基于小波变换和支持向量机缆力预测

针对外海环境动力作用下缆力变化时变、非线性的特点,研究了系泊缆力预测方法.利用小波变换将缆力序列分解为不同频段上的低频细节子序列和高频近似子序列,利用支持向量机(SVM)分别对缆力子序列进行回归预测,结合各频段的输出结果得到缆力预测结果.仿真结果表明,小波变换能够反映缆力数据的变化特征,为SVM的学习、预测提供精确的训练样本,基于小波变换和支持向量机的预测方法精度高,优于直接应用SVM预测方法.     

复杂水流环境下系泊船的水动力特性研究

为研究深水码头复杂水流条件下系泊船的水动力特性, 利用 CFD 软件 STAR-CCM+对系泊船模型的粘性流场进行瞬态数值模拟, 通过求解 RANS 方程和 Realizable k-ε 湍流模型获得船舶水流作用力。 在无波浪定常流作用下, 系泊船姿态最终保持稳定, 可用固定船舶近似代替系泊船进行模型简化。 在完成网格无关性和数值模型合理性研究的基础上, 对不同流速、 不同流向角度以及流向沿水深变化的复杂水流条件下船舶的水动力进行预报, 探讨不同水流条件下系泊船纵向力、 横向力、 艏摇力矩的变化规律, 研究成果可为复杂水流环境下系泊船的布缆及相关工程设计提供参考。     

三峡库区浅水域船舶应急系泊系统设计及水动力特性研究

内河船舶标准化、大型化、专业化进程不断加快,三峡库区船舶在风、浪、流环境中航行时,往往会出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定及操纵困难等问题。因此,三峡库区浅水域船舶应急系泊系统设计的可靠性成为船舶工程领域亟待解决的问题。以三峡库区典型船舶为研究对象,基于三维势流理论,运用ANASYS-AQWA,建立船舶应急系泊系统的数值模型,优化设计不同缆绳布置方案,对比分析不同系泊方案下船舶运动响应幅值及缆绳张力。研究表明：4-2-2系泊系统缆绳布置方案与4-4系泊系统缆绳布置方案相比而言,在均衡系泊缆张力方面更具有合理性、优越性。研究方法可为三峡库区浅水域船舶应急系泊系统方案的设计提供科学可靠的理论依据。     

码头系靠泊智能手持终端信息显示系统关键技术

针对开敞式码头系靠泊网络化监控系统的控制需求,研发了系靠泊智能手持终端,阐述了基于Android平台的系靠泊智能手持终端信息显示系统4层体系结构、系靠泊监测数据传输方法、界面设计等关键技术.开发的智能系靠泊手持终端,可以使系泊船上操作者在系泊作业中,实时掌握缆力、护舷、系泊船等监控对象的工作状态,接收缆力调节、预警和报警等作业指令,实现缆力的及时均衡调整,为开敞式码头系靠泊网络化实时监控系统安全与高效运行提供可靠的技术支撑.     

张紧式系泊深水FPSO的动力特性及系泊布置方式研究

为探讨深水浮式生产储油卸油装置(FPSO)系泊系统的定位特性,以单点系泊FPSO为研究对象,从6自由度运动和系缆张力响应比较了张紧式和悬链线式系泊系统对于平台水动力性能影响。结果表明:张紧式系泊系统可有效控制深水FPSO动力响应。针对张紧式系泊FPSO,采用非线性时域耦合数值方法对系泊系统进行分析,研究系泊布置方式(系缆根数、组式和分式布置、内转塔位置及系泊缆与海底夹角)对于其水动力性能的影响。结果表明:增加系缆根数、分式布置可以较好地降低船体的运动响应;选取合适的内转塔的位置和系泊缆与海底夹角布置方案,将可有效地降低船体运动响应及系泊缆张力。     

码头系泊船舶缆绳线力的混沌解法

码头系泊船舶缆绳张力的理论计算对于缆绳的选取、系泊设备的设计、系泊方式、缆绳预紧力的确定,以及船级社规范的制订都有着重要的指导意义。文中对小波浪水域码头系泊船舶缆绳张力的计算建立了数学模型,引入混沌优化的方法对非线性系泊方程组进行了求解,其结果与实验结果对比有较好的一致性。     

复杂流态下系泊船的水动力特性研究

为研究复杂流态下系泊船的水动力特性, 在最佳系缆方式未知的情况下, 通过约束船舶横荡、 纵荡、 艏摇三个方向的运动近似替代缆绳的约束作用, 建立系泊船简化模型。 在完成网格无关性和数值方法可靠性验证的基础上, 对常规流态以及复杂流态下系泊船的粘性流场进行数值模拟, 分析系泊船水动力系数和运动响应的变化规律。 结果表明： 随着水流流速的增大, 纵向力系数变化受到水流流向角的影响明显, 横向力系数及艏摇力矩系数变化较小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 随着水流流向角的增大, 纵向力系数变化较为复杂, 横向力系数增大, 艏摇力矩系数先增大后减小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 复杂流态下和一定流向角水流下系泊船的水动力系数和运动响应较为相似。     

