单片机船舶航行参数测试仪设计研究

本语言介绍采用８０９８单片机为主机组成的船舶航行参数综合测量仪。该仪器可以同时进行船舶航速、回转半径、惯性、主机或螺旋桨转速、油耗、扭矩等多种参数的测量，还具有极强的计算功能和与系统微机通讯功能。是中小型船舶航行参数理想的测量仪器。     

复杂结构船舶主机转速智能调控系统

在船舶航行过程中,船舶主机的控制效果直接影响着船舶的安全性。当前船舶主机转速智能调控系统由于计算能力较大,导致主机转速调控耗时过长,构建复杂结构船舶主机转速智能调控系统。将原有系统中央控制芯片更换为PIC18F系列芯片,增设隔离驱动芯片,优化系统硬件驱动性能。设定船舶主机转速目标函数,根据此函数结合PID控制算法,构建模糊控制器,实现转速调控。至此,复杂结构船舶主机转速智能调控系统设计完成。构建系统测试环节,经功能测试与性能测试两部分证实,此系统符合当前使用要求,且可有效降低主机转速调控耗时。     

船舶主机转速优化模型研究

在船舶动力系统中,主机为船舶航行的电力系统提供了绝大多数的能源,因此其控制系统的好坏会直接影响整个船舶性能的发挥。本文重点研究船舶主机在工作时,其转速的优化方法,针对不同的工作状态和负载情况,优化主机传动系统中的若干参数。通过建立主机推进器的目标函数,得到一种简化的主机转速控制模型,在此基础上构建参数优化步骤,实现多目标的参数控制。     

某型船主机遥控系统典型故障分析

某船航行过程中,遥控工况下主机偶发性出现转速波动,转速测量板上的转速值与机旁仪表上的转速值偏差较大,影响船舶航行安全。文章通过梳理遥控系统转速控制指令的信号走向,对主机闭环调速系统进行分析检查、排除故障,形成了典型故障的诊断方法,为后续同类系统的检修和故障排除提供参考。     

螺旋桨切割法在突发事件中的实际应用

对船舶在航行过程中螺旋桨叶片出现突然折断后的船舶推进性能作了分析计算，获得了螺旋桨折断后主机转速、功率及航速的变化关系。实船航行性能测试结果同计算预估相当吻合，说明该分析计算方法具有实际应用价值，可为今后出现类似突发事件时的参考。     

“双碳”背景下的船舶主机能效数据分析

在“双碳”背景下,为探究船舶航行中各因素对船舶主机能效的影响,文章利用SPSS软件对主机能效、航行环境、航行姿态等初始数据进行清理分析。采用主成分分析法,根据总变量主成分解释和碎石图提取3个主成分反映原变量信息。再通过系统聚类利用离差平方和（Ward）法对目标船能效数据进行聚类,得到各参数的聚类数,用K均值（K-means）聚类法进行聚类得到船舶航行中各参数的聚类中心,对轴功率、转速及油耗进行Epanechnikov拟合,得到相互关系曲线。该方法对船舶主机能效数据挖掘具有普遍适用性,可为智能能效管理和评估提供辅助决策。     

基于PLC的中速主机遥控装置研制

该遥控装置以可编程序控制器（PLC）为控制核心,适用于单转向中速柴油主机带倒顺离合器齿轮箱的船舶主推进操纵系统。系统以主机调速器转速控制为内环,遥控装置转速控制为外环,组成了双闭环转速控制,改善了液压调速器的静态偏差,提高了系统调节的快速性和抗扰动能力。齿轮箱换向时对螺旋桨艉轴转向和转速进行鉴别及逻辑比较,确保主机不熄火。装置结构简单,通用性好,操纵和故障自栓功能完善,能与航行参数记录仪（VDR）按IEC61162—1协议串行通讯。     

