基于全相位时移相位差的船模试验信号频谱分析方法研究

相位信息是船舶水动力特性的重要方面之一。为了高精度识别船模试验测量信号中的频率成分属性,文章对测量信号作分离和延时处理,将全相位时移相位差法应用于动态信号的处理分析之中。通过仿真信号分析表明,该方法具有良好的抑制频谱泄漏性能和相位分析能力,且谐波分析能力强、抗噪性能好,在信噪比大于10 dB的噪声环境下参数识别的精度仍较高。对两船近距航行模型试验,应用该方法对全拘束船模的垂荡力和艏摇力矩信号开展了频谱分析,分析得到的一阶波浪力幅值及相位差表现出较好的规律性。     

船模耐波性试验测量信号分析中的FFT-FS频谱细化技术研究

近年来,随着海洋运输行业的发展,对船舶制造和设计提出了越来越高的要求。船模耐波性试验为船舶性能验证提供了数据支持。频谱细化技术通过增强频谱分辨能力来提高信号分析的效率和精确度,是信号分析的一种常用手段。本文分析船模耐波性的影响因素,在此基础上建立船模运动方程,并提出基于FFT-FS频谱细化技术的船模耐波性试验测量信号分析算法,满足信号分析对精确度的要求。     

基于小波分析的自适应谱线增强信号提取

提出一种基于小波多分辨率分析的自适应谱线增强算法,利用小波多分辨率分析理论,有效地将微弱的窄带轴频电场信号从宽带背景噪声中分离出来,把信号和噪声正交分解于不同的频率范围中,从而减少了自适应滤波器的阶数,提高了算法的收敛速度和稳定性。利用该方法对船模产生的轴频电场实测数据进行了处理,实验结果表明该算法可以有效地提取舰船轴频电场信号。     

基于CSM方法的水下宽带相干源方位估计

通过设计适当的聚焦(Focusing)矩阵将信号各个频带的能量聚焦到同一个参考频率上，对各子带的阵列相关矩阵进行频域平均，得到一个信号子空间，然后使用窄带高分辨算法进行方位估计。本文将该算法应用于水下宽带相干源方位估计，实现了高分辨率。     

光学系统QTM在两船水池试验中的应用研究

光学系统QTM是一种有效的非接触式船模运动测量系统,其利用高速相机追踪红外反光Marker球在标定坐标系中的位置变化来解算船模六自由度运动响应,有效克服了对船模自身的运动产生的干扰效应。在空间几何理论框架内,构建了Marker球与高速相机的空间布局分析数学模型,推导获得了Marker球是否位于高速相机视野范围内的判别表达式。研究表明：光学系统QTM适用于两船多种复杂试验工况的运动测试,且具有高效的位置解析度和快速响应能力,在船模运动动态捕捉测量方面具有广阔的应用前景。     

基于计算机视觉的船模姿态计算方法研究

在现代船模试验中,船模在运动过程中的轨迹、姿态等参数是船模试验主要的测量目标。目前船模试验中的主要测量设备是陀螺仪、适航仪等设备。随着船模测量精度要求不断的提高,国内外逐渐使用非接触式方式进行相关参数的测量,其中最常用的非接触式测量方法是光学测量技术。本文基于计算机视觉技术,研究了船模姿态的计算方法。本文研究了计算机视觉技术,讨论了船模姿态测量理论,分析了船模的追踪算法。本文的研究对于我国船模试验技术的发展有着重要的指导作用。     

基于EMD自适应滤波的信号积分方法研究

针对从测量所得的加速度信号通过直接积分变换为速度信号和位移信号时精度不够的不足,提出了基于FFT时频转换和EMD自适应滤波的积分变换新方法.通过对海浪模拟信号的仿真,表明该方法可以有效实现测量信号的高精度积分变换,对某船模水池Z型试验中角速度/航向数据的分析验证了该方法在实际信号测量和分析中的有效性.     

