运用操纵响应线性方程预报船舶运动规律

船舶在弱机动情况下的变速运动是一种基本的运动，本文对该状态下的船舶运动情况进行分析，运用船舶操纵性理论和数学知识推导出在该状况下预报船舶运动规律的方法——运用船舶操纵响应线性方程预报船舶运动规律。     

船舶内共振动力学行为的研究

本文考虑船舶横摇与纵摇的非线性耦合运动，采用摄动分析及数值计算方法，研究了船舶存在内共振时的非线性动力学行为。研究表明，船舶非线性运动的重要特征是响应不对称、调幅调相及饱和等现象，为揭示船舶在高海情下的倾覆机理奠定了基础。     

风浪流联合作用下船舶码头系泊的时域分析

针对大型船舶结构,提出一种码头系泊方案,并基于三维势流理论,建立了船舶码头系泊耦合运动响应分析方法。以一型散货船为例,分析风、浪、流载荷联合作用下,首尾缆采用不同材料对船舶运动响应和系泊缆张力的影响。数值计算结果表明：本文提出的码头系泊方案效果良好,首尾缆材质形式不同对船舶时域响应影响较大,其中首尾缆采用3根高分子缆绳系泊形式时域响应最好。     

不均匀流中船舶操纵运动仿真模型及应用

本文给出不均匀流中船舶操纵运动数学模型，研究了在不均匀流中作用于船体上流体动力的估算及不均匀流场的生成，提出了不均匀流中船舶操纵运动的仿真方法。最后介绍了在港口引航实践中的两个仿真应用。     

论舰船操纵性辨识

本文主要讨论确定性船舶避碰自动化系统中的操纵性辨识部分。叙述了如何根据ＡＲＰＡ雷达输入的来船回波等信息，经雷达目标综合辨识系统，识别出来船的类型和船长。随后进入船舶尺度计算模块和船舶航海性能数据库，估算出部分船舶性能数据，随后进入操纵性计算模块，即可辨识出描述来船操纵性能的一阶线性响应方程或二阶非线性响应方程及速度方程。     

舰船结构在波浪中的动力响应研究

传统船舶动力学理论是基于刚体假设之上的，本文表明如何用水弹性力学方法计算这种波浪响应。这种广义理论将结构理论，流体动力学理论，海洋学和统计理论综合于一体，它既可用于船舶，也可用于一般海洋工程结构物。某驱逐舰典型对称响应的计算结果表明，在低阶模态对称运动下，切片理论可以很好地满足实际强度分析的需要。     

船舶超谐共振响应运动

由于船舶阻尼系数和恢复力矩的非线性，船舶大幅运动时横摇和纵摇耦合。各类船舶的纵摇固有频率接近横摇固有频率的两倍，存在基于动力学理论的2；1的内共振关系。本文考虑大幅波浪激励，建立了船舶横摇与纵摇耦合的非线性运动方程，针对纵摇和横摇频率存在2：1内共振关系以及波浪遭遇频率Ω等于1／4倍纵摇固有频率，采用多惊讶方法，求出了运动方程的摄动解，得到了横摇与纵摇超谐运动的时间历程响应，分析了产生超谐共振的条件。研究表明，在大幅波浪激励下，船舶将出现超谐共振响应，其运动特征是：横摇运动和纵摇运动均为两个不同频率谐波的迭加。横摇响应包括波浪遭遇频率谐波和横摇固有频率谐波；纵摇包括波浪遭遇频率谐波和纵摇固有频率谐波。两个谐波响应的迭加，使横摇和纵摇运动响应显著增加，并且横摇运动不再左右对称，针对算例进行了超谐运动响应计算，计算结果与本文的理论分析结论完全吻合。     

基于AQWA的大型LNG船码头系泊分析

随着船舶吨位的迅速增加,大型船舶码头系泊的安全性越来越受到人们的关注.本文应用多体水动力学软件AQWA,研究了大型LNG船码头系泊时,在风、浪、流联合载荷作用下船舶的运动响应,得到了LNG船码头系泊时整体运动响应及系缆绳所受张力.研究结果可为同类船舶在码头系泊时提供参考.研究方法可作为分析船舶码头系泊的一种新方法.     

