摇摆驱动系统液压马达驱动装置设计

针对新型舰艇出海试验存在成本较大、信息采集不便、过程不可控、不安全等问题,开发设计了实验室摇摆驱动系统,该系统具有模拟舰艇摇摆运动的功能,为我国新型舰艇摇摆试验提供了试验平台。介绍舰艇模拟舱段摇摆运动分析与驱动机理,同时,完成液压马达驱动装置的结构和系统设计,并在实验室条件下实现舱段的加载摇摆,完成舰艇执行高海情任务的模拟,为保障舰艇的安全性和稳定性提供试验数据。     

减摇水舱性能试验摇摆模拟台阻尼力矩的模拟研究

减摇水舱性能试验摇摆模拟台是根据相似准则建立的一种模拟在波浪作用下船舶横摇运动的试验装置。为使摇摆模拟台能够模拟各种类型船舶的运动，要求模拟台的转动惯量、阻尼力矩和波浪干扰力矩都是可调节的。利用硬件方法模拟阻尼力矩具有许多不确定因素，很难保证模拟的阻尼力矩值与要求的阻尼力矩一致，这给减摇水舱性能预报带来诸多困难。本文提出了一种利用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法，仿真分析和试验结果表明该方法能够模拟各种船舶的阻尼力矩，满足模拟台阻尼力矩模拟要求。     

舰载光电目标跟踪系统三轴支撑框架驱动机构控制

介绍安装在水面舰艇上的用于计算机式目标跟踪系统的视频传感器三轴支撑框架结构,推导考虑舰艇摇摆时框架角、摇摆角和目标方位角之间的关系式,给出保证跟踪目标的框架驱动机构控制量的形成方法,提出提高目标跟踪精度的建议。     

三轴船舶电动摇摆模拟试验台研究

针对船舶摇摆模拟试验台系统在科学研究和船载仪器可靠性试验中的应用,设计了一种多功能三轴船舶电动摇摆试验台随动控制系统。首先对摇摆试验台进行控制建模,确定电流、速度、位置三闭环控制方案,然后采用常规PID算法设计三环控制器参数,对位置环用模糊自适应PID控制器进行优化设计。提出以变周期、变幅度和组合曲线给定的摇摆方法模拟风、浪、流干扰,对系统进行仿真研究。仿真试验结果表明,设计的系统具有响应迅速、模拟准确、可靠等特点,能够较好的模拟实际海况中船舶摇摆运动,为搭建实际试验平台奠定了基础。     

舰载捷联式猎雷声纳基阵数学平台的建立与仿真研究

分别建立猎雷声纳基阵在舰艇作摇摆运动、荡运动及摇摆引起基阵线位移情况下的基阵伺服系统转角指令信号与指向控制信号、艇运动姿态角变换关系的数学平台模型并进行计算机仿真验证；仿真结果证明所建平台模型的准确性，为“捷联式”猎雷声纳基阵建立稳定平台和控制稳定系统的实现提供了理论依据。     

U型减摇水舱模型试验与数值仿真

减摇水舱是目前船舶最常用的减摇装置之一,它具有结构简单,造价低廉,便于维护与保养等优点[1,2],普遍应用于 RORO船、科学考察船、公务船、运输船等。目前研究水舱的主要方法是台架试验和船模模型试验,本文针对1500吨海监船做了岸上摇摆台试验,以确定减摇水舱的固有周期接和模拟规则波下的抗摇力矩。由于岸上试验耗时长、代价高[3],本文采用CFD数值方法对水舱的自由衰减和强迫振荡进行了仿真计算,通过与试验值对比发现,CFD计算结果吻合较好,证明了CFD方法在模拟水舱摇摆台试验中的可行性。     

基于IGA-PID的减摇水舱摇摆台控制仿真研究

减摇水舱设计完成后要安装在摇摆台上,通过摇摆台精确模拟在特定海况下船舶横摇运动从而对水舱性能进行检测,摇摆台动力装置为电液伺服系统,在模拟不同船型时,配重改变及系统本身零漂,零偏等干扰因素变化使得对其执行机构传统的PD控制参数整定难、适应性差从而模拟精度降低.文章对摇摆台进行数学建模及仿真模型搭建,设计了IGA-PID控制器,采用免疫遗传算法的PID控制,通过抗体间的促进与抑制反应,不依赖控制对象实现系统的自适应,从而对PID控制参数进行整定得到全局最优解.仿真结果表明,该控制算法的应用具有更好的控制效果和鲁棒性,满足水舱测试精度要求.     

