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。     

多用途货船的操纵性预报计算

多用途货船是目前海上航运交通中数量较多的船舶,这些船舶的安全航运对海运安全具有特别的重要性。这类船舶的操纵性预报对于将自由自航模操纵性试验结果换算到实船、将实船压载状态下海上操纵性试验的结果换算到满载状态、以及在初步设计阶段了解和掌握所设计船舶的操纵特性都具有一定的实用意义。为此,我们以一艘载重二万七千吨的多用途货船为例就这类船舶的操纵性预报进行了数学模型整理和计算。由分析比较可知,预报值和试验值间的误差是可以接受的。     

基于CFD的内河船深浅水中操纵性预报

由于岸壁效应和浅水效应,内河船舶在限制水域作操纵运动时通常受到比在开阔水域中更大的水动力.这些水动力对船舶操纵性具有不利影响,有可能导致船舶碰撞或触底等海上事故.因此,为了在船舶设计阶段预报其操纵性能,考虑浅水效应和岸壁效应以准确计算内河船舶操纵运动水动力非常重要.本文基于CFD方法,通过对粘性绕流进行数值模拟,对长江中营运的三艘内河船舶的操纵运动水动力进行计算.首先,为了验证数值方法的可靠性,对标模KVLCC2纯横荡和纯首摇试验的水动力进行计算,并将计算结果与现有的试验数据进行对比.然后,对三艘内河船舶在不同水深下的静舵试验、纯横荡和纯首摇试验进行数值模拟,计算得到水动力及相应的线性水动力导数.最后,基于计算得到的水动力导数,获得Nomoto模型中的操纵性参数,对比分析三艘内河船舶在深浅水中的操纵性能.结果表明,本文方法可以揭示不同水深下三艘内河船舶的操纵性变化趋势.该方法可为船舶设计阶段内河船舶深浅水中的操纵性预报提供一种实用的工具.     

基于SPSS技术的船舶操纵性指数K、T预报

为了提高船舶操纵性指数K、T的预报精度以便更好地评价船舶性能,采用多元非线性回归模型,利用SPSS软件对43艘商船的K、T指数实船试验结果进行了回归分析。研究了对K、T有显著影响的非线性因素,给出了两个最优回归多项式。以某杂货船为例进行了操纵性指数的预报,预报效果令人满意,K、T误差分别为4.4%和1.1%。与原有的线性模型相比,预报误差分别减小了16.4%和70.3%。该文提出的非线性模型在回归方程的显著性以及对K′、T′值的预报准确性上均较线性模型有了很大提高,对操船者在航海实践中评估船舶的操纵性能有一定的参考价值。     

基于LS-SVM的船舶操纵性黑箱建模与预报研究

文章提出了基于LS-SVM的船舶操纵性黑箱建模方法,通过选取影响操纵性能的主要因素,利用LS-SVM建立了操纵性能的非线性回归模型,并利用回归模型对自航模回转试验进行了预报,通过试验与预报结果的对比分析表明,所建立的回归模型具有较高的预报精度,为船舶操纵性预报提供了一种新的技术手段。     

船舶操纵性计算预报中的不确定度评定

不确定度分析是以定量的形式给出数据结果的品质和可信度,是数据分析中必要的一个组成部分。为了适应国际海事组织(IMO)正式通过的 MSC.137(76)船舶操纵性标准(IMO,2002b)决议,就要求在船舶设计阶段通过数值计算方法预报的操纵性能更加精确。因此,文章依照 GUM 不确定度评定方法,基于船舶操纵性预报整体型数学模型,结合操纵性水动力试验结果及其导数分析,对船舶操纵性预报结果进行了不确定度评定。     

波浪中船舶操纵横摇预报及舵效影响分析

基于经典MMG模型建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,并利用耦合模型叠加波浪力的方式,论文对一艘S175自航船模进行波浪中操纵性和横摇预报,并根据自航模试验进行对比验证;其波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。在验证模型准确性后,对船舶在不同舵速、浪向角下的操纵运动进行时域模拟,比较了舵速和遭遇浪向对船舶舵效的影响,分析了浪向、波频对船舶操纵和回转时横摇的影响。     

风载荷作用下的操纵性研究

为研究某水面舰船在一定风载荷作用下的操纵性特点,基于Matlab软件平台和模型试验,构建了静水和考虑风载荷作用下的三自由度MMG操纵性方程,对静水和风载荷作用下的操纵性进行数值预报。通过静水中数值预报结果与试验值的比较,发现仿真值与试验值吻合度较好,从而验证了该方法的可行性。将风载荷作用下的结果与静水中的数值预报结果进行对比分析,结果表明,无因次回转直径、无因次战术直径、速降、无因次横距等回转运动参数都要小于静水中预报值,回转角速度基本与静水预报值一致,无因次纵距要大于静水中的理论预报值;初转周期、超越时间、第一超越角以及第二超越角等Z形运动参数值都要大于静水中预报值,由此可知风载荷对该水面舰船的操纵性相较于静水具有明显的影响,同时该数值预报方法可为工程应用提供借鉴。     

