实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围。实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能。分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望。     

实际海浪环境大尺度模型试验遥控遥测系统

Physical testing of large-scale ship models at sea is a new experimental method. It is a cheap and reliable way to research the environment adaptability of a ship in complex and extreme wave conditions. It is necessary to have a stable experimental system for the test. Since the experimental area is large, a remote control system and a telemetry system are essential, and were designed by the authors. An experiment was conducted on the Songhuajiang River to test the systems. The relationship between the model’s speed and its electromotor’s revolutions was also measured during the model test. The results showed that the two systems make it possible to carry out large-scale model tests at sea.     

真实海况下船舶水弹性响应及砰击载荷的大尺度模型试验研究

现有的船舶波浪载荷模型试验大多是在水池环境中开展的,然而受水池尺度、造波能力、模型航行范围以及尺度效应等方面的影响或限制,水池模型试验并不能完全真实地反映出实船海上航行时的水动力学性能.事实上,真实海浪具有非线性强、随机性强、方向分布广等特征,因此研究船舶在真实海浪短峰波中的水动力学性能对于指导实船设计研发具有重要的指导意义.实际海浪环境中,舰船大尺度模型试验是一种新型试验技术,综合了水池模型试验和实船海试的部分共同优势.本文提出了大尺度模型波浪载荷与砰击载荷试验技术,建立了一套稳定可靠的大尺度模型海上试验测试系统,并提出了恶劣海况下大尺度模型耐波性及波浪载荷试验实施方案,进而基于大尺度模型试验数据分析了船舶在真实恶劣海况下的运动与载荷响应及砰击载荷特性.     

基于模糊神经网络的海浪中舰船多自由度运动建模方法研究

基于切片理论计算在诸规则波中的舰船多自由度运动响应，并以此为样本训练模糊神经网络，最终建立起一种新的舰船在随机波浪中的多自由度运动模型，并通过算例验证该方法的实用性和可靠性。     

舰船结构气幕减振的模型试验研究

本文介绍和讨论了舰船结构气幕减振的模型试验研究。试验模型为铝质，平底，尖首，方尾、开口薄壁型船模，试验在循环水槽中进行，通过2种吃水，2种喷气孔径，6种喷气流量，2种水流速度的选择组合，研究气幕对船模自由振动，强迫振动和振动阻尼的影响，通过对试验结果的分析整理，得到了一些重要的结论，试验表明，气幕对舰船结构的强迫振动响应有较大的抑制作用，有明显的降噪效果；气幕减振有重要的应用前景。     

舰船在海浪中船体三维角变形计算

舰船在海浪中发生的弹性变形会对安装在其上的惯导系统对准精度产生影响,因此需要计算舰船的弹性变形,以补偿局部姿态误差。本方法基于梁理论,采用三维水弹性方法计算舰船在随机海浪中任意战位点处的相对三维角变形,并对船体的变形规律进行分析,供设计者参考使用。     

海浪中船舶运动的可视化技术

介绍了船舶在海浪中运动的可视化技术。给出了可视化设计过程的流程图，并讨论了建立船舶模型的可行方法和三维波浪模型的数学模型，以及如何应用OpenGL函数库来生成船舶在海浪中运动的动画。在讨论可视化技术时，使用了具有平台独立性的OpenGL图形库。     

一种舰船实际航速的计算方法

在舰船航线设计、舰船机动等领域,舰船在不同海况下沿不同航向航行的实际航速计算都是一个关键性问题。在近岸、近海区域,舰船实际航速的计算涉及到海流计算、舰船在风浪中的失速计算、浅水失速计算等多个方面。本文通过分析影响航速计算的主要因素,给出了适用于舰船实际航速计算的具体模式。     

沿海风浪环境下大尺度船模耐波性试验研究

利用浮标式浪高仪对沿海海浪环境进行测量分析,建立适合在沿海开展试验研究的大尺度遥控遥测自航船模测试系统,开展同吨级圆舭船型和深V复合船型大尺度船模在沿海风浪环境下的耐波性试验研究,并将试验结果与拖曳水池小尺度模型试验测试结果进行对比分析。试验结果表明深V复合船型耐波性较圆舭船型得到大幅改善,且沿海风浪环境下大尺度模型运动特征与水池小尺度模型有较大差别。     

基于系统辨识的大尺度模型耐波性试验实船响应外推预报

实际海浪环境中大尺度模型耐波性试验是一种新型试验技术,具有风浪环境真实、模型航行范围开阔和尺度效应小等优点,解决了水池试验和实船试验中存在的一些问题。该试验技术是研究真实海况中船舶响应的有效方法,因此近年来得到了广泛的研究关注。然而该试验技术目前仍存在一些尚未解决的问题,如何将大尺度模型测试数据准确外推换算至实船响应是一项关键技术。为此,本文提出了基于时间序列分析的实船响应外推方法,根据大尺度模型在某海况下的波浪及模型响应测量数据,基于系统辨识求解船舶的非线性时域响应函数,进而外推实船在其他任意输入海况下的运动响应。     