舰艇破损进水过程中的非线性横摇运动研究

针对舰艇破损进水运动中受波浪激励作用可能出现的非线性横摇运动问题,推导和构建了舰艇破损进水非线性横摇运动数理模型,对具有Ⅲ类进水舱的破损舰艇受不同波浪激励条件下的横摇运动开展数值模拟仿真。选取试验船模为研究对象,研究破损舰艇在不同波浪激励下的横摇运动,确定可能出现的混沌参数区域。研究结果表明,具有Ⅲ类进水舱的破损舰艇横摇运动形式很丰富,可能是单频的,也可能包含超谐、次谐以及组合频率等频率成分,还可能是混沌的。同时,研究中发现具有Ⅲ类进水舱的破损舰艇出现混沌区域需要的激励力矩范围超过实际能达到的范围,因此实际过程中不会出现混沌运动,与选取船模试验结果相一致。     

知识驱动的舰艇编队信息系统顶层设计方法

针对国内大型舰艇编队信息系统总体设计存在的体系结构描述不规范、仿真验证与体系结构设计分离、设计知识缺乏高效管理等问题,参考国内外典型复杂工程系统的顶层设计方法,论文提出了知识驱动的增量迭代式顶层设计方法.该方法以复杂大系统工程和知识工程思想为理论基础,融合基于知识的设计、基于模型的设计、增量迭代式设计、基于仿真的设计等先进的设计方法,为大型舰艇编队信息系统的设计提供指导,为综合集成设计平台研制提供理论依据.     

沉箱式防波堤振动——摇摆运动分析的模型和方法

建立了沉箱式防波堤弹性振动——摇摆运动分析模型，对破碎波冲击作用下防波堤的弹性振动——摇摆运动过程进行了数值模拟，并研究了摇摆运动对防波堤位移、转角、滑移力和倾覆力矩的影响。结果表明，摇摆运动可有效减小防波堤的滑移力和倾覆力矩。在防波堤设计中可考虑允许出现摇摆运动，以实现更为经济的结构设计。     

基于光流法的舰船运动要素测定原理研究

对基于光流法的舰船运动要素测定原理进行了研究，主要包括光流法测定舰船运动要素的思想、光流场解算、三维运动参数解算和舰船运动要素解算。该方法的提出，提高了运动要素测定的自主性，而且满足新型全封闭舰船的测定要求。     

新型船舶运动控制平台及海上试验

研制出一艘以水动力学相似准则缩尺的无人驾驶遥控模型船，模型船装有PC／104为主控计算机的船舶控制器，模型船由岸上主PC机遥控，用Honeywell公司的HMR3000碰罗经测量航导，用差分GPS系统定位，自主控制和推进，该遥控篡自治船舶运动控制已经进行了两次海上试验并取得成功，本文介绍该平台的系统设计，控制系统硬件和软件和海上试验经。     

船舶低频纯横荡及纯首摇运动数值仿真与分析

以船舶操纵水动力预报为研究背景,利用商用软件Fine/Marine对DTMB5415进行了低频纯横荡及纯首摇运动数值仿真研究。以纯横荡运动幅值为0.064 m试验数据为基准,通过对比不同边界条件设置及其对计算结果的影响分析,得到随体坐标系下船模受到的侧向力及转首力矩,并将仿真计算结果与船模试验结果进行对比,获得较好的参数设置。以该设置参数及边界条件为依据进行后续的纯横荡运动及纯首摇运动数值仿真计算,得到船模所受侧向力及转首力矩。     

水面舰艇运动仿真模型研究

水面舰艇运动仿真模型是水面舰艇模型的重要组成部分。文章分析了水面舰艇的运动,以及不同级别的作战仿真应用对水面舰艇运动仿真模型的要求,给出了水面舰艇的实体态势递推模型,对水面舰艇运动仿真模型进行了初步的研究。     

船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统.此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化.经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写.经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值.     

