常规海运船型开发中舵面积的预选研究与验证

船舶操纵性是船舶的重要指标,然而各船级社近期相继删除了其规范中对舵面积的强制要求。本文基于对操纵性理论的分析和总结,对常规运输船舵面积的确定进行了方法上的探讨,为方便数值分析对吃水、舵面积比等进行了统一定义,根据系列船资料拟合出修长度与舵面积比的关系曲线,并根据操纵性试验结果对87000t散货船进行了舵面积和舵形优化讨论,在此基础上梳理出舵面积的开发思路,即舵面积比应与船体修长度在较小时成负相关关系,但当修长度大过某一数值时,需要相对较大的舵面积比。在进行货船初步开发设计时,可根据修长度数值分析结果,选用合适的舵形和舵面积。     

基于能量优化法的船型快速设计

为使船型设计不再局限于母型的束缚,能够根据设计参数快速生成光顺的船体曲面,基于对船体曲线特征的分析,给出了具体的船型设计参数,提出了利用能量优化方法,以船体曲线的曲率平方和最小为优化目标,求解基于NURBS表达的、光顺的船体型线的设计方法。该方法可以在插值点、导矢、曲率、面积及形心等相关约束下调整船体曲线的基本形状特征,保证船体曲面的光顺性,实现船体曲面的NURBS表达。通过对某一条船的设计,证明了该设计方法的可行性和实用性。     

大中型船舶轴系舵系安装工艺

船舶轴系、舵系的安装,是新建船舶下水前的一项关键工序,其安装质量好坏,将影响到船舶的航行性能和使用寿命。为此,作者总结了江南造船厂多年来在建造大中型船舶中,轴系、舵系安装的实际经验,写成本文,以供有关人员参考。一、轴系舵系安装前对船体工程进度的要求(1)对于艉机型船舶,要求船体艉部(后半岛)主甲板以下主船体结构焊装结束(包括上层     

基于升摇效果分析新型船舶舵减摇潜力

为探究某新型船舶的舵减摇潜力,将该船舶的实际船体参数引入到船舶运动模型中,通过建立的Matlab仿真平台进行模拟仿真,观察船舶在不考虑海浪等环境干扰情况下,不同摆舵幅度和操舵频率对船舶横摇角的影响。根据横摇角的变化特点设计实验方案,探究该新型船舶在舵速限制下能产生的最大横摇角,分析船舶具备的舵减摇潜力。根据实验可知,通过合理的操舵策略,该船舶能够产生较大的横摇角,具备较好的舵减摇潜力。     

基于CFD的船舶球首型线自动优化

在满足排水量及航速要求情况下设计出性能优良的船体型线,降低船体阻力、节能降耗是造船界一直所追求的目标。船舶球首的大小、位置和形状对船体兴波影响非常大,因此文章通过船型参数化融合方法,生成一系列球首型线,并以兴波阻力最小为目标,采用遗传算法实现球首型线的自动优化。将上述方法应用于某集装箱船球首型线的自动优化,并进行船舶静水阻力实验,实验表明优化船型在设计航速附近总阻力降低明显,说明文中采用的基于CFD船型自动优化方法是可行的。     

船体高效舵系统舵结构强度计算方法研究

在船舶高效舵系统中,采用舵杆和套筒对舵叶进行固定和旋转。该系统结构设计的关键是合理的舵杆和套筒结构,目前还没有专门的设计指导方法,为此发展了船体高效舵系统舵杆和套筒结构强度的直接计算评估方法,它可以较准确地预报舵杆和套筒的应力和变形。对一个高效舵系统设计方案进行了计算,开展了套筒厚度优化计算分析,研究套筒壁厚对舵系统各构件的应力和变形的影响,用以指导相关船舶高效舵系统的结构设计。     

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。     

基于均匀正交萤火虫算法的采矿船主尺度优化

为优化船舶主尺度,在分析采矿船特点基础上,建立以船体空船重量最小、货舱利用率最大、船体耐波性最优的多目标主尺度优化数学模型,通过最小偏差法统一目标函数,提出采用均匀设计与正交设计联用,获得算法最佳参数并通过均匀设计初始种群,提高算法寻优性能的均匀正交萤火虫算法来求解模型。标准测试函数及优化算例表明,所提出的均匀正交萤火虫算法具有更好的寻优性能,可迅速、稳定地获得深海采矿船主尺度的多目标优化方案。     

基于最优滑模控制理论的船舶稳定性控制策略研究

船舶的稳定性设计具有非常重要的意义,可以有效保障船舶的航行安全,提高船舶航运的可靠性。传统船舶的稳定性设计主要集中在船体的水动力优化和自动舵设计方面,本文针对船舶的稳定性,首先建立了稳定性模型,然后基于一种最优滑模控制理论,开发了一种新型船舶稳定性控制策略,并对该控制策略的原理和基本结构进行了详细的介绍。本文的研究对提高船舶的稳定性,改善船舶航行安全有重要的意义。     

