渔船推进轴系校中数值计算分析

为使轴系校中计算结果更为准确,以渔船推进轴系为研究对象,采用传递矩阵法建立数学模型,通过计算轴系直线校中轴承负荷求解轴承负荷影响系数。结合轴承变位-转角函数关系,对轴系校中各轴承变位情况及轴承负荷状况进行数值计算推导和分析。结果表明,此模型的建立是合理和准确的,计算结果完全符合中国船级社的规定。     

考虑艇体变形影响的轴系合理校中

为提高潜器推进轴系校中计算的准确度,使计算结果与实际情况更为接近,必须考虑艇体变形对轴承变位的影响,并将其作为轴系校中计算的初始边界条件。通过三维有限元计算,分析模型潜器的整艇湿表面结构在重力和水压作用下的变形情况,由此获得艇体艉部的结构变形数据。提出“共线程度”的概念和计算方法,将艇体结构变形数据转化为轴系各轴承相对变位数据,作为潜器推进轴系合理校中计算轴承的初始变位。利用轴系合理校中计算程序,在考虑艇体变形和轴承刚度的条件下,对模型潜器的轴系布置进行优化计算。结果表明：安装时,1#、2#、3#轴承位于理论中心线上,4#轴承变位为理论中心线向上0.4 mm能够获得合理的轴系校中状态。     

基于层次分析法轴系校中多目标优化研究

在轴系合理校中过程中,目前仅仅是考虑单一目标函数进行最优化校中,而在实际校中过程中需要考虑多因素进行校中。本文考虑多目标因素下的合理校中,根据各目标对象所占的权重比,利用层次分析法求出满足轴系校中各项要求的轴承合理变位可行值。     

舰船推进轴系校中的多目标优化计算方法

推进轴系校中的质量对于确保推进系统长期安全可靠的运转极为重要,也是保证舰船正常航行的关键因素,因此研究合理的校中计算方法以及确定最优的轴系校中方案是推进系统研究的重要内容之一。在建立舰船推进轴系校中多目标优化模型的基础上,分别定义了模型中的优化设计变量、优化目标函数以及约束条件。以某型舰船的推进轴系为研究对象,进行推进轴系校中的多目标优化计算分析,通过与Kamewa公司的计算结果进行对比,采用多目标优化后的支承变位能够获得更加均衡的轴承负荷分配结果,同时后轴架轴承的负荷也得到了一定程度的降低,达到了更加优化的校中效果,验证了方法的有效性。     

考虑减轻轴系弯曲振动的船舶轴系双向校中优化

轴系校中不良会引发轴系受力不均及轴系振动,从而导致轴件磨损、零部件松动、轴杆断裂等问题,将考虑减轻轴系弯曲振动计入轴系校中优化进程,对提高轴系校中质量和运转性能具有重要意义。本文在常规轴系合理校中的基础上,综合运用奇异函数、传递矩阵法及雷诺方程,将各轴承处振动传递功率流作为优化目标之一计入了校中计算,并以某船舶推进轴系为例,利用Isight优化软件和Matlab组件联合编程仿真,对轴系各轴承位置进行了双向校中优化。研究结果表明,该方法能有效优化各目标函数,优化后推进轴系尾后轴承负荷降低、各轴承负荷分配更为合理,同时轴系的振动特性也有所改善,达到了更优的校中效果,验证了该方法的合理、有效性。     

基于轴承变位的大型船舶挠曲轴系振动特性仿真分析

船舶大型化带来了诸多问题和挑战,外部激励引起的轴承变位对大跨度推进轴系振动的影响不容忽视。以某大型船舶推进轴系为研究对象,通过Ansys建立考虑初始挠曲的合理校中有限元模型,利用动力学模块对轴系在不同轴承变位工况下的振动响应进行仿真。结果表明：尾轴承变位引起的振动响应相比其他轴承变位引起的振动响应大,其响应大小与变位幅值、转速呈正相关且与变位方向有关,合理的轴承刚度可减小轴承变位对轴系振动响应的影响。     

