水下航行器执行机构故障诊断方法研究

针对水下航行器执行机构故障论断问题,建立了航行器推进器及舵等执行机构的偏差型故障模型和航行器水平面运动模型;设计了一种采用时变渐消因子实现的强跟踪滤波器算法,在线估计航行器状态及执行机构故障偏差,通过对残差进行分析,实现了对水下航行器执行机构的故障诊断。仿真试验验证了强跟踪滤波器在航行器执行机构故障诊断中的有效性。     

超空泡航行体操纵过程流体动力特性数值模拟研究

超空泡航行体操舵过程会引起空泡变形,导致航行体流体动力学特性发生变化。为了了解超空泡航行体操舵过程中航行体的动力学特性,文中采用基于欧拉两流体模型的CFD数值模拟方法及动网格技术对超空泡航行体空化器、尾舵操舵过程以及航行体攻角变化过程中的空泡形态及航行体瞬态流体动力特性变化规律进行了研究。研究结果表明空化器操舵过程中空化器升力随偏转角基本呈线性规律变化,对航行体尾部滑行力的影响相对于攻角变化对滑行力的影响为小量;尾舵操舵过程改变了空泡尾部流场,对于航行体尾部滑行力会产生重要影响。     

内孤立波作用下航行体“掉深”控制的水动力特性及运动响应研究

为有效避免航行体在航行过程中发生“掉深”,基于雷诺平均的Navier-Stokes方程及m Kd V理论建立了内孤立波数值水槽,研究了密度跃层以下不同潜深的悬浮航行体与内孤立波的相互作用,并对航行体采用不同参数的PD控制。与未施加控制的航行体对比,探究其控制效果及航行体的水动力特性和运动响应。研究结果表明：航行体“掉深”主要是由垂向位移和俯仰角快速增加造成的,对航行体施加控制的参数不同,控制效果也不一样,内孤立波通过后,施加控制航行体的垂向速度在零附近波动,垂荡位移得到有效抑制;控制后航行体的俯仰角可减小到未控制时的1/15,且施加控制后航行体的俯仰角均可控制在0.2 rad以下。     

二维波状摆动式鱼类自主航行推进性能研究

利用计算流体动力学软件Fluent对二维波状摆动式鱼类自主航行的水动力特性进行了数值模拟.在给定鱼体波动变形方程的基础上,编制实时计算鱼体不同波动参数下鱼体航行速度的程序模块,建立了波状摆动式鱼类自主航行的数值计算模型.研究了不同运动参数下的水动力性能、流场结构及航行速度,结果表明,随着摆动频率及波长的增加,鱼类能够获得更大的推力及自主航行速度.     

航行体水动力特性数值计算研究

航行体水中运动达到一定速度时,在航行体肩部及尾部会产生空泡,直接影响航行体的水动力特性及稳定性控制,当空泡进入高压区时瞬间发生溃灭,产生极高的压力冲击对航行体具有很强的破坏作用。本文利用数值计算方法对某航行体水下不同运动速度下的空泡状态、阻力系数进行研究,对该航行体水动力特性及水下载荷研究提供参考。     

南极航行有关问题的探讨

随着我国南极科学考察站的建立,我国船舶赴南极航行的机会将逐渐增多,南极航行有关问题越来越引起航海界的关注和重视.本文对南极地理特点、出航准备、定位与导航及航行注意事项等几个方面的问题进行了探讨,对南极航行的船舶驾驶员及关心这方面问题的人员具有一定的参考和实用价值.     

浅谈关门海峡的航行方法

根据多次进、出关门海峡的实航经验和体会,对关门海峡的航行特点、航行方法及注意事项进行了详细的综述,这对船长安全通过关门海峡的航行有一定的参考价值和指导意义。     

水下无人航行器外挂吊舱水动力试验及操纵性分析

在循环水槽开展了某带吊舱水下无人航行器的水动力试验,绘制出了航行器阻力曲线,得到了与操纵性相关的主要水动力系数,在此基础上对水下无人航行器的运动稳定性进行了分析,并与不带吊舱情况下的水下无人航行器操纵性进行了比较。试验结果可为水下无人航行器推进系统设计及运动控制与仿真提供依据。     

长江干流宜昌至大通段航行基准面适应性及调整思路

随着上游水利枢纽的陆续修建,长江干流宜昌至大通段的来水来沙条件与河床发生了重大变化,航行基准面与枯水位出现了不同程度的偏离,因此有必要对航行基准面的适应性及调整思路进行研究。基于宜昌至大通河段现行航行基准面使用以来的流量、水位实测资料,分析最枯水位变化特点、原因及趋势,认为宜昌至枝城段航行基准面基本适应,而枝城—大通段航行基准面适应性较差。在此基础上,探讨航行基准面调整思路。     

船舶在大风浪中安全航行的探讨

海船在航行过程中可能遇到各种各样的复杂局面,如雾中航行、冰区航行、大风浪区航行、狭水道及危险航区航行等等.航海驾驶人员和有关科技工作者对此总结出了许多有益的经验及理论,笔者将围绕船舶在大风浪中安全航行提出如下探讨.     