基于统一模型的船舶迎浪参数横摇数值预报及其舵减摇研究

国际海事组织（IMO）正致力于第二代完整稳性规范的制定,而参数横摇一直是船舶动态完整稳性研究的热点。文章采用考虑船舶操纵性和耐波性运动耦合的统一模型对迎浪规则波下的船舶参数横摇运动进行了时域数值模拟。在时域模型中,六自由度耐波性运动辐射绕射力采用切片理论计算,并由脉冲响应函数法转化到时域。非线性回复力和入射波力采用瞬时湿表面压力积分方法计算。操纵性运动基于MMG模型,依据统一理论将操纵性与耐波性运动进行耦合计算。文中先应用简化三自由度模型对三艘集装箱船进行了参数横摇样船计算,并进行了初步的模型实验验证,依据结果对比分析了横摇惯性矩、初稳性高和方形系数对参数横摇的影响。基于统一模型分析了操纵性运动对参数横摇的影响,并进行了参数横摇舵减摇研究。     

船舶设计初始阶段的操纵性预报

针对2002年10月颁布的《船舶操纵性标准》，采用分离型运动数学标型(MMG船舶运动数学模型)，计算过程中考虑船舶后半部分的水线面系数、菱形系数，及操左右舵时不同整流系数对其水动力系数的影响，从而获得较以前更为满意的船舶操纵预报结果。该系统在仿真界面提示下，输入船、桨、舵的主要尺度及相关参数等，即可在船舶设计初期阶段快速精确地进行操纵性预报。     

基于人工神经网络的船舶操纵性能预报方法

本文以单桨肥大型船回转性能为例,探讨应用改进的ＢＰ神经网络建立船舶操纵性预报数学模型的方法。研究结果表明,只要选择适当的学习样本、网络结构和学习算法,该数学模型的预报精度在工程上可以接受。     

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。     

可控环量船体的受力分析及对船舶操纵性的影响

本文在对—拖轮可控环量船体约束船模试验结果的基础上进行了水动力分析，并与船体在不喷流而仅操舵情况下的受力进行了对比．结果表明：在低航速下，喷流产生的转船力矩要大于操舵产生的转船力矩；在高航速下．喷流产生的转船力矩亦可满足船舶的操纵性要求．因此，作为一种新的船舶操纵方式，将环量控制技术直接用于船舶的操纵是可能的，可大大改善船舶在低航速情况下的操纵性．由于喷流装置结构简单，无可动部件，并且基本不改变船体形状，故为实船应用提供了较为乐观的前景．     

船舶操纵水动力导数的数值求解及敏感度分析

[目的]为了兼顾船舶操纵运动预报的成本与精度,基于数值计算方法,结合水动力导数敏感度分析,提出一种船舶操纵运动预报方法.[方法]首先,求解RANS方程,应用流体体积(VOF)法捕捉自由液面,采用动态网格方法对DTMB 5415船型进行约束运动的数值计算,并将回归得到的线性水动力导数与试验值进行对比,验证数值方案的有效性...     

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。     

灰色理论模型在船艇操纵性能优劣论证中的应用

为了解各船艇之间总的操纵性能是否满足安全要求,本文运用IMO等有关船艇操纵性能的衡准,确定了综合评估指标;基于灰色理论中的灰色关联分析法建立了船艇操纵性能进行综合评判模型,并选择了4种典型船艇进行了论证。结果分析表明,此评估模型正确,方法简单易行,对操纵者掌握、了解各船艇总的操纵性能和实际操纵具有指导意义。     

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。     

基于CFD的双艉船型阻力数值预报

根据船体阻力成因和预报方法的讨论分析,提出一种应用计算流体动力学（CFD）理论进行双艉船型阻力数值预报的方法。该方法采用势流理论计算兴波阻力,基于粘性流理论计算粘性阻力。通过对某典型散货双艉船与液货双艉船在不同航速下的阻力预报及其试验数据的比对分析,结果显示,预报误差基本控制在4%以内。研究表明,该方法计算效率较高、易于实现、经济性较好,且预报精度能满足工程需要,具有较强的工程实用性。     

乌江思林和沙沱升船机船舶超吃水可行性研究

针对乌江思林、沙沱两座升船机船舶1.6 m吃水控制标准导致载货量偏低的实际问题,开展超吃水船舶进出升船机船厢系统性的实船试验,论证船舶吃水标准提升的可行性。结果表明,船舶出厢为控制性工况,2.0 m吃水船舶正常出厢实测最大下沉量16.46 cm,富余水深大于30 cm;基于实船试验数据改进的下沉量预测公式,将船舶实际下沉量预测精度提高1倍以上;按目前2座升船机运行水位协调机制,上下游水位变化在10 cm以内,船舶最大吃水提升至2.0 m是可行的。建议在运行中按照1.8~2.0 m吃水逐步放宽控制标准。     

基于船舶转矩测试的某小型运输船机桨匹配分析

文章基于船舶转矩测试分析小型船机桨匹配状态的方法,通过某小型港口运输船的实际运用,论证了该方法的有效性和可操作性,为中小型船舶或老旧船舶的机桨匹配提供了参考。