舰艇电力推进轴系多学科优化设计研究

以电力推进轴系为对象,进行直线校中计算,得到各轴承负荷影响系数。基于CFD数值算法,计算考虑螺旋桨水动力的轴系校中特性,并对轴系校中特性进行优化。基于直线校中和合理校中两种状态,研究轴系不同校中状态对振动特性的影响。在此基础上,以后尾轴承垂向变位为变量,研究建立轴系校中特性及振动特性的多学科优化设计模型,为轴系设计质量的提高提供参考。     

某船轴系校中状态及艉轴轴承磨损的影响分析

针对某船轴系校中状态未知和艉轴轴承磨损问题,结合该船轴系的结构和特点,根据轴系校中简化原则,利用三弯矩法建立该船的左右轴系校中模型,分析该轴系在直线校中下的状态,并计算各轴系的轴承负荷影响系数,结合轴承变位原理,模拟各轴系理论给定计算状态、原始安装对中状态及实测轴系状态。综合各状态的计算结果探讨该轴系的校中状态和艉轴轴承磨损原因。     

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

推进轴系的合理校中直接关系到舰船推进系统运行和舰船航行的安全性与可靠性,因此,其计算方法的合理性和准确性是推进系统研究的重要内容之一。基于有限元分析,建立了舰船推进轴系合理校中计算模型,并计入了螺旋桨水动力、齿轮动态啮合力、轴承刚度、轴承变位、轴段剪切变形以及运行温度等因素对推进轴系校中的影响。以某型舰船的推进轴系为研究对象,采用所提出的方法进行了推进轴系冷态、热态以及安装状态的合理校中计算分析,并与Kamewa公司采用Shaft Analysis AB软件的计算结果进行了比对,平均计算偏差小于1.54%。     

船舶轴系的合理轴承间距的研究

在综合考虑轴承许用比压、轴承安装误差以及轴系横振等限制条件下,以船舶轴系的轴承负荷分配的合理性为目标,分析了船舶轴系的合理轴承间距问题,给出了轴系计算模型及方法,并以SDTS船舶轴系实验台为例进行计算,得到了轴系合理轴承间距下的优化校中状态,轴系热态运行工况明显改善。     

基于EEDI的小水线面双体船片体尺度要素多目标优化

为寻求节能高效的小水线面双体船片体尺度要素,以一艘典型小水线面双体渡船为研究对象,从多目标优化的角度出发,做出合理假设根据海军部系数法和国际吨位丈量公约分别将子目标设计航速和总吨参数化,进而使主目标能效设计指数（energy efficiency design index, EEDI）成为片体尺度要素函数。基于MATLAB优化工具箱应用多目标遗传算法（Multi-Objective Genetic Algorithm, MOGA）,以阻力、强度、结构和能效要求等因素为依据定义约束条件,设置优化参数并考虑混合函数的影响,得到优化船型Pareto解集。最后讨论多目标优化的计算结果,并且与单目标优化的结果进行了比较,还分析了多目标优化优化船型方案中片体尺度要素的分布情况。     

船舶分段建造工程工期、成本、质量综合均衡优化研究

针对当前实际在船舶分段建造工程管理中,人们较少针对工期、成本、质量综合优化的研究,提出通过研究船舶分段建造过程中的工期、成本、质量之间的相互制约关系,得出工期、成本、质量之间的综合均衡优化模型,并利用多目标优化理论和粒子群算法对模型进行求解。该方法能够得到船舶分段建造工程项目管理中的控制目标。     

船艉结构静动态多目标优化设计

建立用于船体结构静动力学性能一体化设计优化的2种多目标优化模型:基于多目标遗传算法的多目标优化模型和基于多学科优化技术的多目标协同优化模型。模型均使用矩阵描述由板材厚度和骨材型号构成的离散设计变量集,以结构质量最小化和最大加速度最小化组成多目标函数。以某集装箱船艉部结构为例,对其进行了结构静力学、动力特性和动力响应的计算分析与优化设计。优化后的结构不仅具有更轻的质量、更低的振动水平,而且具有更高的固有频率储备,同时仍满足强度和刚度要求。     

船舶初步设计的多目标优化研究(英文)

提出了应用于船舶初步设计的多目标优化策略和决策方法.详细介绍了集成模型分析和优化算法的多目标优化求解思路,并使用改进的非支配排序遗传算法获取优化问题的Pareto解集.针对多目标优化问题中各子目标之间存在相互冲突、不能同时达到最优的特性,采用多属性决策理论对设计空间进行计算分析,找出.Pareto前沿面上的最优解.以散货船的初步设计为实例,对多目标优化策略和决策方法进行了验证分析.结果表明优化策略和决策方法不仅是可靠的、实用的,而且能广泛应用于各类船舶初步设计的优化与决策分析中.该文为船舶的初步设计提供了一条新途径.     