冰区运输船极地海域航行阻力的模型试验研究（英文）

为了考查冰区运输船在北极结冰海域航行时所受到的航行阻力,进行了一系列室内物理模型试验。试验中船体模型通过一个单向测力传感器与主拖车上的刚性拖曳臂相连。试验包含三种主要的冰条件,即船体独立航行的平整冰条件、在破冰船引导下航行的航道碎冰条件和独立航行的浮冰条件。平整冰及航道碎冰条件下对多种船体航行速度进行考察,而浮冰条件下则针对不同的冰覆盖率展开研究。试验中对冰-船相互作用模式、冰排在船体不同位置处的破坏进程以及碎冰沿船体的运动状态进行了详尽的观测,并对船体的航行阻力进行了有效的测量。此外,文中还对航行阻力均值与极值之间的差异进行了详尽的讨论与分析。结果表明,冰条件与船体航行速度是影响船体航行阻力的重要因素。     

舰船惯导航行数据的重构及混沌特性分析

针对现有舰船航行数据处理研究中,对数据内在属性及不同数据间相关性研究不够深入的问题,应用不同方法对舰船惯导航行数据进行了相空间重构及比较分析。分析结果表明,C-C方法对船舶惯导航行数据的重构效果较好。在此基础上,进行了惯导数据的混沌特性定性分析,并计算了惯导数据的最大Lyapunov指数,对舰船惯导数据进行了混沌动力学特性研究。分析结果证实了舰船航行数据具有较为典型的混沌特性,为进一步研究采用混沌控制等方法对舰船航行中的混沌状态进行控制提供必要的数据基础和比较依据。     

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。     

能见度不良情况下长江航行对策研究

由于航行中能见度迅速下降等原因,能见度不良下的长江航行也时有发生。因此,如何根据长江能见度不良的特点研究制定有效的航行安全对策,成了航海人员面临的不可回避的问题。本文依据几次能见度不良下的长江航行经历,对长江能见度不良情况下的特点及航行安全对策做了总结。虽然仅涉及江阴水道以下航段,但对于整个长江航行有很强的借鉴意义。     

人工航道中搁浅的特点及对策

此文对人工航道中潮流对航行影响及搁浅事故进行了分析，提出了确定富余水深时考虑的潮流因素和人工航道航行的注意事项。     

关于航行方式的设计问题

研究建立一套航行方式程序,并将它应用于船舶综合导航系统或自动航行系统。这不仅扩充了系统的组合功能,而且对于提高船舶航行的自动化程度和保证船舶航行的安全性、经济性都具有使用价值。本文介绍了恒向线及大圆航法程序的设计方法,并在此基础上对数据航行系统和航迹跟踪模式分别作了初步设计和数字模拟计算。     

基于AIS的船舶航行搁浅风险预警建模研究

为保障船舶航行安全,基于船舶AIS数据进行挖掘和统计分析,考虑船舶吃水及水位变化对航行搁浅风险的影响,建立了船舶航行搁浅风险预警模型,以为船舶动态监控及行为预警等研究提供参考依据,为有关部门决策管理提供支持。     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟初步研究

船舶航行操纵数学模型包括水流数学模型和船舶航行数学模型,其中水流数学模型是船舶航行模拟的基础。基于船舶航行操纵数学模型的基本原理,研究开发了船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,采用有限体积法对水流基本控制方程进行了离散,在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法,船舶航行数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型,并采用有限差分法离散求解船舶运动方程。根据实船或船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验资料,对所建立的船舶航行操纵数模进行了验证和参数率定,结果表明该船舶数模能够正确模拟船舶的航行操纵性能。     

天津港冰期的航行安全

天津新港地区最近几年冰况异常严重,对船舶的航行和靠泊影响很大。冰况严重时对船舶的航行安全甚至造成很大威胁。本文作者根据多年的实践经验,着重论述了冰期航道航行及大型船舶靠泊的特点。     

基于LQG/LTR的水下航行器多变量鲁棒控制

基于LQG/LTR方法对水下航行器进行多变量鲁棒控制设计,解决在模型不确定及受到随机干扰情况下水下航行器的控制设计问题,使得水下航行器控制系统具有良好的鲁棒性和动态品质.对水下航行器非线性动力学模型进行仿真实验,仿真结果验证了该方法的有效性和可行性.