基于非线性数值分析的船舶轴功率计算方法

为了解决一些服役期较长的船舶有时无法采集到轴功率数据的问题,根据螺旋桨敞水性征曲线推导轴功率与航速、轴转速的之间的非线性关系,以此计算轴功率,利用不同型号螺旋桨敞水试验数据,使用Matlab拟合不同次数多项式的非线性关系,结果表明三次多项式拟合非线性关系的效果最好,且有着广泛的适用性。用该方法计算轴功率,不但提高了航速、轴转速数据的适用范围,同时也提高了计算精度。     

超大型船舶安全航速建模研究

针对超大型船舶的通航特性,对超大型船舶的安全航速确定标准开展研究。纵向：为确保船舶维持有效舵效且不至于因船速过快导致交通流拥堵,基于船舶交通流观测统计结果确定船舶安全航速范围;横向：基于船舶漂移运动数学模型和船舶操纵性丁指数回归模型,建立超大型船舶最小安全航速限定模型;垂向：基于富裕水深确定原则和船舶蹲底回归公式,建立超大型船舶最大安全航速限定模型。以VLCC和Bulk Carrier为代表船型,综合横向、纵向和垂向安全航速限定要求,确定了不同风级、不同流速、不同船型情况下的渤海海域超大型船舶安全航速标准。     

潜艇混合制航行优化设计及特性研究

混合制航行工况是现代常规潜艇的主要航行方式,其主要表征指标为混合制暴露率和平均航速。在混合制总续航距离、总续航时间以及柴电机组额定功率给定的条件下,运用序列二次规划算法,计算在不同假定航行周期下,满足蓄电池组充放电平衡要求的暴露率最低和水下航速最大的航行方式,并分析了通气管航速、暴露率以及耗电能量与电池总能量的比值随水下航速变化的关系特性。结果表明提高水下航速有利于潜艇机动性的提升,但会增加潜艇潜在危险性。所得关系曲线可为潜艇在不同航行工况下制定充电计划提供参考。     

船舶航速优化算法研究

有效的航速优化算法能够使船舶处于最佳航行状态,从而减少燃油开支,节约运营成本。本文以船舶航速作为研究对象,给出一种基于遗传算法的不定期船舶运输经济航速优化方法,实现了航线不变情况下,不定期船舶运输的航速优化问题。     

基于不同场景的船舶航速优化模型与影响因素研究

航速优化是实现船舶智能能效管理以及降低能耗的有效途径,能产生良好的经济效益和环境效益。论文介绍了船舶航速下的各种定义,并开展了航速优化分类研究。从环境、市场以及约束条件等3个方面阐述了船舶航速优化的影响因素。针对不同运输类型船舶,根据其营运特点,分别建立了以最小油耗和最大收益为目标的航速优化模型,并进行了优化算法的对比分析。开展了长江船舶案例研究,结果表明航速优化可为船舶提供动态航速建议,优化后的航速可以实现全航次节油5 871 kg。     

基于多项式的二维PSD非线性校正算法研究

针对位置敏感探测器PSD的非线性,综合分析现有非线性校正方法,提出利用多项式拟合算法对PSD的非线性进行校正。利用二维平移台搭建二维PSD标定系统,详细论述多项式校正的方法,并通过实验数据对比,选择二元三次多项式完成校正。通过PSD光敏面上不同点的测量对多项式校正算法进行验证。实验结果表明,校正后的测量误差均方差不大于0.0185。     

船舶主要动力设备能效模型与仿真分析

根据船、机、桨关系,以船舶动力装置的能量传递为基础,基于Matlab/Simulink仿真平台建立主机能效模型。以某内河旅游船舶为研究对象,根据船体与主机参数,利用回归多项式法得到螺旋桨敞水特性曲线。在船舶上安装油耗仪等传感器,采集了主机瞬时油耗、船舶对地航速、对水航速等数据,并计算了主机的实际能效。针对实船采集的数据,分析了航道水流速度的分布特征。基于仿真模型,计算了船舶在不同航道水流速度与对水航速下的主机能效,比较分析了实测数据与仿真结果,并对模型进行了验证。本文研究对于提升船舶的营运能效指数具有实际指导意义。     

利用GPS测试船舶航速的算法研究

简要介绍了GPS的定位原理和测速原理,并对利用GPS测试船舶航速的四种算法进行了说明.在多个船舶航速算例的基础上,进行了分析并得出结论.     

小水线面双体船(SWATH)优化设计及数值方法

介绍了基于阻力最小的小水线面双体船主尺度优化方法,引入逐步二次回归的优化思想,结合可变误差多面体算法和乘子法,形成了独特的优化算法.开发了阻力计算和主尺度优化程序(SWATHRES和SWATHOPT),根据输入的主尺度及优化变量约束,程序内确定给定几何表达的主体和支柱船型,在指定的设计航速下,计算输出阻力最小的优化船型及相应的阻力曲线.计算表明:该系统可用于SWATH阻力预报和方案设计阶段的主尺度选型.     

三体船阻力回归分析及预报方法研究

基于三体船船模系列阻力试验结果,以非均匀B样条拟合船模阻力试验数据随航速变化关系曲线,采用模长界限控制的Gram-Schmidt正交化方法建立给定排水量和航速三体船阻力与侧体位置关系的回归模型,该方法能够快速而有效地获取有效范围内任意给定航速下三体船阻力随侧体位置的变化关系,具有一定的理论意义和较高的工程实用价值.     