基于细菌觅食算法的船舶舵减横摇PID控制器设计

为解决传统舵减横摇PID控制器在外界环境变化时,控制参数不能实时调节,导致减摇效率降低的问题,将细菌觅食算法(BFO)与传统的PID控制结合,设计基于细菌觅食算法的船舶舵减横摇PID控制器(BFO-PID控制器),将船舶的实际船体参数引入到船舶横摇运动控制系统中,通过仿真实验对比船舶在加入BFO-PID控制器前后船舶横摇角的变化,分析改进后的控制器对该型船舶舵减横摇的适用性,实验表明,运用改进后的舵减摇控制器,船舶在不同遭遇角下均具有较好的舵减摇效率,证明控制器改进的有效性,细菌觅食算法提高了舵减摇控制器的鲁棒性。     

35000吨肥大船浅水操纵性能改进

本文叙述浅吃水肥大船的操纵性改进试验研究，采取安装不同的稳定鳍，采用西林舵和鱼尾组合舵，增大舵面积等改进措施，通过自由自航模的常规试验和淌航试验，比较了每一单项改进措施对船舶浣操纵性指标及淌航操纵性指标的定量影响。     

模拟退火算法在船舶转向避碰幅度决策中的应用

在船舶避碰决策过程中,转向避碰是采用频率最高的一种避碰方法。为了求得本船与多船会遇情况下的最优转向避碰幅度,应用模拟退火算法将本船与多船间的转向避碰幅度问题视作一类多目标函数优化问题,从而在可行解空间中求出满足目标函数和约束条件的最优转向避碰幅度解。仿真结果表明,上述方法不仅有助于求出多船会遇情况下的本船最优转向角度值,而且也有助于多船避碰决策系统的智能化设计与开发。     

石浦港区主航道一期工程航道尺度设计

以宁波-舟山港石浦港区主航道一期工程设计为例,分析了复杂自然条件下的航道设计不利因素。针对航道水深、通航宽度以及转弯半径等主要航道设计尺度,在按现行国内规范计算的基础上,参考了以《进港航道设计导则》为代表的国外主要航道设计规范,对计算结果进行对比分析,归纳比较了国内外规范在相关参数取值上的异同点,最终推荐航道设计尺度。通过操船模拟试验论证,相关结论可供航道工程设计参考。     

船舶回转性能分析

在对船舶作回转性能分析时，采用战术直径表征其他回转特征量，计算出不同舵角、航速、纵倾及排水体积下的回转圈战术直径。衡量各因素对战术直径的影响程度，总结战术直径随各因素变化的规律，得到不同排水量之间战术直径的简化算法，为试航回转试验的特征量从设计吃水转化为满载吃水提供了一种较简捷的近似换算方法。     

基于多种群萤火虫算法的集装箱船结构优化

针对集装箱船结构优化问题，依据CCS规范建立以集装箱船舯剖面面积最小为优化目标，板厚、型材横截面积为离散设计变量的优化数学模型。提出一种多种群萤火虫算法，各种群设置不同的参数，提高搜索区域，多子群并行寻优、子群主群协作寻优提高算法寻优性能，对所建模型进行优化计算。优化算例表明，所提出的多种群萤火虫算法比标准萤火虫算法可以更快的收敛得到最优解，在满足所有约束条件情况下，集装箱船舯剖面面积最小约13.2%，验证了多种群萤火虫算法应用于集装箱船结构优化的有效性。     

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。     

2.5万载重吨多用途干货船船型优化及节能装置

介绍2.5万DWT肥大型多用途干散货船船型优化及节能装置的船模试验研究.其船体线型优化设计和球艏的优选,在上海船舶运输科学研究所拖曳水池进行.文中给出了船模阻力、自航和尾部伴流场测试的试验结果,分析了船型变化对快速性的影响,同时介绍了尾部加装节能装置前置导管及舵球的节能效果.该船型优秀,快速性指标先进,是经济高效船舶.实船正在建造中.     

徒骇河富国作业区至东风作业区千吨级航道设计研究

依据相关规范,结合徒骇河河道地形、地质、水流和货运组成特点,在选定船型的基础上,确定了乘潮水位和航道的水深、底高程、航宽等参数。对于航道变向问题,长弯曲段采用内河弯道曲率半径进行设计,急弯段采用海域转弯半径进行设计。最后采取设置候潮区的方法,解决船舶候潮和上、下船舶错航时待航问题,候潮区采用双浮筒系泊方式设计。