基于随机Melnikov方法的甲板上浪船舶混沌运动研究

应用随机Melnikov方法和庞加莱截面研究甲板上浪时船舶的混沌运动。考虑甲板上浪对船舶静稳性的影响,建立随机横浪中船舶横摇运动方程。由随机Melnikov过程结合均方准则确定船舶产生混沌运动的参数域,计算不同参数域中船舶横摇响应的庞加莱截面和时间历程。结果表明,增加船舶阻尼将抑制混沌运动的发生。甲板上浪时船舶横摇响应的庞加莱截面上有两个吸引域,船舶运动过程有两个横摇中心。在非混沌参数域中,船舶只围绕其中的一个横摇中心运动;在混沌参数域中,发生由一个横摇中心到另一个横摇中心的随机跳跃。     

基于频率采样方法的FIR甲板运动补偿器设计

航空母舰甲板垂向运动是舰载机高海况着舰误差的主要因素,为提高舰载机在高海况下的自动着舰精度,自动着舰系统采用甲板运动补偿器根据甲板垂向运动生成补偿指令,以驱动舰载机精确跟踪甲板运动,从而减少着舰误差。常规甲板运动补偿器在补偿频率范围内虽然可以实现预期补偿效果,但在补偿频率范围外存在高增益区域,对甲板运动中的高频分量起放大作用,并且将其混入生成的补偿指令中,会对舰载机飞行安全产生影响。为在有效补偿的同时减少对甲板运动高频分量的放大作用,通过对舰载机自动着舰系统的频率响应按频率进行采样,设计出离散甲板运动补偿器频率响应,采用频率采样法设计数字式有限冲击响应(FIR)甲板运动补偿器。仿真结果表明:所设计的基于频率采样方法的FIR甲板运动补偿器在有效补偿由甲板运动引起的舰载机着舰误差的同时,可有效降低甲板运动高频分量的影响,提高着舰精度。     

轮载作用下的甲板结构设计

分析了舰船甲板轮载的特点,提出了基于许可永久变形准则的甲板结构设计方法,讨论服轮载和许可永久变形设计值,并利用有限元程序进行了甲板的非线性响应计算,在此基础上给出了轮载作用下设计图谱,最后给出了设计步骤和算例。     

基于 Petri 网的航母飞行甲板火灾评价方法*

航母飞行甲板上的航空保障作业极为复杂,各种危险源互相交织,极易发生火灾事故,给人员、舰载机和系统设备安全造成了很大隐患。目前,火灾风险的随机性评价方法虽比较成熟,但难以对其进行定量和动态分析。在综合当前火灾风险评价方法的基础上,针对航母飞行甲板的火灾安全特性,提出使用面向对象的 Petri网建模和仿真方法,进行飞行甲板火灾风险评价,并建立了相应的评价模型,为飞行甲板定量评价提供了重要支撑。     

甲板上浪与船舶横摇计算

本文介绍了船舶在甲板上浪后,甲板上水的运动和船横摇运动的计算方法。应用这一方法,并与切片理论相结合,可以在时域内比较真实地计算船舶在甲板上浪情况下的横摇运动。文中作为简化,仅考虑柱形船模在波浪中的横摇,但这一方法可以很容易地用切片方法计算实际的船型。     

甲板上浪时船舶在横浪中的随机跳跃

基于概率理论和非线性动力学方法研究随机横浪中甲板上浪船舶的随机跳跃.应用随机Melnikov均方准则初步划分了船舶发生随机跳跃的参数区域后,由路径积分法求解横摇运动微分方程,得到船舶横摇响应的联合概率密度函数.通过概率密度函数的形状和庞加莱截面判定船舶横摇运动的随机跳跃,并由时间历程进一步验证了结论的可靠性.研究表明,有甲板上浪时船舶横摇响应的联合概率密度函数有两个峰,船舶运动过程有两个可能的横摇状态.在非混沌参数区域中,这两个峰不相通,船舶运动只实现其中的一个状态而不发生跳跃.在混沌参数域中,当波浪激励达到一定强度时,这两个峰相通,船舶运动在这两个状态间随机跳跃,这将引发船舶的不稳定运动甚至导致倾覆.     

内转塔式系泊FPSO甲板上浪的时域模拟

采用时域模拟方法,对一内转塔式系泊FPSO的甲板上浪问题进行了计算和分析,给出了甲板上指定点的垂荡运动时历及甲板上浪次数统计值,为内转塔式FPSO的设计提供参考依据.     

极地邮轮甲板结构的冗余度分析

按照国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)对船舶结构冗余度的要求,基于加筋板损伤假定,提出一种邮轮甲板结构冗余度验证方法,包括邮轮甲板结构冗余度准则、损伤假定、载荷情形和非线性有限元分析等内容。采用该方法对不同上层建筑参与度下极地邮轮甲板结构的冗余度进行验算。计算结果符合法国船级社《Rules for the Classification of Steel Ships》的加筋板屈曲失效准则,邮轮甲板结构能满足冗余度要求,即“任何加筋结构构件的局部损伤(如局部永久变形、断裂或焊缝失效)不会立即导致整个加筋板格垮塌”。该研究可供邮轮的结构冗余度设计参考。     

船舶首部相对运动及甲板上浪的预报

本文以一艘高速船为研究对象,进行各种航行状态下的相对运动系列试验,并测定其在不规则波中船首甲板上浪频率。通过试验数据的分析和拟合,给出了计算船首相对运动升高系数的关系式。文章还对船首相对运动和甲板上浪进行理论计算,计算中引入了船体水线以上形状对甲板上浪的影响,预报结果与试验值吻合良好。     

船舶运动状态下极短期预报视景仿真系统研究

通过对视景仿真软件VEGA的应用,实现由船舶运动极短期预报的结果来判断民用甲板直升机是否安全起降及船舶运动姿态的视景仿真.开发了对船舶的运动数据接收、极短期预报和发送的实时程序,实现视景仿真的实时性.绘图程序实现船舶运动试验值和预报值的比较及对甲板直升机起降的判断.     

