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.     

恶劣海况下船舶航向控制仿真及应用研究

船舶在海面航行时,会受到风浪的干扰.此时,船舶航向控制困难,操舵频繁.采用Kalman滤波和模糊自整定PID控制,并基于线性化船舶运动方程的线性时,不变连续时间系统的设计方法得到的船舶操纵控制器,具有抗干扰能力强、鲁棒性好的特点,有效地解决了船舶在风浪干扰条件下的船舶航向控制时的操舵频繁与无效操舵问题.     

风浪中船舶航向保持能力分析研究

本文以某油船为研究对象,建立了风浪中船舶操纵运动数学模型,基于模型试验数据,回归分析了阻力系数以及螺旋桨推力系数。通过建立的数学模型,模拟计算了静水中以及各种风浪中的操纵运动,对船舶的操纵运动进行了全面的考察,之后,通过控制舵角,分析了各种风浪组合下该船的航向保持能力,为该船在风浪中的航向保持提供了重要的参考。     

关于潜艇回转机动时的横倾控制

介绍潜延回转运动时产生伴随横倾的最佳控制方法。首先介绍了建立潜艇水平回转运动数学模型－控制横倾状态方程的方法,然后应用最小值原理寻找保证潜艇输出横倾角最小和控制（操舵）功率也最小的指标,泛函极值情况下的最优操舵比例系数是通过求解黎卡堤矩阵方程黎卡堤矩阵方程而得到的。最后进行了实时仿真,结果表明,本方法控制横倾角是有效的、最优的。     

关于回转机动时的模倾控制

本文介绍了潜艇回转运动时产生伴随横倾的最佳控制方法,首先介绍了建立潜艇水平回转运动数学模型－控制横倾状态方程的方法,然后应用最小值原理寻找保证潜艇输出横倾角最小和控制（操舵）功率也最小的指标。最后进行了实时仿真,结果表明本方法控制横倾角是有效的,最优的。     

长江中下游顶推船队操纵性试验研究

长江中下游顶推船队采用襟翼舵+导管桨+倒车舵的联合推进-操纵系统,这种特殊的推进-操纵装置在国内研究甚少,国外发表的可供新船队设计应用的资料也很少。 本文根据新设计的由三种推轮和两种驳船组成的七种船队的大量自航模操纵性试验结果,探讨了舵面积、舵型、推轮、编队等因素对船队操纵性的影响,为设计新船队提供了必要的依据。本文还参照Lyster-Knights的双桨船的回转直径估算公式,考虑了推轮的影响,给出了适合于估算同类型推轮船队回转直径的近似公式。     

舵速对船舶波浪中回转及横摇的影响

基于经典MMG模型和统一理论建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,利用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶波浪中的回转和横摇特性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过自航模试验进行模型验证,预报了不同操舵速度对船舶回转和横摇的影响。研究表明耦合模型能够有效地仿真船舶的回转及横摇,回转过程中操舵速度越大船舶改变航向和航迹的能力越强,纵距越小,但会给船舶造成较大的横摇。     

全回转桨船静水及风浪中模型试验对比分析

针对全回转桨船型及其在风浪中操纵性能分析规程的不完备性,以某全回转桨船模为研究对象,在湖泊中开展回转、Z形以及航向稳定性的风浪大尺度自航模试验,并与静水中的试验结果进行对比,分析总结全回转桨船舶在静水及风浪中的操纵性能,为风浪中船舶操纵试验规程的建立提供依据。     

船舶在波浪中的机动操舵仿真

依据MMG方程建立船舶在波浪中四自由度操纵运动模型,根据该模型进行船舶在波浪中定常回转运动仿真,通过仿真得到的定常回转直径与经验估算值比较,证明此仿真方法的可靠性.并在此基础上实现船舶单次机动操舵和多次机动操舵运动状态的数值模拟,从而反映出船舶的操纵特性,为船舶的实际机动操舵运动提供参考.     

高速旋回潜体对差动舵角运动响应研究

分离式舵不同操舵方式可产生差动舵角,目前,针对差动舵角对高速机动潜体的旋回运动特性研究尚未完全展开。为此,本文以分离式舵6DOF运动方程为基础,研究差动舵角对高速旋回潜体运动姿态、特别是横倾的控制能力,比较不同差动舵角对潜体定深、变深运动姿态的影响。研究结果表明,差动舵角对于潜体高速旋回时的运动姿态、特别是横倾有较强的控制、抑制能力。     

高速旋回潜体对差动舵角运动响应研究

分离式舵不同操舵方式可产生差动舵角,目前,针对差动舵角对高速机动潜体的旋回运动特性研究尚未完全展开。为此,本文以分离式舵6DOF运动方程为基础,研究差动舵角对高速旋回潜体运动姿态、特别是横倾的控制能力,比较不同差动舵角对潜体定深、变深运动姿态的影响。研究结果表明,差动舵角对于潜体高速旋回时的运动姿态、特别是横倾有较强的控制、抑制能力。     