一种船模和实船试验中的船舶运动测量系统

开发了一套耐波性船模和实船试验中测量船舶运动的系统,该系统由加速度传感器、角速率陀螺和数据分析、处理软件组成。在数据处理过程中,采用一种非线性迭代算法。对该测量系统进行了水池模型试验和实船试验的验证,也利用三自由度运动平台进行了比测,比较结果令人满意。本装置是一种可靠性好、成本较低的船模和实船在波浪中运动测量系统。     

破损进水舰船非线性横摇运动的实验研究

通过设计破损舰船非线性横摇运动实验,对不同状态下的船模进行定频率变波高和定波高变频率的横摇激振试验,探讨舰船横摇运动的水动力特性随横摇频率和横摇幅角变化规律,分析Ⅱ类和Ⅲ类进水舱对破损舰船横摇运动的水动力特性的影响。运用混沌信号识别技术分析破损舰船进水后横摇运动的混沌特性,验证数值仿真的结果,预报破损舰船在规则波中的横摇运动的幅频响应和相频响应。     

基于汉宁窗的插值FFT算法在11号数据链测频中的应用

测频技术作为研究Link11数据链接收系统的关键技术,怎样准确获取频率值对多普勒频移的校正以及各数据单音频率的准确获取都有着重要意义。目前,作为测频的主要技术手段,运用快速傅里叶进行频域分析时会不可避免地产生栅栏效应,降低了测量精度。为提高测量精度,这里提出了一种基于汉宁窗的频域插值算法。仿真结果表明,该算法在降低计算量的同时极大地消除了泄漏效应,提高了测频精度。     

大型豪华邮轮在迎浪中非线性运动预报方法研究

目前工程上通常采用的线性理论耐波性预报方法尚不能够准确地预报船舶非线性运动,而全非线性理论预报又因为耗时长不能广泛应用于实际工程中。现将基于切片理论的频域线性预报方法加以扩展,考虑湿表面变化的非线性因素,在时域中求解船舶非线性运动。通过对某艘大型豪华邮轮的非线性运动耐波特性研究,对其理论计算结果与试验结果比较,表明该预报方法能够较好地评估该船的非线性运动耐波特性。给出的计算方法简便、实用,适用于船舶纵向非线性运动预报,对船舶设计阶段的耐波性能评估具有一定的工程实用价值。     

基于三维势流理论的耐波性数值预报

准确预报船体运动响应对于砰击等波浪载荷的计算以及合理结构设计具有重要意义。船舶在大幅波浪中的运动呈明显的非线性,而现阶段耐波性预报多采用线性切片方法。三维水动力分析软件 WASIM基于时域势流理论,采用 Rankine面元法预报船舶在波浪中的运动响应,并考虑了多种非线性因素。本文以标模 DTMB5512为对象,采用 WASIM预报其在不同航速下的耐波性,并与基于线性切片理论的计算结果和模型试验结果进行对比。结果表明：利用 WASIM计算得到的船体运动响应比其他方法更接近试验值,合理体现了船舶在风浪中的实际耐波性能。因此,利用 WASIM能够较好地评估船舶在波浪中的非线性耐波特性。     

某豪华游轮在波浪中的耐波性能预报(英文)

The seakeeping performance of a luxury cruise ship was evaluated during the concept design phase. By comparing numerical predictions based on 3-D linear potential flow theory in the frequency domain with the results of model tests, it was shown that the 3-D method predicted the seakeeping performance of the luxury cruise ship well. Based on the model, the seakeeping features of the luxury cruise ship were analyzed, and then the influence was seen of changes to the primary design parameters (center of gravity, inertial radius, etc.). Based on the results, suggestions were proposed to improve the choice of parameters for luxury cruise ships during the concept design phase. They should improve seakeeping performance.     

舰船顶层设计中的耐波性预报模型研究

通过改变母船的船长和剖面参数来改变船型,得到系列样本船型,应用基于切片法理论的舰船耐波性计算程序对母船及样本船型进行计算,将所得计算结果进行多元回归分析,得到船舶耐波性预报数学模型.分别用耐波性计算程序和回归模型对例船进行计算,结果证明该预报模型具有较高的精度.     