船舶大型化对船闸枢纽通过能力的影响

船舶大型化对船闸节点通过能力的增长既有利也有弊,针对船舶大型化对船闸通过能力的动态定量影响进行研究。通过建立基于现实规则的船闸数值排档模型,结合构建的大型化船舶发展趋势序列,计算得出船舶大型化后的过闸载质量、过闸船数和闸室面积利用率等船闸通过能力关键指标的变化。结果表明,船舶的大型化对过闸能力的提高并非全部为有利影响,呈现总体增长,局部跌坎下降的趋势。结合标准化的大型化能有效提高通过能力。     

Numerical analysis on free surface waves and stern viscous flow of a ship model

This paper deals with numerical techniques for computing the viscous flow past a ship hull with and without a free surface using a Reynolds-averaged Navier-Stokes solver with global conservation. In the first technique, a coarse grid is used to find an approximate solution to the free surface problem. Interpolation of a fine grid is subsequently carried out, and a more exact solution, particularly in the boundary layer and wake, is obtained. In the second technique, a modified Baldwin-Lomax model is introduced to compute the viscous flow with and without a free surface. These numerical techniques are applied to simulations of the flow around a Series 60 and an SR196C ship model. The results are compared with measurement data, and the usefulness of the numerical techniques is demonstrated.     

不同装载状态下约束模试验的船舶操纵性研究

通过敏感性分析方法确定了使船舶操纵运动敏感的干扰系数.文中采用模型试验方法测量了船舶在满载、半载和压载等6种装载状态下船舶的干扰系数值,并分析了吃水和纵倾对干扰系数的影响.之后,作者利用测量的干扰系数,以MMG数学模型模拟计算了船舶在6个装载状态的操纵性能,结果表明吃水和纵倾变化对操纵性的影响较大,不同装载状态船舶的操纵性能的研究将为船舶安全航行提供重要依据.     

倒运海水道整治工程斗朗—川槎大桥段实船适航试验

为验证倒运海水道整治工程是否达到整治标准的通航要求,选取斗朗—川槎大桥段作为实船试验河段,采用该航段设计船型500吨级满载船作为试航船,进行实船适航试验。测量试验河段的水深地形、表面流速流向、航标配布和水位,试验船舶沿设计航线进行上下水航行,实时测量试航船舶航行轨迹、对岸航速、舵角、漂角、船舶与河岸之间的安全距离等航行指标及航行状态,并结合通航规范及标准,对整治后航道技术参数的合理性、航标配布的合理性等进行分析评价。结果表明,本试验航段的整治效果达到了整治标准的通航要求。研究成果可为类似工程提供参考。     

三桨船船模自航试验分析

三桨船船模自航试验时不能确定各桨所克服的阻力，各桨的推力减额分数不能直接得到，使自航试验分析难以进行.本文提出了一个确定阻力分配系数的方法，试验分析结果说明本方法是合理的。     

基于船模水池试验的船舶顺浪纯稳性损失计算扩展模式

船舶顺浪航行的纯稳性损失研究,已成为国际航海界和国际海事组织(IMO)关注的课题之一.在Ю.И.涅查耶夫根据28艘渔船和运输船船模水池试验的船舶顺浪纯稳性损失计算方法的基础上,提出了扩展模式,扩大了其适用范围,并给出了大长宽比(船长/船宽)舰艇纯稳性损失的算例,同时实现了该扩展模式的程序化,生成了实用化的软件.最后通过与CFD试验方法和一般理论计算法所得结果的对比,验证了该扩展模式计算结果的可信度.     

恶劣海况下船体波浪载荷的统计推断

介绍恶劣海况下船体波浪载荷（包括波浪和合成弯矩）统计推断的计算方法,并以某一高速排水型船舶作为算例进行计算。首先,按30 min短期海况估算该船的船舯波浪弯矩、砰击弯矩和合成弯矩统计特征值并与测量结果进行比较;其次按4 h海浪稳定假设,给出统计推断;最后,对巨浪海况完成算例船舶的波浪弯矩和合成弯矩的统计推断,并简要分析船体的总纵强度。     

大型舰船斜角甲板布置影响因素的主成分分析

归纳6种影响大型舰船斜角甲板布置的特征属性,采用主成分分析法,对不同特征属性进行整合,获得影响斜角甲板布置的特征属性主成分。在此基础上对6种特征属性的重要性进行排序,明确指出对斜角甲板布置影响最大的因素是上层建筑位置,便于设计人员更好把握主要设计影响因素。     

基于船模的木京扩建船闸通航水流条件试验研究

针对木京枢纽扩建船闸通航条件较为复杂的问题,对其上、下游引航道推荐方案的通航安全性进行试验论证研究。在水工模型试验的基础上,利用自航小尺度船模技术,观测分析船闸上、下游引航道在不同流量下的舵角、航速等通航参数。结果表明,在Q≥3 900 m~3/s时,上、下游引航道均有通航参数超过相应限值,难以保障通航安全。上、下游引航道的航行难点分别在于横流较大的转弯段和导墙末端,且均表现为进闸难度大于出闸难度。综合试验成果进行定量和定性分析,提出船闸最高限制通航流量为3 000 m~3/s,为工程优化设计及后期运行提供了科学可靠的数据基础。