舰船主尺度论证中的多目标综合评估

舰船主尺度是舰船总体设计中最重要的问题之一,直接影响舰综合航行性能的优劣。为寻求性能综合较优,避免单一性能最优的局面,提出一种多目标综合评估模型,并将其应用于某舰主尺度论证中,首先以满足布置、重量等因素为前提提出多种主尺度方案,再以舰的稳性、快速性、耐波性为目标,根据设计需求分别构造目标函数以及将多目标问题转化为单目标问题的决策函数,通过分析评估优选出3种性能综合较优的方案,使得优化结果更合理有效。     

舰船总体设计中的多学科优化技术

MDO（多学科优化设计）技术适用于解决复杂工程系统和子系统的设计优化。为推广多学科优化设计技术在舰船总体设计中的应用,阐述了多学科优化技术的基本理论、研究和发展应用情况,系统介绍了协同优化算法的应用环境、特征和基本原理,将舰船总体设计根据MDO的要求分解为浮态与稳性、水动力性能、造价等5个子学科并进行了学科分析,基于多目标协同优化算法建立了舰船总体优化的数学模型及优化框架。     

基于多目标遗传算法的船舶修理计划优化研究

针对船舶修理工作中的计划任务分配问题,提出了基于多目标遗传算法的船舶修理计划优化的方法。将修理经费和时间作为两个追求的目标函数,采用改进的非支配解排序的多目标进化算法（NSGA II）对优化模型进行了求解,得到了任务分配的Pareto优化解。这种方法能够比通常的加权和方法得到更多的计划方案,能够给任务制订者更多的选择。文中计算了一个维修任务分配例子,并且和通常单目标优化结果进行了比较,表明了该方法的有效性和实用性。     

船舶主尺度方案的博弈优选

优化选择的船舶主尺度方案需要具有较好的经济性、技术性能,而博弈论是研究解决、优化决策选择的科学,根据船舶主尺度方案优选问题与经济学中博弈问题之间的相似性,从博弈的观点确定了船舶设计中的博弈方及其对应的策略空间,即各设计目标视为博弈问题博弈方;设计变量集合视为所有博弈方的战略集组合,从而提出了船舶主尺度方案优选设计问题的博弈方法。通过实例应用表明,合作博弈论方法能更好地综合反映设计目标的要求,优选结果更加合理。     

考虑船舶轴系校中与弯曲振动的轴承优化布置

船舶在航行过程中,螺旋桨所受到的激振力通过船舶轴系传递给船体并引起尾部振动和噪声,给船舶的乘坐舒适性和安全性带来危害。本文利用传递矩阵法分别建立船舶轴系校中数学模型和弯曲振动数学模型,并使用拟定常法得到螺旋桨叶频和二倍叶频的激励力幅值比值,成比例输入到轴系系统当中,设置轴承间距和轴承标高为变量,以尾轴后轴承受力幅值最小为目标函数。在满足船舶轴系校中标准下,对轴承位置的轴向和径向进行双向优化,得到实例的最优布置方案,通过比较优化前后的尾轴后轴承受力响应幅值,可以发现优化效果明显,对船舶轴系设计与布置具有一定的指导意义。     

基于多目标粒子群算法的翼剖面优化设计

船舶桨舵等装置均有水翼剖面组成,为了得到水动力性能更好的桨舵装置,需要对水翼进行优化设计。基于iSIGHT优化平台,采用粒子群优化算法,以保证水翼剖面升阻比和改善水翼表面压力分布为优化目标,进行多目标水翼优化。通过改变水翼剖面的拱度分布和厚度分布进行优化设计。优化后得到的最优剖面相对于原始剖面,明显增加了剖面的最小压力系数,并适当提高了升阻比,从而提高了水翼剖面的空泡性能和升力性能。因此,验证了利用多目标粒子群算法进行翼型优化设计的可行性。