川江及三峡库区变吃水干散货船的优化论证

川江及三峡库区航道水深季节性变化大,为了充分利用水深条件,船舶多采用变吃水设计,船舶航行时载况的变化会引起主机、螺旋桨的工况发生变化,因而船舶营运经济性的计算有别于常规船舶,对船舶营运经济计算中载货量、航速及经济参数进行分析,实例计算结果令人满意。     

船舶定速巡航控制策略

实际航行中,船舶航行速度会因天气海况影响而变化,需要经常调整主机转速或者螺距角达到需要的航速。而航速变化会降低推进效率,增大主机油耗。使用定速巡航功能,船长仅需要根据航程和预定到港时间设定相应的船速,然后由推进控制系统自动控制,不仅能有力确保船舶到港时间、减轻船舶驾驶者的工作负荷,而且能降低燃油成本,实现节能减排,并为实现船舶智能驾驶做铺垫。     

基于BP神经网络的船舶主机能效状态评估

[目的]在船舶航行期间,需要通过分析船舶和主机的运行参数来客观判断主机当前的工作情况,从而准确评估主机的能效状态。[方法]以状态良好的船舶运行记录为样本,结合主成分分析法和BP神经网络算法,构建船舶的航行状态识别模型和主机油耗模型,并在船舶航行期间对船舶实时运行参数进行分析,得出船舶主机在当前工况下的油耗量正常值。以某30万吨级远洋散货船为例开展模型计算验证,将正常油耗值与实际油耗值进行对比,以二者的残差值为依据,进而评估当前的主机能效状态。[结果]计算结果显示,航行状态识别模型的正确率为98.05%,油耗模型的平均误差为3.47%,2种模型的可靠性均较高。[结论]研究成果可为智能船舶的能效管理提供一定的参考。     

基于调距桨推进系统的稳态特性仿真

为有力支撑船舶推进系统的优化改进,预测系统稳态特性,建立柴油机、齿轮箱、轴系、调距桨等子系统的数学模型,并在Simulink软件平台上搭建推进系统仿真模型。利用船模试验结果验证仿真模型的准确性,基于典型设计工况下的系统控制参数对稳态特性进行计算,分析了船、机、桨匹配参数对船舶动力性和经济性指标的影响。结果表明:当螺距比一定时,随着主机转速的增大,全船航速随之呈现增大趋势;当主机转速一定时,随着螺距比减小,全船航速变得越来越小;合理选取主机转速和螺旋桨螺距比时,可以实现船舶的最大航速。     

船舶动力推进系统加速性能优化策略

针对船舶动力推进系统存在的加速速率慢的问题,提出一种加速性能优化策略。首先,分析船舶动力推进系统的结构组成,根据全回转推进器的输出功率、船舶侧推力和力矩以及推进器动作时船舶扭矩的变化,构建船舶动力推进系统的数字模型。利用调速器调节转速,以恒定增加率提升主机转速,利用传动系统将主机转速和扭矩传送至定距螺旋桨,推进船舶加速。最后,利用变频器超前控制方法,优化船舶动力推进系统的加速性能。实验表明,该方法可以优化船舶动力推进系统的加速性能,使船舶快速达到加速目标,降低船舶的燃油消耗率。     

船舶推进中两种动态平衡的研究

为了明确船舶推进中功率、力等各物理量之间的平衡关系,正确使用船舶主机防止其超负荷提供相应的理论依据,文章分析了螺旋桨的推力与船舶航行阻力的动态平衡过程.推导了螺旋桨转速、船舶的航速、螺旋桨的相对进程以及螺旋桨所消耗的功率等各物理量之间的关系,即:当螺旋桨的相对进程一定时,船舶的航速与螺旋桨的转速成正比,螺旋桨消耗的功率与其转速的三次方成正比;而当螺旋桨的转速一定时,随船舶航行阻力系数的增大,船舶的航速将减小,螺旋桨消耗的功率将增大.最后,在上述理论分析的基础上,进一步讨论了螺旋桨的转速发生变化时,船舶的航行经济性问题.     