海浪干扰对船舶航向影响规律研究

在现有海浪研究的基础上,以国际电工委员会制定的航迹控制系统性能标准(IEC)62065提供的舰船运动模型为基础,模拟分析不同等级海况,不同类型船舶,不同航行条件下的航向角变化情况,证明了航向角在海浪干扰下的变化存在周期性,并总结出吨位、速度等对航向角变化的影响规律。为研究海浪干扰条件下的船舶操纵规律,优化操舵控制打下基础。     

转舵速度对舰船回转性能的影响

在忽略操舵引起速降的假设前提下,利用操舵响应方程对不同转舵速度下船舶的回转性能进行理论分析,获得定常回转直径、纵距、横距、战术直径等参数与转舵时间之间的近似关系。进而利用计及速降的非线性操纵性运动方程进行同一舰船不同转舵速度下的回转运动仿真,以及操纵性能和航速相同而船长不同的各船在不同转舵速度下的回转运动仿真。仿真结果与理论分析结果一致,均表明定常回转直径不受转舵速度的影响,纵距、横距、战术直径均随着转舵速度的提高而减小,且转舵速度对船长较短的舰船影响较大。     

最佳自动操舵装置

本文叙述最近由日本钢管系统技术研究所与横河北辰电机公司合作研制的最佳自动操舵控制系统. 本系统的目的是在各种操纵和环境条件下使船舶自动驾驶仪保持航向和改变航向的能力达到最佳. 保持航向和改变航向的控制系统显然不同: (1)保持航向控制为了使操舵引起的推进损失最小,采用了根据希尔-克林宾(Hill-Climbing)方法编制的在线参数最佳程序. (2)改变航向控制为了改善航向改变时的瞬变特性,采用了模型靠准最佳控制(MRAC),使之能通过基准模型给出所需特性. 已采用本系统进行了全面的海上性能试验.结果表明,在经济操舵和改善机动性方面都有很大优点.     

船舶大舵角转向时艏摇与横摇的耦合仿真研究

摘要：为进一步研究船舶在大幅度转向时艏摇和横摇的耦合机制,在非线性船舶运动数学模型的基础上,进行了不同情形下的操纵仿真试验。试验结果显示在大舵角转向时,船舶的艏摇和横摇运动存在较强的耦合作用,横摇幅度和艏摇幅度存在正相关性。指出大幅度的横摇使艏摇出现相位滞后和偏离基准航向的现象;在横摇过大的情况下,大幅度动舵和加速操纵将导致稳性迅速消失和航向打横。     

顶推船队耐波性试验研究

介绍顶推船队耐波性试验,测量不同航速、不同浪向角对应的驳船和推轮纵摇角、横摇角、重心处垂向加速度和升沉幅值、驳船连接装置处垂向加速度,并对结果进行分析。     

大型船舶浅水操纵特性

大型船舶在浅水中操纵水动力和附加质量急剧增大是引起回转能力下降的主因,该文就75 000吨级散货船为实例,预报其在各种水深吃水比H/d下操纵性能.文中介绍了操纵运动方程,船体、桨、舵水动力的计算表达,计算船的要素,计算工况及项目.计算结果表明,随H/d减小,相应工况下的无因次战术直径、纵距及初转期都增大,而超越角有所减小,因此该船舶随H/d减小,其回转能力下降,而纠向和保持航向能力有所改善.     

一种内河顶推船队的引航控制模型

引航控制模型是考虑了人在控制闭环中作用的船舶自动引航模型,它不同于精确控制航迹或者航向的自动舵控制模型,重点在于量化和探索船舶驾引知识和经验.它是港口航道设计和安全评估经常采用的快时模拟的基础.基于模糊推理方法,结合系列内河船队操纵性实测数据与实际操船经验,设计出一种仿真智能的内河顶推船队引航控制模型,并以某顶推船队为原型,进行了仿真试验.结果表明:引航控制建模方法,包括隶属度函数和推理规则的确定能忠实地反映人员操舵控制过程.这种建模方法可为快时模拟论证等工作提供理论和技术支持.     

船队风浪中操纵可控区的计算

通过顶推和绑拖两种编队在长江A级航区风浪环境条件下航渡时操纵可控区的计算,建立了风浪环境条件保向性计算模型,给出了船体、转动导管(舵)水动力及风、浪环境力计算表达.计算结果表明就风浪中操纵控制能力而言,顶推编队好于绑拖编队,建议船坞编队航渡时采用顶推编队.     

波浪中船舶操纵性预报

本文通过四自由度操纵运动数学模型,对某工程船舶在静水中和波浪中的Ｚ形运动和回转运动进行预报,并由自航模操纵性试验验证。本文还分析了波高Ｈｗ波长船长比λ／Ｌ,船速Ｕ和操舵角δ诸因素对该船在波浪中的操纵性的影响。从结果显示可知计算和试验结果是比较吻合的,所提供的计算方法适用于船舶静水中和波浪中的操纵性能预报。