陀螺罗经的航向效应标定与补偿

陀螺罗经在实际工作时,存在陀螺的常值漂移误差、随机漂移误差、阻尼误差、速度误差及风、流等因素影响,这些所有影响因素归纳为航向效应.提出一种参数拟合的航向效应标定与补偿的方法,对陀螺罗经输出的航向数据进行处理.仿真结果表明,该方法有效地消除了误差,获得了满足高精度导航需求的航向数据,具有一定实际应用价值.     

一种高精度的天文导航姿态与航向解算模型

利用天文导航进行运载体姿态及航向解算是导航领域一个新的研究课题,具有重大的研究意义及应用价值.本文介绍了一种构建在天球坐标系中的天文导航姿态与航向解算模型.该模型在不利用惯导姿态数据的前提下进行计算,通过构建的模型演变得到运载体的精确姿态及航向,可以有效校正惯导设备因惯性陀螺漂移而导致的姿态误差与航向误差.实际应用表明,该模型对于校正惯性陀螺漂移,提高惯导设备精度具有重大意义.     

用电缆领航

瑞典一家公司的专家研制成一套可以给进出港口的船舶正确领航的电缆系统。电缆线安装在海底的专用槽沟里，它能发射出电磁信号，而船舶上相应的指示器能够帮助船员使船只保持没有偏差的正确航向。[第一段]     

船舶航向鲁棒λ调节控制

为有效镇定船舶非线性航向保持系统中的漂移不确定项,构建一种考虑预设镇定边界的Lyapunov能量函数,结合自适应Backstepping方法,最终演绎出具有预设镇定边界的鲁棒λ调节控制。该控制算法可保证整个闭环系统内的信号全部有界,且输出信号的调节误差能最终收敛到一个预定的范围内。以大连海事大学远洋教学实习船"育龙"轮为研究对象,将其应用于船舶航向保持控制系统中。试验结果表明:研究的控制算法具有良好的鲁棒性,能够有效处理漂移不确定项的影响。     

惯性导航系统中陀螺斜坡漂移的测量及补偿

当惯性陀螺工作在方位姿态时,有一定的斜坡漂移,它将引起惯性导航系统中的严重的航向和位置误差,所以有必要估计和补偿它.本文描述了斜坡漂移产生的原因和特性,详细讨论了一种在BBA校准后利用惯导系统的输出来估计和补偿斜坡漂移和常值漂移的方法,以及提出了几个在实际操作中需注意的问题.软件仿真和实验都证明了这种方法的有效性.     

基于变形测量的舰船航向标校方法

为了解决目前航向标校中的船体变形无法克服和采样时间不同步的问题,根据单摄像机三维姿态测量原理,通过若干台摄像机经过多层甲板的传递测量,最后综合各级接力站测量的结果可以得到安装在甲板层艏艉线上的参考物相对于安装在导航平台上的摄像机系统的姿态角,从而减小船体变形对航向标校的影响。并利用软件定时器进行同步录取解决读数时间不同步问题。通过理论分析表明,该方法可有效的提高测量精度,并可拓展使用到所有基座不通视的被试武器系统和测量设备之间的三维姿态测量。     

陀螺随机漂移引起的惯导系统误差特性分析

为研究陀螺随机漂移作用下的惯导系统误差发散规律,当陀螺随机漂移为白噪声时,基于静基座下的惯导系统误差方程,得到了惯导系统误差的计算方法。基于白噪声的统计特性,理论推导了惯导误差方差的解析解,并分析了各因素对惯导系统误差的影响。基于理论推导公式,对白噪声作用下的惯导系统误差做了仿真计算。结果表明:在陀螺随机漂移作用下,惯导系统误差与航行纬度有关。方差中包含舒拉、傅科、地球三种周期振荡和非周期项。其中的非周期项与陀螺漂移率的方差成线性关系,同时是时间的斜坡函数;经度误差的方差中,三种周期性振荡受非周期项的调制作用,振荡幅值随时间线性增大。     

某型舰载惯导平台安装与对准精度控制

舰载惯性系统的精度与船台（坞）的安装与对准密切相关。传统的激光经纬仪采用惯性平台基座零方位刻线与舰船首尾线重合的安装标校方法,但其精度较难满足惯性平台航向的对准要求。文中给出一种基于电子陀螺经纬仪、差分水准仪和方位基准镜进行惯性平台安装与对准的有效控制精度方法,并在后期的实船应用中取得了良好效果。     

