耐波性设计及实船试验的分析研究

结合某舰的设计以及对该舰实船耐波性试验结果的分析研究，探讨了在设计之初即充分重视耐波性，并采用性能一体化方法，将耐波性设计贯穿于总体设计的全过程这一设计思想的意义与优点。     

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。     

计算流体动力学耐波性分析与试验结果的比较

介绍计算方法近年来的发成果如何应用于船模水池的耐波性试验分析。在某一问题的分析中，数值法能用于三个不同的阶段。首先，它能用来迅速作答并给问题定位。其次，它也能用来解释试验结果，并针这些结果用在某一模型中，最后进行优化。数值法对于准备试验和确定试验装置也是十分有用的。对船模试验水池可利用或正在开发的数值法的简要调查，表明了此工具在耐波性中所期望的性能，并给出选择不同方法的评价：频域，时域中的线性分析，自由表面的非线性描述以及特定的开发。计算流体动力学技术的某些应用的例子，为试验给出了几种船的转移函数分析，横摇稳性分析和造波系统的定义。     

沿海风浪环境下大尺度船模耐波性试验研究

利用浮标式浪高仪对沿海海浪环境进行测量分析,建立适合在沿海开展试验研究的大尺度遥控遥测自航船模测试系统,开展同吨级圆舭船型和深V复合船型大尺度船模在沿海风浪环境下的耐波性试验研究,并将试验结果与拖曳水池小尺度模型试验测试结果进行对比分析。试验结果表明深V复合船型耐波性较圆舭船型得到大幅改善,且沿海风浪环境下大尺度模型运动特征与水池小尺度模型有较大差别。     

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。     

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。     

30000kN渡航驳耐波性试验研究

对船模进行耐波性试验，给出实船的最大横摇角、纵摇角、升沉幅值和船舶重心处的垂向加速度；分别用稳性规范和内河船稳性规范中的起重船横摇角公式对试验所得实船最大横摇角进行验算比较。     

国外核动力潜艇耐波性理论预报

采用STF理论和Frank源分布-紧密拟合法对国外核潜艇潜望状态进行了纵荡、垂荡、纵摇、横荡、横摇、艏摇和垂向加速度等波频运动耐波性理论预报.给出了不同航速、航向时的规则波运动响应和不同航速、航向、波高、波浪平均周期时的不规则波运动统计值.对典型艇型进行变化稳心高、纵向和横向惯性系数计算.最后对各艇进行了耐波性能比较.     

千吨级高耐波性单体复合船型模型试验研究

文章对哈尔滨工程大学研发的千吨级单体复合船型进行快速性和耐波性试验研究,通过对千吨级圆舭母型船、加装组合附体及改进深V型加装组合附体等复合船型进行模型试验,分析比较不同方案的阻力性能和耐波性能。试验结果表明所研发的深V单体复合船型,能在兼顾阻力性能的前提下,使纵向运动得到显著改善,大幅提升了千吨级单体船的耐波性能。     

基于FFT-FS频谱细化技术的船模耐波性试验测量信号分析方法研究

针对FFT频率分辨率受限制且精度不高的缺点以及船模对波浪的运动响应频率是低频且窄带的特点,采用FFT-FS方法对测量的运动响应信号在其对应的窄带频段内进行频谱细化获得更细致准确的信号频域特征;通过对该算法的运算量及分析精度的研究表明该算法是一种运算效率高、分析精度高且受信号本身信噪比影响小的频域分析方法;通过对船模运动响应的仿真信号和实测信号的分析表明该算法确实能有效地用于船模耐波性试验测量数据的定量分析。     

Validation of vessel seakeeping model tuning algorithm based on measurements at model scale

Wave-induced vessel motion prediction plays a critical role in ensuring safe marine operations. The operational limiting criteria can usually be calculated by applying presumed linearized vessel motion transfer functions based on the specified vessel loading condition, which may deviate from the real vessel condition when the operation is executed. Reducing the uncertainties of the onboard vessel loading condition can therefore improve the accuracy of vessel motion prediction and hence improve the safety and cost-efficiency for marine operations. However, parameters related to the onboard vessel loading condition can be difficult to measure directly, such as the center of gravity and moments of inertia. In addition, the hydrodynamic viscous damping terms are always subject to significant uncertainties and sometimes become critical for accurate vessel motion predictions. A very promising algorithm for the tuning of these important uncertain vessel parameters based on the unscented Kalman filter (UKF) that uses onboard vessel motion measurements and synchronous wave information was proposed and demonstrated previously by application to synthetic data. The present paper validates the UKF-based vessel seakeeping model tuning algorithm by considering measurements from model-scale seakeeping tests. Validation analyses demonstrate rational tuning results. The observed random errors and bias in relation to the measurement functions due to the applied simplification and linearization in the seakeeping simulations can lead to biased tuning. The importance of designing the state space and the measurement space is demonstrated by case studies. Due to the nonlinear relationship between the uncertain vessel parameters and the vessel motions, the tuning is shown to be sensitive to the mean state vector and selection of the surrounding sigma points.     

Onboard tuning of vessel seakeeping model parameters and sea state characteristics

It is essential for a safe and cost-efficient marine operation to improve the knowledge about the real-time onboard vessel conditions. This paper proposes a novel algorithm for simultaneous tuning of important vessel seakeeping model parameters and sea state characteristics based on onboard vessel motion measurements and available wave data. The proposed algorithm is fundamentally based on the unscented transformation and inspired by the scaled unscented Kalman filter, which is very computationally efficient for large dimensional and nonlinear problems. The algorithm is demonstrated by case studies based on numerical simulations, considering realistic sensor noises and wave data uncertainties. Both long-crested and short-crested wave conditions are considered in the case studies. The system state of the proposed tuning framework consists of a vessel state vector and a sea state vector. The tuning results reasonably approach the true values of the considered uncertain vessel parameters and sea state characteristics, with reduced uncertainties. The quantification of the system state uncertainties helps to close a critical gap towards achieving reliability-based marine operations.     

基于HydroSTAR的水翼五体船耐波性优化研究

为改善五体船在空载及小摇荡时的耐波性,论文通过在五体船主船体和片体之间加装水翼构造水翼五体船,在此基础上借助耐波性通用软件HydroSTAR对不同水翼攻角水翼五体船及原五体船耐波性计算,并对相关耐波性指标进行对比分析,以此研究水翼五体船的攻角优化问题.通过对比研究发现,水翼五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值明显低于五体船,且在低频波段NACA4415翼型水翼五体船最优攻角在10°左右.     

基于HydroSTAR的水翼五体船耐波性优化研究

为改善五体船在空载及小摇荡时的耐波性,论文通过在五体船主船体和片体之间加装水翼构造水翼五体船,在此基础上借助耐波性通用软件HydroSTAR对不同水翼攻角水翼五体船及原五体船耐波性计算,并对相关耐波性指标进行对比分析,以此研究水翼五体船的攻角优化问题。通过对比研究发现,水翼五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值明显低于五体船,且在低频波段NACA4415翼型水翼五体船最优攻角在10°左右。     

一种物理模型试验用无线数据采集系统

为解决水运工程物理模型试验中传感器种类数量繁多、布线麻烦的问题,研制了一种无线数据采集系统。利用STM32F103单片机作为数据采集电路的主要部件,扩展模拟量、脉冲量、数字量采集模块。采集数据存储于FLASH存储器,以无线方式将数据传输至上位机。采集器内置可充电锂电池和无线数据传输模块。该系统可挂载波高、压力、水位、流速等多种传感器,亦可应用于其他不方便布线的数据采集场合。     

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。