船舶主机降速航行决策与管理

正0引言因航运市场低迷,同时主机排放控制日趋严厉,故船舶燃油成本不断上升。为节省燃油费用,船舶承租人通常要求主机降速航行,但降速航行必然导致航行时间增加,租金成本提高,因此必须找到燃油费用与租金的平衡点。笔者某航次接到船舶承租人的指令:在不改变技术参数的前提下,找出主机降速航行的最佳转速,供决策参考。     

SRP2500A型舵桨控制系统典型故障分析

某拖船航行过程中出现遥控状态下主机接排困难、接排后主机转速无法升速至额定转速的故障,影响船舶正常使用.文章通过梳理控制系统主控制指令的信号走向图,分析确认主控指令、主机转速信号和接排反馈信号之间的逻辑关系,对故障进行分析、定位和排除,形成SRP2500A型舵桨控制系统典型故障的诊断方法,为后续同类系统的检修和故障排除提...     

船舶可控硅轴带发电机系统中同步补偿器容量的确定方法

一、船舶可控硅轴带发电机控制系统轴带发电机的电压和频率在船舶航行期间随主机转速的变化而变动。另外,船舶电网负载的增加和减少也会引起电网电压、频率的变化。为了向船舶电网供给恒频、恒压的电能,可运用可控硅直流调速系统“再生技术”的原理,并通过可控硅变流器及其控制环节加以实现。目前,比较典型的可控硅轴带发电机控制系统方框图如图1所示。     

船舶主机转速智能调控系统设计

传统船舶智能调控系统,不能快速实现主机数据传输,且系统响应等待时间过长。为有效解决上述问题,设计新型船舶主机转速智能调控系统。通过主机转速智能通信电路设计、.NET调控框架设计,完成新型船舶主机转速智能调控系统的硬件设计。通过多层调控流程设计、智能调控通讯程序任务设计、系统功能分析,完成新型船舶主机转速智能调控系统的软件设计。对比实验结果表明,应用新型船舶主机转速智能调控系统,可在短时间内完成主机数据传输,且系统响应等待时间得到一定控制。     

船机桨匹配及数值仿真

对于一个确定船舶的船、机、桨系统,其主机特性曲线、螺旋桨有效推马力曲线和航速在不同的螺旋桨转速下具有特定的对应关系,根据其对应关系和船机桨运行参数、几何参数及其相关性能曲线,可以由任意两个已知数据求得另一个数据以及螺旋桨的推力、桨轴转矩和船舶航行状态。文中根据这个原理,可以实现船机桨之间的匹配。匹配过程中本文采用MMG操纵运动非线性数学模型,参考相关经验公式和数值算法求解运动微分方程,并考虑各种海况对船舶运动的影响,来模拟船舶实际操纵性运动。最后,在VisualC++平台上结合Fortran计算程序,实现船机桨系统的匹配仿真。     

某2400 TEU集装箱姊妹船能效分析

为了更好地对船舶营运性能进行管理和评估,研究了2艘2400 TEU集装箱船,并对其船速、主机功率和主机转速等参数以及船舶油耗进行分析对比,运用数据可视化和机器学习等大数据分析方法,实现对船舶能效数据的可视化,通过对比分析得出影响船舶转速与功率的主要因素.     

舰船汽轮主机转速的模糊自适应PID控制

舰船航行中汽轮主机工况变化频繁,且经常大幅度操纵改变转速给定值,常规PID转速控制效果不理想。本文引入模糊自适应PID算法,并在ABB AC800M DCS平台完成模糊PID控制器设计的基础上,在AMESim和MATLAB环境中实现液压伺服系统和汽轮主机本体的建模,搭建HIL系统,验证汽轮主机转速模糊自适应PID控制性能并与常规PID控制进行比较,结果表明模糊自适应PID有更好的鲁棒性,可显著减小汽轮主机转速调节的超调和震荡。