江苏内河集装箱船标准船型设计分析

为提升江苏内河集装箱运输船舶标准化水平,实现船型与船闸、航道等通航基础设施发展相匹配,通过梳理内河标准船型主尺度标准和通航管理规定的修订情况,结合京杭运河江苏段集装箱营运船舶的调研,在船舶主尺度、舱室布置、船体结构和新能源动力的应用等方面分析江苏内河集装箱船标准船型的设计要点,完成48 TEU、64 TEU和96 TEU标准集装箱船设计。虽然受限于内河航运关注船舶成本的现状,标准集装箱船的设计更多采用传统基础船型设计思路,但研发运用先进技术、满足内河EEDI的绿色节能型船舶是标准船型的重要发展方向。     

舰船摇摆下舰载火箭弹初始扰动可能域研究

舰船摇摆产生的过载将对舰载火箭弹的初始扰动产生影响。初始扰动是影响舰载火箭弹密集度水平的主要因素,但却无法由现有的试验水平测得。本文采用有限幅值随机激励仿真的方法,同时考虑舰船的横摇和纵摇运动,得到了不同安装位置下舰船摇摆引起的初始扰动可能域。仿真结果表明,横摇对初始扰动的影响大于纵摇对初始扰动的影响,但二者引起的初始扰动量级相同,因此对安装位置不在舰船横轴或纵轴上的舰载火箭弹的初始扰动进行计算时必须考虑舰船的纵摇运动。     

船舶动力定位系统非线性观测器设计

针对动力定位水面船舶,基于Luenberger观测器构造原理及Lyapunov稳定性理论,构造一个船舶动力定位系统的非线性状态观测器。所设计观测器较卡尔曼滤波器的主要优越性在于不需要对船舶的运动方程进行线性化处理,且具有全局的指数稳定性。最后,用一艘供给船对所设计观测器进行数值仿真研究,仿真结果表明所设计非线性观测器具有良好的滤波及状态估计性能,船舶运动状态估计值指数收敛于其实际值,验证了所设计船舶动力定位系统非线性观测器的有效性。     

滚装重荷载应急卸载过程的浮基多体系统动力学分析

在救灾和战争等非常情况下，利用中小型近海滚装渡轮或改装后的渔轮渡海输送重荷载，具有可征用船只数量多和装卸载不依赖吊装设备等优点。缺乏港口屏蔽的海浪环境中重荷载进行滚动卸载时，必须考虑波浪对船的作用和重荷载与船的相互作用。本文通过对船在波浪中所受表观重力和表观浮力的分析，导出波浪作用力矩的计算公式。运用浮基多体系统动力学方法，建立波浪-浮基-重荷载系统的动力学方程。使用标准的龙格-库塔四阶方法进行数值积分求解。考虑海况、船型和重荷载在船上运动参数等因素，计算了各工况下的横摇运动响应。进而给出了重荷载安全快速卸载的驾驶操作要求及相关运动规律。     

基于变频技术的船舶电气设备驱动方案

为减少谐波对船舶电网的扰动,基于变频技术,对侧推进电动机和电动机货油泵系统的驱动方案进行研究。综合统筹船舶航行与作业工况和船舶空间布局等因素,设计侧推进电动机和电动机货油泵驱动方案,进行设备布置和谐波测算,并对试验中的典型调试问题进行分析,可为同类型船舶的电气设备驱动方案设计和应用提供借鉴。