海洋拖曳系统对船舶操纵性能的影响

将拖曳母船、拖缆和拖曳体视为一个相互作用的整体,利用耦合边界条件,将拖缆顶端和底端的张力与其产生的力矩,分别计入船舶操纵性运动方程和拖曳体六自由度运动方程,结合拖缆的有限差分方程,建立了船/缆/体耦合运动模型,采用数值计算方法,对比分析了海洋拖曳系统对船舶操纵性产生的影响.计算结果表明:当计入拖缆和拖曳体耦合影响后,船舶稳态运动时的速度会降低,改变量为3％～5％;船舶回转机动时,速度、回转半径与横摇角会降低,改变量分别为2％～3％、2％～4％和11％～21％.采用船/缆/体耦合运动模型计算得到的船舶操纵性能符合实际,可为预报海洋拖曳系统的运动信息提供理论依据.     

标准型半潜式支持平台靠泊连接方案设计研究

支持平台与生产平台的安全靠泊连接具有重要意义。以标准型半潜式支持平台为研究对象,以"奥特宝"八角形生产平台为服务对象,设计了一套支持平台与生产平台之间的靠泊连接带缆方案,对两平台单体的RAO曲线特性进行分析,并计算在靠泊连接状态下支持平台的水动力运动响应和系泊缆顶端张力情况,分析平台之间有无连接带缆对平台的运动响应和系泊缆张力的影响。     

悬索桥主缆检测及承载力评估现状与发展

通过分析悬索桥主缆检测的特点以及主缆各阶段承载力评估的主要因素,详细讨论钢丝腐蚀、断丝以及主缆次应力等对主缆承载力的影响,回顾了现有的承载力评估模型研究现状,提出了基于可靠度方法,综合考虑影响主缆承载力各因素的主缆全寿命期间内承载力评估方法的研究思路。     

20.8万吨散货船系泊绞车基座及下加强结构强度分析

系泊绞车是船舶锚泊系统的重要组成部分,系泊绞车在船舶靠码头时承受着缆绳的巨大拉力,在首部0.25L范围内的系泊绞车还承受了甲板上浪载荷的作用,如果系泊绞车基座设计不当,可能引发重大的海损事故,因此目前系泊绞车基座的有限元校核在规范中已经明确要求了。文中建立了20.8万吨散货船系泊绞车基座及其支撑结构的有限元模型,按照CSR规范中对于系泊绞车的相关要求,计算了系泊绞车基座在不同工况下的结构强度。计算结果表明,该散货船系泊绞车基座结构满足CSR规范的衡准要求,基座及其支撑结构设计合理、安全可靠。本方法可以为今后开展同吨位散货船系泊绞车的基座设计与分析提供参考,所提供的计算过程及相应的经验可供相关设计人员借鉴。     

无偏灰色模型在东营港船舶交通流量预测中的应用

为提高东营港船舶交通流量预测精度,弥补灰色模型预测方法的不足,基于灰色系统理论,构建灰色模型,该模型在对指数序列进行拟合及参数选取时存在误差,为对模型进行优化,构建无偏灰色模型.采用Matlab编写相关程序辅助求解该模型,将所建模型对东营港船舶交通流量进行预测,并对预测结果与历史数据进行误差比较.结果表明:无偏灰色模型预测精度为97. 91%,拟合效果较好,验证了该模型的科学性与可行性.     

台风状态下码头护舷受力与吸能特点分析

分析了台风状态下的系泊船舶所受的环境力,并进一步建立了系泊状态下的平衡方程,采用模矢搜索法求解了平衡方程组,求解过程中,护舷的反力-变形曲线采用三次样条插值进行模拟,最终解出护舷的受力与吸能.在不同的波流夹角和不同的缆绳预张力的情况下,找出了护舷可能失效的波流夹角的危险区域,对护舷的受力规律进行了分析和总结,并计算了恶劣海况下,两种不同性能护舷的受力和吸能情况.     

内河船舶需要量预测方法研究

分析了内河船舶需要量的影响因素和船舶发展的内在规律，探讨了内河船舶需要量预测的思路和方法，提出采用定性与定量相结合的方法分别预测船舶总载重吨和平均载重吨，根据船舶总载重吨和平均载重吨的比值求出预测水平年的船舶需要量．通过实例进行了预测．预测结果将为船舶发展规划提供理论依据，促进船舶结构的调整和船舶运输能力的提高．     