螺旋桨噪声贡献分离模型的仿真研究

介绍一种从辐射噪声中分离出螺旋桨噪声的方法。根据螺旋桨噪声同航速的变化关系,将辐射噪声1/3 Oct谱级进行归一化处理,求得艇体函数,给出各工况下螺旋桨绝对声压谱。对分离算法进行建模仿真,重点讨论不同航速工况的选取和机械噪声随航速的增长规律这2个因素对分离结果的影响。     

低速水面目标航速精度分析及精确解算

低速水面目标由于在雷达扫描周期内运动距离较小,受雷达测量精度的限制,导致通过航迹滤波输出的航速误差相对目标航速而言往往较大。针对该问题,分析了距离、方位、俯仰各测量误差对航速精度的影响,提出一种基于两级策略的航速精确解算方法。最后,通过仿真试验对算法进行验证,结果表明该算法能够有效提高航速精度。     

基于航次营运效益的不定期船航速优化研究

为探究不定期船的最优航速问题，对单航次、单货物的不定期船进行航速优化研究。建立2个基于航次营运效益的船舶航速优化数学模型，分别以航次净收益最大和航次日收益最大为优化目标，全面考虑航速对航次净收益、航次日收益、航次时间的影响和货主的运输服务时间要求等。基于设计的优化算法，自主开发了优化软件对模型进行求解，实现航次净收益或航次日收益最大化。研究结果表明：通过某型散货船算例分析，验证了软件给出的最优航速比航运公司提供的指导航速取得的航次净收益更大或航次日收益更大。     

科技期刊文摘

1）利用GPS测试船舶航速的算法研究．丁举．船舶工程．2005（5）：5～8．简要介绍了GPS的定位原理和测速原理．并对利用GPS测试船舶航速的四种算法进行了说明，在多个船舶航速算例的基础上。进行了分析并得出了结论。     

Chebyshev多项式在频域无限水深格林函数的高效数值逼近中的应用（英文）

文章对频域无限水深无航速格林函数及其导数的高效计算进行了新的研究。该研究针对含有贝塞尔函数的半无穷限柯西主值积分的格林函数的经典表达形式,将整个计算内容分为计算具有简单解析表达形式和缓变剩余函数两部分。为了逼近剩余函数,首先在改进后的三个计算域内得到经济高效的Chebyshev多项式,然后利用Clenshaw法进行该逼近多项式的快速双重求和从而得到格林函数本身。为了达到6D计算精度,其导数的计算也利用了几乎相同的多项式,确切地说是仅需额外增加或减少几项。数值结果表明,文中结果与著名HydroStar的吻合程度很好,而且文中算法与后者的分析效率几乎相同。文中的算法可以提供的数值精度与分析效率完全能够胜任实际应用。     

内河船舶的浅水阻力计算

本文提供了一种估算内河船舶浅水阻力的方法。根据184条船模浅水阻力曲线及部分相应的深水阻力曲线,计算了经济航速、临界航速和不同航速下的兴波阻力系数。应用经修正的Prohaska方法计算了深、浅水形状因子。将上述这些量视为H/T、L/B、B/T和C_B的幂函数方程,应用回归分析确定其指数值。利用求得的回归公式即可进行深、浅水阻力计算,协助选择优良船型,进行主尺度分析,选配经济航速以提高营运经济性。本方法具有计算简便、适应范围广、计算精度高等优点。     

基于遗传算法的船舶螺旋桨优化设计

船舶螺旋桨的设计主要分为理论法与图谱法,目前,图谱法设计已有成熟的计算程序与之匹配,采用遗传算法搜索进行船舶螺旋桨优化设计是一条新的思路。采用Wageningen B图谱的回归多项式,利用遗传算法的高效、并行、基于适应度函数的搜索法,进行螺旋桨优化设计,将螺旋桨直径、螺距比和盘面比作为设计变量,空泡性能作为约束条件,在保证目标转速的前提下优化船舶航速。经优化设计实例计算表明,遗传算法适用于船舶螺旋桨的优化设计。     

小生境进化算法及其在舰船耐波性优选中的应用

本文介绍了小生境进化算法(NEA)非线性优选模型.通过对广义欺骗性问题的仿真和在舰船耐波性航向航速优选中的成功应用,及与标准遗传算法和黄金分割法的比较,表明算法在复杂非线性优选中具有快速、高效、鲁棒性强的特点,并能在全局范围内有效地搜索所有最优解.应用表明,海上补给航向航速优选对于航向比较敏感,而对航速则有一个较宽的选择范围.     

国外航空母舰主尺度与航速关系的回归分析

采用回归方法研究国外航空母舰航速和主尺度的关系。根据傅汝德数、排水量和动力的分类，分别给出国外各种类型航空母舰的航速预报经验公式，并进行方差和测量熵的分析，提出在各种情况下最佳使用公式的建议。     

基于人工蜂群算法的船舶航速优化

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂群算法对整个航程的航速进行优化。经过验证可得结论：优化后的航速对应的整个航程航行时间减少了14.44%,油耗量降低了3.012%。研究结果表明,使用人工蜂群算法对航速进行优化,能够对航速提出建议,达到提高船舶能效水平,提高经济性、环保性的目标。