH)由于具有良好的船舶快速性、耐波性、稳性和效率高等特点,已经成为新船型的代表。根据小水线面双体船的船型结构特点,在操纵运动数学模型的基础上,充分考虑小水线面船的结构特点和双体、双桨、双舵之间水动力的相互影响,采用细长体理论计算了附加质量、附加惯性矩和线性水动力导数,编制了双体船操纵运动预报程序,并结合实例对SWATH的操纵性能进行了预报。     

小水线面双体船波浪设计载荷估算方法

以中国船舶科学研究中心开展的200 t至3 500 t多艘SWATH船模试验结果和美国的15艘从3 000 t至30 000 t小水线面双体船波浪载荷模型试验资料为基础,给出了小水线面双体船波浪设计载荷估算公式.用该估算公式算得的小于3 000 t的小水线面双体船的波浪设计载荷的估算值更加接近模型试验结果,而小于目前常用的ABS公式估算值,从而可较大地减轻结构质量和建造成本.根据小水线面双体船受力特点,还提出了小水线面双体船在进行横向强度、扭转强度、总纵强度校核时各种载荷的组合方案和施加方式,供结构设计人员全面、合理地进行强度分析参考.     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M.Lee改进的切片理论及其公式,编制小水线面双体船耐波性预报软件.该软件可用于在各种波向角时,对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报,包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报,以及其它耐波性统计特性预报.利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算,并与试验结果进行了比较分析,计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律.本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据.     

船舶舵机加载系统多余力抑制控制策略

为了提高船舶舵机加载系统的加载精度,需有效抑制多余力的干扰。以液压缸作为加载系统,建立了精确模型,采用内模控制和速度补偿的复合控制策略抑制多余力。基于MATLAB仿真平台对提出的多余力复合控制策略与传统的速度补偿进行了对比仿真验证,仿真结果表明,提出的复合控制策略使抑制多余力的频率范围增加。     

基于支持向量机的船舶操纵运动在线建模

支持向量机算法以结构风险最小化为准则,具有良好的泛化性,是一种先进的人工智能算法。文章根据最小二乘支持向量机对其增量式算法进行推导,并应用该算法对船舶操纵运动进行在线建模。通过仿真试验对粘性力和舵力水动力导数进行在线辨识,通过自航模试验对操纵性K、T指数进行在线辨识,并利用K、T指数对自航模的转首角速度进行了预报,所得结果都同试验值非常接近,证明了增量式最小二乘支持向量机应用于船舶操纵运动在线建模的有效性。     

物体斜出水过程的轴向水动力参数辨识

文章对约束物体零攻角高速出水的轴向水动力参数进行了辨识,获得了轴向方向的附加质量和阻力系数的非线性模型.同时,用零攻角的其它斜出水试验状态下的试验数据对辨识结果进行了验证,验证表明,利用辨识获得的水动力模型计算的结果与试验数据比较吻合,辨识算法是有效的,获得的水动力模型是可靠的.     

高桩墩台结构冰力试验研究

基于某工程冰力物理模型试验,对高桩墩台结构群桩冰力进行分析。结果表明,桩之间的冰力折减、前桩对后桩冰力的掩蔽、冰在各桩前非同时破坏的情况是客观存在的,计算结构冰力时应考虑折减。边缘两侧桩冰力折减较小,中间桩冰力折减较大;随着桩间距减小,冰力呈下降趋势;随冰功角的增加,首迎冰桩的冰力折减水平开始下降,后排桩的掩蔽效应逐渐削弱,本次试验冰的非同时破坏系数为0. 5左右。群桩冰力的折减需要考虑因素较多,是一个复杂的课题,建议在设计时进行模型试验。     

规则波作用下近岸透空式结构物的波浪上托力研究

基于对透空码头结构物波浪上托力研究现状的分析,运用垂向二维CFD数值波浪水槽建立模拟规则波作用下水平板波浪上托力的数值模型.通过物理模型和数值模型所获波浪压力结果的对比分析,总结平板底部流场和测点压强的分布特点,探讨不同周期波浪的最大冲击压强随波浪相对超高变化的规律.试验结果表明,规则波作用下波浪上托力的数值模拟结果与...     

波浪力作用下开孔沉箱码头胸墙开裂原因分析

针对开孔沉箱结构现浇混凝土胸墙开裂问题,采取理论分析、数值模拟、现场测试、原型观测、物理模型试验等手段,得出波浪力作用下开孔沉箱上部现浇混凝土胸墙开裂的原因。建立基于互联网+光纤传感技术的开孔沉箱顶板底部波压力在线监测系统,实时获取不同波浪要素下的顶板底部作用力及分布规律,采用物理模型试验测定开孔沉箱在波浪作用下顶板底部受力特征,验证现场监测数据的合理性,并提出工程优化措施的建议。结果表明,波浪力的作用是本工程胸墙开裂的根本原因,应加强早期的防浪工程措施,以减小波浪力的影响。     

小型潜器纵向运动阻力试验研究

确定潜器纵向运动阻力试验方案,通过改变速度的不同水平来测试对应阻力。然后设计测试装置、卷扬机构、单片机的模块结构和主要功能,编写试验程序。用模拟潜器进行试验,获得大量数据,用最小二乘原理进行回归分析,得到回归方程(经验公式)。经过显著性检验、经验类比和方差计算,验证回归方程具有很高的可依赖性,从而证明本文设计的潜器纵向运动阻力试验的试验方法及试验装置技术可靠,具有实际应用价值。     

自升式海洋平台平衡升降控制策略及试验

受海底环境和载荷变化等因素影响,自升式海洋平台在升降过程中需实时确保姿态平衡。针对四桩腿多电机驱动自升式海洋平台的上升作业,提出一种速度-倾角偏差耦合同步控制策略。搭建了四桩腿海洋升降平台物理模型,根据该控制策略完成了模型平台的电气设计及上升程序设计,并进行了模型平台上升时的平衡试验,平台姿态倾角能够保持在合理范围内,验证了该升降系统控制策略的正确性,可为海洋平台的平衡升降控制提供参考。     

聚脲涂层舷侧板架抗撞性能试验研究

针对船舶舷侧结构抗碰撞问题,开展有无聚脲涂层舷侧板架落锤试验研究。以某型舰船结构为依据建立舷侧板架有限元模型,利用瞬态动力学软件MSC/Dytran对模型进行数值仿真并确定落锤高度及试验工况。在此基础上,制作模型板架进行有无聚脲涂层舷侧板架落锤冲击试验,分别获得有涂层和无涂层舷侧板架在碰撞冲击载荷作用下的损伤变形、破口大小及碰撞力,对比研究聚脲材料的抗撞防护性能。结果表明,聚脲涂层的存在能够加强舷侧板架的耐撞防护性能。     

二阶波浪力数值计算与试验方法研究

目前准确测量波浪中船舶与海洋结构物二阶波浪力是一个难点,本文提出采用半约束法和弹簧系统约束法两种试验方法测量二阶波浪力.首先介绍了半约束法和弹簧系统约束法两种试验方法,然后针对某散货船采用这两种方法开展了二阶平均波浪力试验测量研究,最后将试验结果与理论计算结果进行了对比,并对两种试验方法的优缺点进行了分析.研究结果表明:两种试验方法均能准确测量二阶平均波浪力.