船舶在波浪中频域分析

船舶在波浪中的响应一直被船舶工程师广泛关注。本文以Wigley船为对象,采用线性回归计算船舶在规则波中运动的附加质量,采用刘易斯法计算阻尼系数。以新切片理论为基础建立和求解频域内的垂荡和纵摇的耦合运动方程,得到船舶在频域中的运动响应和波浪载荷,并与三维网格法的计算结果进行比较,表明这是一种可靠的、简单快捷的计算船舶在波浪中响应的方法。     

船舶在纵浪中的运动稳性分析

基于非线性动力学理论，分析船舶在纵浪上的运动响应和运动的稳定性。首先建立描述船舶在纵浪上运动的垂荡—横摇耦合运动方程，利用多尺度法，求得垂荡—横摇耦合运动的亚谐共振解。其次，对船舶运动的稳态响应进行稳定性分析，得到亚谐共振情况下，船舶运动稳态响应的分布图，并揭示了船舶运动的某些非线性特征。     

随机海况下的非线性船舶横摇和倾覆

本文考虑波浪的随机性和船舶恢复力矩及阻尼的非线性，提出了船舶在随机海浪上航行时的横摇运动方程，根据非线性随机动力学的理论和方法，提出了时域横摇非线性随机运动计算方法，研究了横摇的非线性和随机动力学行为，并对实船在不同有义波高下的动力响应进行了计算，算例表明本文提出的方法是可行的。     

短峰波中船舶运动与波浪载荷的频域水弹性理论与试验研究

传统的耐波性及波浪载荷理论与试验主要针对船舶在二维长峰波中的运动与载荷响应进行预报,然而实际海浪是三维短峰波。研究表明,基于长峰波的理论计算及水池模型试验所预报的船舶运动与载荷响应与实际情况存在一定的差异,且三维波浪的方向扩散特性是影响船舶运动与载荷响应的重要因素之一。为了研究短峰波中船舶运动与载荷响应特性及其与长峰波中响应的差异性,本文首先基于三维水弹性理论计算船舶在规则波中的频域响应,然后基于二维谱分析法将其扩展至短峰不规则波中船舶运动与载荷响应预报,进而分析短峰波方向扩散函数对于船舶运动与载荷响应的影响,最后基于实际海浪环境下大尺度模型水弹性试验数据验证理论计算结果。     

船舶多工况操纵运动仿真及其在初步设计中的应用

首先整理了前人的试验资料，建立了船舶多工况操纵运动数学模型及其仿真系统，给出了一种新的风力及风力矩数学模型并预报了船舶在风力作用下的操纵运动；并且提出了估算浅水中船体水动力的新方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能；同时，对船舶紧急停船运动进行了仿真研究，给出了合理的计算模型。最后基于船舶操纵性能仿真系统开发了一个利用船舶操纵性能确定船型尺度的初步设计系统。     

位置测量系统的非线性滤波融合技术研究

船舶动态定位技术是一种有效的开发海洋资源的方法,在海洋中,由于环境的变化和各种不确定因素,使得单一的传感器的定位精度往往达不到理想的要求。多个传感器的数据融合是当前的一个重要课题。在此基础上,采用多级多传感器数据融合结构,对舰船进行定位。针对船舶的非线性运动,本文提出一种基于船舶定位系统的非线性状态估算方法,为精确的船舶位置提供可靠的保障。     