考虑横向漂移的船舶路径跟踪自抗扰控制

针对船舶运动系统中内部动态不确定和外部干扰等问题,进行了欠驱动船舶路径跟踪的自抗扰方法研究。利用Backstepping设计参考航向角,并通过线性扩张状态观测器对流干扰和横向运动引起的横向漂移进行估计。其次,根据自抗扰算法对航向进行控制,采用线性扩张状态观测器对外界干扰及内部不确定项进行估计。最后仿真结果表明,在风流干扰下所设计的控制器仍能使船准确地跟踪上参考路径,验证了所提控制方案的有效性。     

考虑波浪漂移力的渔船骑浪/横甩计算和临界区域规避

船舶在发生骑浪横甩时表现出很强的非线性特征,是二代完整稳性中机理最复杂的1种失效模式。船舶在低频运动时所产生的波浪漂移力也会对运动状态产生一定影响。因此,以四自由度操纵性方程MMG模型为基础,将经验公式计算的波浪漂移力加入到波浪力公式中,研究考虑波浪漂移力影响的船舶骑浪横甩数值计算方法,分析不同波长船长比,船舶运动状态的变化规律。此外,还对船舶航行的临界危险区域进行预测,判断船舶在航行时的安全速度和稳定航向角,将仿真出的图像和日本船舶互保协会的实验数据及规范公式所给的界限进行对比,提出规避危险区域的意见。     

风浪中顶推船队操纵特性预报

论文基于四自由度MMG分离型操纵运动数学模型,预报顶推船队风浪中操纵特性。由计算结果表明,顶推船队在风浪中操舵时,其沿与原航向成?角方向作回转漂移运动,此时不仅存在横倾,而且还存在以该横倾为基准叠加有横摇运动。从综合分析可知,顶推船队在相应工况下风浪中的回转、初始回转及纠向和保持航向能力,随波高a?、风速船速比oaUU/增大而下降;操舵角是影响风浪中回转能力的主因,随操舵角减小,其回转能力急剧下降。     

导航装备动态性能测试系统天线安装误差补偿方法研究

针对目前船舶计程仪及陀螺导航设备误差标校方法手段落后、过程周期长等问题,采用MS860作为测定误差的基准平台搭建导航装备动态性能测试系统,选用Nport5450串口服务器接收处理多路串口信号进行数据通信,结合轴角信号转换装置进行模拟、数字信号转换,利用信息处理机终端处理与显示导航参数信息。另外,分析了GPS天线安装偏差导致船体纵横摇、GPS天线高程差、方位偏差、GPS测量基线长和基座高程差等因素对GPS航向产生的影响,推导了GPS动态航向测量模型的误差补偿方程。此系统对降低导航设备误差标校工作成本,提高导航装备的保障性具有十分重要的意义。     

船体基座抗冲击研究现状

基座是舰船上设备的基础,它传递设备与船体间的载荷.基座抗冲击研究是舰船抗冲击研究的重要组成部分.在介绍舰船抗冲击研究现状的基础上,从现有基座抗冲击设计标准、要求及基座抗冲击计算方法,阐述基座抗冲击研究现状,并提出今后基座抗冲击研究的几个关键问题.     

舰艇干扰因素对速度匹配传递对准性能的影响

结合工程应用中的实际问题,模拟实船干扰因素情况,采用理论和仿真分析相结合的方法,研究了船体变形、舰船运动、基准信息跳变等对舰载武器速度匹配传递对准性能的影响。结果表明:1)速度匹配传递对准不易受船体变形影响;2)舰船航向机动有助于提高速度匹配传递对准性能,舰船在匀速直航状态下,方位姿态角对准精度2′左右,等效北向陀螺漂移的估计精度能达到80%,无法估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏;舰船在转弯状态下武器惯导各误差量估计精度和估计速度都有所提高,能够估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏,估计精度达90%以上;3)基准信息跳变会干扰速度匹配传递对准性能,引起姿态角估计误差。     