美国航母飞行甲板演变及设计思想研究

飞行甲板是航母舰载机起降、调运、保障、布列最重要的作业场所,其设计工作在航母总体设计中占有重要地位,很大程度上决定了舰载机出动回收保障能力和航母综合作战效能.本文针对美国海军二战后至今研制的5型航母,分析其飞行甲板布局演变过程,梳理总结美国航母飞行甲板设计思想和启示.     

航母航空弹药组成及需求分析

为了保证持续的打击能力,舰载机必须往返于航母和战场上空,通过飞行甲板上的挂弹作业完成弹药补给,因而挂弹架次以及弹药需求量对于航空作业的规划安排具有重要意义。针对美国现役"尼米兹"级航母及其舰载机F/A-1 8E/F"超级大黄蜂",重点分析了航母航空弹药类型及舰载机挂弹配置;讨论了作战架次的基本组成并总结了挂弹架次计算的基本步骤。以"尼米兹"级和"福特"级航母为例,详细计算了挂弹架次以及航空弹药需求量,并对弹药库自持力进行分析。结果表明,舰载机挂弹架次和航空弹药需求之间存在互相制约的关系。弹药需求量的分析对于航母设计和作战使用具有一定参考价值。     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

侧向风下航母甲板风涡流场的模拟研究

采用低马赫数假设下的气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究在侧向来风条件下,航母甲板风涡流场的特点。在侧向来风时,航母前部甲板上方压强时均值、变化幅度与周期差异不大;后部甲板上方压强时均值较前半部分略有增加,变化幅度和周期均有所增大。     

航空母舰在随机海况下的运动统计特性

为了帮助航空母舰舰载机着舰操作的系统分析,基于船舶运动对着舰过程的重要影响,研究了航空母舰在海上运动的数学模型,可以用于计算机模拟研究。     

两种舰船—飞机耦合系统的降阶建模方法

舰船的运动和甲板的变形，对着舰飞机的冲击载荷会产生影响，而该冲击载荷又会直接影响飞行甲板的变形，因此两者的运动是耦合的，需要把它们作为一耦合系统进行分析。本文对该耦合系统提出了两种降阶建模方法。该方法首先对飞行甲板进行动力缩聚，使其只包含在整个降落过程中会与飞机起落架的运动发生耦合的所有自由度，然后把降阶了的模型与飞机一起建工耦合动力学方程。运用该方法建立起来的动力学方程规模将大大减小。通过对某型号飞机及舰船计算表明，本文提出的方法是可行的。     

航母运动对着舰引导雷达精度的影响

航母的海上运动严重影响着舰引导雷达的测量精度。为排除航母运动的影响,提高雷达测量精度,分别分析了航母的平移运动和摇摆运动对雷达测量值的影响规律,并建立相应的误差模型。通过选取合适的航母运动参数,仿真航母的摇摆姿态角,进而根据误差模型仿真航母摇摆运动对雷达测量俯仰角和方位角的影响规律。结果表明：着舰引导雷达的方位角误差与航母艏摇角成线性关系,且与纵摇角无关;俯仰角误差与航母纵摇运动高度相关;距离误差不受航母摇摆运动的影响,且与航母平移运动关系不大。     

一种固定翼飞机的航迹仿真

研究了基于飞机运动方程的固定翼飞机航迹仿真方法,利用飞行器的运动方程进行固定翼飞机航迹模拟,建立飞机运动仿真模型算法,然后用MATLAB程序实现飞机航迹仿真,并对直线航迹和跑道型航迹进行了算法分析,最后将仿真航迹与真实航迹比对.     

舰载直升机在护航编队中对海盗目标预警的使用研究

舰载直升机在护航编队中担负着很多重要的作战任务,由于索马里海域特殊的作战环境和海盗目标独特的特征,使得舰载直升机在中国海军护航编队遂行作战任务时对海盗目标的预警成为其重要任务之一。文章从护航编队舰载预警雷达对海盗目标预警探测的局限性和舰载直升机预警探测的优势出发,论证了舰载直升机对海盗目标预警探测的可行性、优点以及舰载直升机预警探测时应注意的事项,重点对舰载直升机探测海盗目标的应用方式进行了分析。     

基于排队论的大型舰船甲板弹射器数量研究

为明确大型舰船飞行甲板弹射器数量设计的理论依据,从调运指挥官的角度提出了"虚拟队列"概念,分析了其工作特点,对其工作模式进行了排队论建模.同时分析、建立了舰载机在弹射等待过程中的真实排队模型.忽略其它甲板因素的影响,基于排队论假设代入数值计算了不同弹射器数量对虚拟队列中舰载机的等待队长、系统等待耗时等关键指标的影响,使...