基于渐进法的船舶横摇非线性阻尼系数识别

阻尼对于海浪中船舶的横摇运动响应预报至关重要。本文基于渐进法,利用自由横摇衰减数据,提出了一种适用于船舶大幅横摇运动的非线性阻尼系数识别方法。非线性阻尼选用线性加二阶模型,非线性回复力矩可以是任意形式的奇函数。通过数值方法模拟生成自由横摇衰减曲线,采用本文方法识别阻尼系数,验证方法的有效性。开展不同横摇角幅值下的参数研究,将不同船舶横摇方程的阻尼系数识别结果与其他方法的估算结果进行对比分析,验证了本文方法的高精度。最后,将本文方法应用于船舶自由横摇衰减实测数据,识别其非线性阻尼系数,数值模拟结果与试验数据一致性较好。研究表明该方法精度高,易操作,适用于大角度横摇和强非线性回复力矩条件下非线性阻尼系数的识别。     

船体浅水下沉量估算方法评述

一些事实表明，人们对船舶浅水效应及船体下沉还不十分清楚。本文讨论了船舶在浅水中的一般性问题，并指出在超临界速度及次临界速度情况下相应的船舶阻力，纵倾及下沉。文章回顾了大多数船舶的适用的估算次临界速度情形下浅水中船体下沉的各种方法，并指出简易的经验方法的不可靠性。文章给出了经过多组数据验证了实验估算法的例子，从而得出此种估算法更具代表性的结论。     

船舶横摇估算图谱

估算船舶在不规则海面上的横摇运动是人们颇感兴趣的问题,但是由于船舶横摇时船体附近流场的水粘性影响和非线性性质,致使目前尚不能完全用理论方法计算。本文作者在模型试验的基础上,根据谱分析理论绘制了一套图谱,只要已知船型参数,即可很简便地估算出船舶在实际     

船舶非线性动力学分析方法及工程应用

海洋环境作用下的船舶运动和稳性,是一个完整的非线性动力系统。在考虑海洋环境对船舶作用载荷的非线性和船舶运动固有的非线性响应特性方面,我国进行了大量研究工作,取得一系列创新的理论成果和应用成果。该文总结了基于非线性动力学理论开展船舶非线性运动响应和稳性的研究方法,揭示了船舶运动失稳、大幅运动响应直至倾覆全过程的非线性动力特性。重点介绍了规则波和不规则波中船舶参数横摇、骑浪/横甩等现象的非线性分析方法及主要研究结论。该文给出的非线性动力学方法与耐波性理论相结合的方法,为船舶运动和稳性研究提供了新的途径和方法。     

矩函数在船舶非线性横摇稳定性判别中的应用

本文应用矩函数法分析船舶在随机横浪中的非线性横摇运动，以及用Ｈｅｒｍｉｔｅ矩闭合法来闭合矩微分方程组，求得随机横摇运动获得平稳时的响应统计矩与外扰力的关系。应用小扰动理论和Ｌｉａｐｕｎｏｖ方法对船舶的初始状态下的局部稳定性进行研究，探讨与外扰动相关的统计矩的稳定性区域和在船舶设计及船舶航行时外部扰动与船型参数应满足的相互关系。     

大型船舶横向靠离码头所需拖船协助力的近似计算

为了保证大型船舶安全、经济地靠离码头，驾引人员应当对所需拖船协助力心中有数。国内外研究人员已在理论和实验方面做了大量的工作，但实用的计算方法仍不多见，且存在着一些问题。提高大型船舶横向靠离码头所需拖船协助力估算精度的关键是横流阻力系数Ｃ（ｗｙ）的估算。该文根据１２条船模试验数据用逐步回归分析法获得了可以表达Ｃ（ｗｙ）与船型及水深之间关系的近似公式；同时依据大型船舶横向离码头实际是加减速运动这一事实，考虑了加速运动对Ｃ（ｗｙ）系数的影响；此外还分析了岸壁对船舶横向运动的影响。该文所提供的计算方法是实用和可靠的，可供船舶驾引人员使用，亦可供船舶操纵运动数学模型研究人员参考。