舰艇干扰因素对速度匹配传递对准性能的影响

结合工程应用中的实际问题,模拟实船干扰因素情况,采用理论和仿真分析相结合的方法,研究了船体变形、舰船运动、基准信息跳变等对舰载武器速度匹配传递对准性能的影响。结果表明:1)速度匹配传递对准不易受船体变形影响;2)舰船航向机动有助于提高速度匹配传递对准性能,舰船在匀速直航状态下,方位姿态角对准精度2′左右,等效北向陀螺漂移的估计精度能达到80%,无法估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏;舰船在转弯状态下武器惯导各误差量估计精度和估计速度都有所提高,能够估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏,估计精度达90%以上;3)基准信息跳变会干扰速度匹配传递对准性能,引起姿态角估计误差。     

顶推船队风浪中操纵特性

采用4自由度“组合型”操纵运动数学模型,预报顶推船队风浪中操纵特性.由计算结果表明,顶推船队风浪中操舵沿与原航向成α角方向作回转漂移运动,风浪中回转,不仅存在横倾,而且以该横倾为基准叠加有横摇运动.从综合分析可知,顶推船队在相应工况下风浪中回转、初始回转及纠向和保持航向能力随波高ξa、风速船速比Ua/Uo、及船队长度Lc增大而下降,操舵角为影响风浪中回转能力的主因,随操舵角减小,其回转能力急剧下降.     

舰船复合阻振基座的减振特性研究与实验

舰船设备的振动影响了舰船的安全航行和船员的日常生活。本文针对设备基座的减振问题,进行基座的减振特性研究和实验。在介绍基座减振系统和基座优化设计原理的基础上,对复合基座减振进行减振特性研究,提出基座的减振评价指标,并设计实验方案,验证复合基座的减振特性。实验表明,复合阻振基座可极大提升基座结构的减振效果。     

超大型海上浮式结构物连接器基座强度分析

超大型海上浮式结构物(Very Large Floating Structure, VLFS)是由若干个单模块通过连接器连接而成的海上结构物,连接器是整个结构中最薄弱而又最关键的部分,因此有必要对连接器基座进行静强度分析和极限强度分析。文章采用以包含连接器基座的上箱体为研究对象,选取包含单个连接器基座和两个连接器基座的上箱体局部结构作为模型进行静强度分析,得到了两种模型连接器基座整体Von mises应力不大,但存在基座与连接器连接处、立柱与上箱体底甲板连接处两处明显的高应力区的相关结论。然后,采用非线性有限元准静态法对连接器基座进行极限强度分析,确定结构在危险工况下最先发生破坏的位置,得到基座连接器不同方向的极限承载力。结果表明,连接器基座在各个方向的极限承载力都远大于其载荷预报值,连接器基座具有较大的结构强度储备。文中的研究结果为超大浮体连接器基座的设计和安全可靠性分析提供了相关理论依据。     

基座设计对隔振效果的影响分析与优化方法研究

本文详细探讨了基座设计对隔振效果影响,并提出在不改变基座结构形式和保持总质量基本不变等前提下,通过优化基座结构变量提高基座首阶弹性频率以提高基座阻抗的方法。利用提出的方法进行某柴油发电机组浮筏隔振装置的实船基座优化实例分析和验证,结果表明,所提出的基座优化方法可以有效提高基座的弹性模态频率,从而达到提高基座阻抗和降低基座振级的目的,对工程应用中提高隔振装置性能具有较好的参考意义。     

船舶基座阻尼材料敷设优化及实验研究

[目的]船舶基座结构是船舶减振的重要设备,为提高基座结构的减振效果,在结构表面敷设阻尼材料是常用手段。[方法]以基座结构的加速度振级落差为评价指标,应用各向正交惩罚材料密度法(SIMP),建立自由阻尼材料的拓扑优化数学模型。在优化模型中,其约束条件是确保在阻尼材料总使用量一定的情况下实现阻尼材料在基座结构表面的最优分布。最后,以某型船的主机基座为例,在建立的有限元模型的基础上,开展基座结构阻尼材料拓扑优化的数值计算,并利用基座模型实验的方法对拓扑优化数值计算结果进行实验验证。[结果]经验证,获得了阻尼材料的最优敷设方案。[结论]所得成果对船舶基座结构设计和复合材料的应用具有一定的参考价值。