自主式水下滑翔机关键技术专利扩展分析

为解决目前自主式水下滑翔机的导航技术、水声通信以及组网技术3个分支专利数量较少,存在一定的技术瓶颈和技术壁垒的问题,本文基于自主式水下滑翔机的功能、效果、适用等技术需求,将其研究范围扩展至水下航行器领域,通过对扩展领域中导航技术、水声通信技术以及组网技术的专利申请进行多角度分析,得到了3个分支在扩展领域的专利申请趋势、主要技术来源地、活跃度以及国内主要申请人等结论,以对自主式水下滑翔机的研究进行技术支撑。     

海事重点监管船舶定位系统黄浦江水域应用研究

海事重点监管船舶定位系统是针对上海黄浦江闵行段水域海事重点监管船舶逃逸问题而建设应用的系统。该系统前端设备独立性强,携带、装卸方便,应用功能尤其是报警功能全面及时可靠,已在黄浦江闵行段水域的海事监管应用中取得良好的效果,但仍存在硬件性能不足、定制化功能待完善、应用管理机制未建立等问题。文中针对该系统存在的问题提出了提高硬件性能、完善定制化应用功能及建立完善应用管理机制等建议,以期为海事重点船舶防逃逸监管提供一种高效、完善的解决方案。     

舰船复合材料结构物应用工程技术特点及内涵分析

针对舰船平台技术所面临的发展需求与挑战,从总体平台特性、综合隐身以及综合保障技术发展需求的角度,简要分析开展舰船复合材料结构物应用工程的必要性和紧迫性。以西方国家潜艇应用为例,梳理国外舰船复合材料结构物应用发展思路,提出并阐明舰船功能复合材料结构物应用工程的3个“一体化”技术特点,着重探讨总体/结构设计技术的定义、内涵及关键技术组成。最后,针对我国未来在该领域的发展需求,提出应在尽快制定顶层规划的同时,着力加强设计基础研究和规范体系性建设。     

水力式升船机单井塔柱内对拉钢索优化布置

单井型塔柱结构极大改善了水力式升船机竖井水位同步性问题,但随着提升高度增大,竖井内水深越大,侧壁位移、弯矩过大等问题更加突出。以150米级单井塔柱为例,提出了竖井内布置对拉钢索的设想和简化布置方案。基于钢索拉力权重分配系数的优化方法,取得了钢索等应力的密度分布最优解,并离散转化为等效的等荷载布置方案,可在实际工程中应用。经有限元模型结果对比分析,等荷载布置与简化方案相比,最大位移可减小47.44%,纵竖向弯矩极值差别不大。与无钢索方案比较,最大位移、纵向弯矩、竖向弯矩可分别减小93.5%、74.36%、75.84%。高强钢索预应力方案值得进一步研究。     

引江济淮工程派河口船闸通航水流条件及改善措施

派河口船闸是引江济淮派河口枢纽重要组成部分,位于派河入巢湖口门段,建设条件复杂。综合已有工程、河道边界和相关规划,提出了复线船闸平面布置初拟方案。采用定床河工模型试验的技术手段对船闸下游引航道与口门区通航水流条件开展了详尽研究,探明了节制闸泄洪时下游通航水域纵向和横向表面流速、流态特征,分析了通航水流条件不满足规范要求的原因,指出可通过岸线平顺、新开泄洪分流通道和控制临界安全泄洪流量等措施进行改善。优化后的方案可满足设计要求,为工程设计和今后运行管理提供技术支撑。     

高坝枢纽新建通航建筑物轴线及通航条件研究

针对山区已建高坝枢纽新建通航建筑物轴线布置受河道窄、水头高、电站泄流及已有建筑物影响等条件限制的问题,依托贵州清水江白市水电站枢纽新建通航建筑物工程,采用1∶100正态整体水工模型与自航遥控船模相结合的技术手段,对多条轴线布置方案进行通航水流条件及船舶航行操控研究与优化。试验结果表明,右岸轴线布置方案通航水流条件及船舶航行状态均较好,为推荐方案。研究成果解决了工程关键问题,可供类似已建高坝水利枢纽新建或扩建通航建筑物工程参考借鉴。     