船舶航速优化综述

从航速优化模型、油耗预测模型、航速优化模型求解方法与船舶能效管理系统方面, 分析了国内外航速优化研究现状, 探讨了航速优化存在的问题, 并针对这些问题提出了建议。研究结果表明: 在航运市场持续萎靡的情况下, 经济航行将被更广泛应用, 针对航速优化的研究仍然具有重要的意义; 在航速优化模型方面, 目前多集中在以碳排放政策、不确定因素的影响、排放控制区政策、船队调度等为单一优化目标建立航速优化模型, 优化目标主要为成本最小化和利润最大化, 未来应将航速与航线、纵倾、船队部署联合优化, 考虑多种不确定因素、多种优化目标建立航速优化模型; 在油耗预测模型方面, 预测模型主要分为白盒模型、黑盒模型和灰盒模型, 白盒模型具有更好的可解释性, 黑盒模型的预测性能更好, 灰盒模型弥补了白盒模型和黑盒模型的缺点, 将成为未来的研究重点, 未来应基于精确的船舶数据和先进的人工智能算法进行数据学习, 提升油耗预测模型预测准确性; 在优化算法方面, 由于航速优化模型的复杂性, 大多采用启发式算法进行优化求解, 这种算法可以减少优化求解时间和提高求解质量, 未来需要探索更加精确高效的求解算法; 在优化策略方面, 采用大数据分析可以识别天气对航行的影响, 动态优化策略可以补偿环境因素引起的扰动, 能够进一步提升船舶能效水平; 在船舶能效管理系统方面, 船舶能效管理系统主要包括航行数据采集、数据传输、数据储存、数据分析与智能决策等功能, 由于其成本高昂, 目前尚未在船舶上大规模运用。      

悬索桥空间主缆恒载线形分析

为了确定悬索桥空间主缆恒载线形,根据已有的二维模型,提出了一个三维主缆找形计算方法.确定悬索桥成桥状态线形主要是确定主缆的线形.给定悬索桥成桥时受力的性能指标,就能计算悬索桥成桥吊索内力,由吊索内力能够迭代形成主缆几何形状.将三维主缆投影到2个平面上分别考虑几何边界条件和力的平衡条件,倾斜吊杆的影响.引入牛顿迭代法,推导了三维主缆的迭代方程,给出了具体计算分析的迭代流程.研究结果表明:精度完全能满足工程计算要求.     

基于模糊评价模型的船舶海上航行风险评估研究

为更好地分析船舶海上航行风险指标因素对航行安全的影响，采用模糊综合评估法对船舶航行风险进行评估.从构成船舶海上航行风险指标体系的众多因素入手，在综合考虑外部环境对船舶航行风险影响大小不一的基础上，对风险体系内指标因素之间的关联度进行分析，确认导致船舶海上航行风险的主要影响因素和次要影响因素.分析结果表明，采用基于模糊评价模型的综合评估法，可获得全面和可靠的体系指标因素数据及信息，为海事局监督部门、船公司、船舶制定应急策略和安全航行措施提供理论依据.     

基于神经网络的安全航速的计算

对安全航速影响因素进行量化,借助神经网络,预测在当时海上航行条件下,舰船应该采用的安全航速,给出基于神经网络的安全航速计算模型,对船舶海上航行安全有一定的指导作用.     

码头系泊实时监控可视化系统的设计与实现

针对大型码头系泊的现状和技术要求,利用计算机软硬件技术,实时监控每根系缆的张力、护舷压缩量和环境参数,实现远程控制室的系泊自动监控与可视化、安全预警和信息的集中管理.阐述了系统的实施方案和相关的数据传输与存储技术,给出了系统的实现结果.系统既解决了人工系泊操作性差、断缆事故频发的问题,同时,实时数据的存储与管理也为决策者实施系泊优化提供参考依据.     

基于ASAE深度学习预测海洋气象对船舶航速的影响

为了有效地预测海洋气象对船舶航速的影响, 在稀疏自编码(SAE) 网络模型的基础上提出交替稀疏自编码(ASAE) 网络模型; 构建了海洋气象对船舶航速影响的预测框架, 利用关联规则方法对航行数据进行特征选择, 挖掘了船速影响因素及其隐含关系; 整合了中国远洋海运集团有限公司提供的船舶航行数据以及美国国家海洋和大气管理局提供的气象数据, 用训练样本对ASAE网络模型进行训练, 用测试样本对ASAE网络模型进行验证, 并与支持向量回归(SVR) 模型、反向传播神经网络(BPNN) 模型、深度信念网络(DBN) 模型及SAE网络模型的预测结果进行了对比。研究结果表明: ASAE网络模型的训练时间和海洋气象对船舶航速影响预测值的均方根误差分别为8.2s和0.287 3kn, 与SVR模型、BPNN模型、DBN模型及SAE网络模型相比, 训练时间分别缩短了1 683.1、66.9、2.0、1.5s, 预测准确度分别提高了0.045 5、0.296 9、0.153 4、0.178 6kn; ASAE网络模型的预测结果更符合实际海况, 可动态掌握海洋气象对船舶航速的影响; 通过预测的航速影响值来推算实际航速可为气象导航优化船舶运输过程起到辅助作用, 在进行航线规划、航速推荐等航行优化策略时能准确考虑海洋气象所产生的复杂影响, 从而改善船舶运营能效指标, 实现节能、低碳、绿色航行的宗旨。