船舶耐波性试验测量数据处理系统开发及应用

针对船舶耐波性试验采集数据量大,实时处理难的问题,基于Matlab平台,以低通滤波及empirical mode decomposition(EMD)为程序内核,以FFT-FS频谱细化技术为辅助分析工具,开发船舶性能试验数据处理系统,该系统能有效消除测量数据中的噪声,自动识别趋势项,高精度提取频域细化谱,并可执行海量数据的统计分析,以全面获取实测信号的时域及频域特征。     

离差最大化方法在船舶耐波性综合评价中的应用研究

采用离差最大化方法对船舶耐波性进行综合评价,引入加权向量和规范化决策矩阵,以及各评价指标的权重和规范化矩阵对耐波性评价的影响,建立了基于横摇、纵摇、垂荡、砰击、甲板上浪、螺旋桨出水和船首垂向加速度的船舶耐波性综合评价体系,并系统阐述了该方法的基本原理和实施步骤.以30组样本数据为输入,对某油船在不同航行状态下的耐波性能开展了评价分析.与耐波性方程评估法相比,该方法理论完备、涵义明确、结果可靠,在船舶耐波性综合评价中具有一定的推广和实用价值.     

一种有效近似建模方法及船舶耐波性代理模型构建

船舶耐波性能预报计算过程复杂,会受到诸多设计变量的影响;且采用高精度商业软件如CFD预报船舶性能的计算代价非常高。文章采用拉丁超立方方法进行了设计空间抽样。定义了一个新的综合衡准指标来表达船舶耐波性能,即短期和长期作用下船舶非工作时间百分数。考虑了船舶耐波性能中的五个运动方向：横摇、纵摇、转艏、横荡和升沉。为提高船舶耐波性能计算效率,一种有效的近似建模方法—单参数Lagrangian 支持向量回归算法被用于训练并构建代理模型以预报船舶耐波性能,且该算法是由作者在过去的研究工作中首次提出。以海洋平台支援船（OSV）为例,采用SPL-SVR算法预报船舶耐波性能,并与基于NAPA计算仿真结果、人工神经网络和经典支持向量回归算法进行对比。该文考虑OSV的两种速度,建立了海洋平台支援船短期作用下非工作时间百分数的耐波性能响应面模型,结果显示采用SPL-SVR算法建立的船舶耐波性能响应面模型比较适合船型初步设计的工程实际应用,并具有较高的计算效率。     

常规双体船自摇周期的一种理论预报方法

本文从船舶运动的基本理论出发,借助于细长体理论和Frank方法,对常规双体船在规则波中的运动作了理论探讨,提出了一种理论预报的实用方法。经与试验数据比较,证明该方法在精度上是可靠的,本文所作的一些假定是可行的,它可用于预报常规双体船的前期适航性能。     

船舶垂荡与纵摇耦合运动频率散射机制研究

针对船舶纵向速度振荡对垂荡与纵摇耦合运动建立运动响应模型,基于弗劳德-克雷洛夫假定,采用切片法推导切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了船体垂荡与纵摇的水动力(矩),推导并得到垂荡与纵摇耦合运动响应方程。以某隐身船为实例,初步分析遭遇频率散射强度和散射频率对耦合运动的影响,得到增大散射强度和散射频率可以减弱耦合运动及其剧烈程度的初步结论。     

频率散射对船舶垂荡与纵摇耦合运动的影响

为研究遭遇频率散射现象对船舶垂荡与纵摇耦合运动所造成的影响,以某船为研究对象,假设船舶在顶浪航行,通过船舶纵向速度振荡产生频率散射。基于弗汝德—克雷洛夫假定,推导并得到了垂荡与纵摇耦合运动响应方程。采用切片法计算了耦合运动方程中的水动力系数。通过理论求解方法验证了数值求解耦合运动方程的准确性。同时,还分析了散射强度和散射频率单独对耦合运动的影响,以及两者对耦合运动的综合影响。结果表明,增大散射强度和散射频率可以减弱垂荡和纵摇耦合运动及其剧烈程度。