大型三角闸门门缝输水运用条件试验研究

裕溪一线船闸扩容改造工程首次将三角闸门的应用口门宽度提高至34 m。为提高船闸的运行效率、充分发挥三角闸门动水启闭的优势,开展了大型三角闸门门缝输水运用条件试验研究。以三角闸门的水动力特性和船舶停泊安全为依据,研究提出裕溪新船闸大型三角闸门门缝输水的运用条件:1)三角闸门采用门缝输水应尽可能在1 m水头差以内开启;2)闸门开度应控制在1 m以内;3)随着水头差减小闸门开度可进一步增大。     

USV复杂水域环境综合感知技术

从无人水面艇（Unmanned Surface Vessel,USV）所处的工作环境,分析单目摄像头、双目摄像头、海事雷达、激光雷达等传感器的组成原理、优缺点、性能测试。介绍多传感器数据在USV上的融合原理、融合流程及其应用情况。经过实船海上试验,多传感器数据融合指标良好,较好地解决USV在复杂水域安全航行的感知技术问题。所描述的感知技术,对设计和研发搭载不同任务的USV,识别不同工作场景环境,具有积极的参考价值。     

Surf-riding and oscillations of a ship in quartering waves

The behavior of a ship encountering large regular waves from astern at low frequency is the object of investigation, with a parallel study of surf-riding and periodic motion paterns. First, the theoretical analysis of surf-riding is extended from purely following to quartering seas. Steady-state continuation is used to identify all possible surf-riding states for one wavelength. Examination of stability indicates the existence of stable and unstable states and predicts a new type of oscillatory surf-riding. Global analysis is also applied to determine the areas of state space which lead to surf-riding for a given ship and wave conditions. In the case of overtaking waves, the large rudder-yaw-surge oscillations of the vessel are examined, showing the mechanism and conditions responsible for loss of controllability at certain vessel headings.List of symbols c wave celerity (m/s) - C(p) roll damping moment (Ntm) - g acceleration of gravity (m/s²) - GM metacentric height (m) - H wave height (m) - I _x ,I _z roll and yaw ship moments of inertia (kg m²) - k wave number (m^–1) - K _H ,K _W ,K _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - K _p forces in the roll direction (Ntm) - m ship mass (kg) - n propeller rate of rotation (rpm) - N _H ,N _W ,N _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - N _P moments in the yaw direction (Ntm) - p roll angular velocity (rad/s) - r rate-of-turn (rad/s) - R(,x) restoring moment (Ntm) - Res(u) ship resistance (Nt) - t time (s) - u surge velocity (m/s) - U vessel speed (m/s) - v sway velocity (m/s) - W ship weight (Nt) - x longitudinal position of the ship measured from the wave system (m) - x _G ,z _G longitudinal and vertical center of gravity (m) - x _S longitudinal position of a ship section (S), in the ship-fixed system (m) - X _H ,X _W ,X _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - X _P forces in the surge direction (Nt) - y transverse position of the ship, measured from the wave system (m) - Y _H ,Y _W ,Y _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - Y _p forces in the sway direction (Nt) - z _Y vertical position of the point of action of the lateral reaction force during turn (m) - z _W vertical position of the point of action of the lateral wave force (m) Greek symbols angle of drift (rad) - rudder angle (rad) - wavelength (m) - position of the ship in the earth-fixed system (m) - water density (kg/m³) - angle of heel (rad) - heading angle (rad) - _e frequency of encounter (rad/s) Hydrodynamic coefficients K roll added mass - N _v ,N _r yaw acceleration coefficients - N _v N _r N _rr N _rrv ,N _vvr yaw velocity coefficients K. Spyrou: Ship behavior in quartering waves - X _u surge acceleration coefficient - X _u X _vr surge velocity coefficients - Y _v ,Y _r sway acceleration coefficients - Y _v ,Y _r ,Y _vv ,Y _rr ,Y _vr sway velocity coefficients European Union-nominated Fellow of the Science and Technology Agency of Japan, Visiting Researcher, National Research Institute of Fisheries Engineering of Japan     

汽车导航用电子地图的高效路网模型

为了有效地描述实际道路网络，提高汽车导航系统的运行效率，建立了一种新的电子地图的路网模型。在分析了嵌入式系统特点的基础上，对路网的数据结构进行了简化。采用重整实体ID的方法，进一步提高了数据的处理效率。实践证明，该模型可以较好地表述实际的道路网络，结构精练，处理效率高，适合车载导航系统，特别是嵌入式车载导航系统的要求。