风帆助航技术实船应用的若干思考

首先分析了风帆助航装置应用在远洋船舶上的技术要求,通过对海洋风能资源特点、风帆的选择及其控制、船舶稳性校核、风帆助航装置的操纵和维护管理等问题的分析,风帆助航技术在远洋船舶上的应用被证明是可行的,它将成为船舶节能减排的重要措施,其推广应用对我国航运业的可持续发展将有着积极的意义。     

电动手动两用风帆升降装置的设计

<正> 风帆助航船的综合节能效果可达到20％以上,这已被许多实船所证实。由于风帆助航能取得较好的经济效益,故这一节能技术也必将得到广泛的应用和推广。传统的风帆操纵方式是依靠人工来控制风帆的升降和桅杆的起放。这样的操纵方式落后陈旧,劳动强度大,仅适用于小型船舶。现代的风帆操纵方式是靠电脑自动控制,能根据当时的气候条件、船舶的航     

风帆助航船操纵性研究

文中首先建立了风帆助航船的数学模型,计算和分析了帆对船在风中的风速限界线和可自由操纵区的影响,利用最优控制理论推导出使船在风中回转战术直径为最小的操帆规律的近似公式。然后对风帆助航船在风中的回转性能进行了数值计算,研究了帆的位置对船舶操纵性的影响。结果表明,风帆助航船若帆的位置布置得当,且适当地操帆,则其在风中的船舶操纵性能比未装帆时要好得多。     

风帆助航船非线性横摇倾覆概率研究

风帆助航技术为船舶利用可再生能源提供了途径,但随着横摇的幅度加大,导致船舶倾覆的概率也增大。文章采用数值分析的方法对风帆助航船舶的非线性横摇方程进行分析求解,对有风帆助航与无风帆助航船在风浪作用下产生倾覆的概率作了比较,为采用风帆助航技术的远洋船舶在符合初稳性和气象衡准稳性条件下的横摇倾覆防范提供研究思路。     

基于翼型理论的风帆助航技术分析

分析目前船舶利用风能辅助推进的方式,在模型试验的基础上,分析翼型风帆和传统风帆的动力特性.对船舶应用基于翼型理论的风帆助航技术的经济性进行分析,提出在当前形势下船舶采用风帆助航技术的必要性及后续需要解决的问题.     

基于海上航线风能资源特征的船舶风帆选型

将风帆装置的气动特性、船舶航线信息和典型航区风能资源特征相结合，提出一个船舶风帆选型方法。根据风洞试验数据分别计算并归一化圆弧形翼帆、滚筒帆、涡轮帆和天帆的风力助推系数和横漂系数；考虑不同航线上风力、风向的概率数据计算出不同风帆的助推指数和横漂指数，将每年12个月的助推指数和横漂指数相加得到总助推指数和总横漂指数；以不同风帆的总助推指数较大，兼顾较小总横漂指数的优选原则，确定最佳的风帆类型。以上海—香港航线和横滨—洛杉矶西段航线为例，利用这种风帆选型方法，计算出2个航线不同风帆助航装置的综合助推指数、横漂指数和总评价指数，确定了2条航线的最佳风帆装置，为船舶风帆的选型设计提供依据。     

高级曲面风帆助航系统与结构设计

随着自动化技术的发展,风帆助航系统在以下方向发展成为可能:①利用计算机实现对风帆的自适应操纵;②风帆与主动力装置的优化配合,以经济航速航行;③复杂型线风帆的操纵、应用和推广成为可能。风帆的型线设计在近代有着较大的改进,机翼形、组合翼型、圆弧形、圆筒型、百叶窗型、多翼面高升力型等。我校在前期针对圆弧型风帆的设计,通过对其流体动力特性的数值分析和风洞试验结果,在型线方面进行改进,分析了贝壳式迎风面中部卸载,并在卸载区域假设风轮机增加风帆在特殊风向攻角下的综合性能。采用Pro\E进行风帆的三维曲面设计,并利用有限元分析软件Ansys对贝壳式风帆迎风面上的压力分布、风帆产生的升力和阻力等流体动力特性进行了数值分析。贝壳式风帆中部的风轮机在风向大攻角下,类似圆筒风帆起到辅推作用。该款复合型线设计风帆的分析结果,可为开发商用风帆助航节能船舶提供一定的指导。     

一种折叠式船舶风帆助航设计方案探讨

基于现有风帆助航船舶的设计方案,根据横向力系数和推力系数随拱度比的变化趋势选定风帆参数。该文设计了可折叠帆面、双列布置的风帆方案,解决风帆助航船舶风帆装置对甲板空间占用过大的问题,风况不利、船舶进出港以及装卸货物时亦可实现良好的收帆效果。该文以80000t船为例检验该设计方案对船体稳定性的影响,得出了该新型风帆设计方案可有效降低燃油消耗实现船舶节能减排,并满足船舶安全要求的结论。     

风帆助航模式主机功率等参数的计算方法

从分析风帆助航对螺旋桨特性的影响入手,导出风帆助航模式主机功率、转速和效率的计算方法,并以某船参数演算证明实际可行且简单,可供进一步定量研究风帆助航船帆、机、桨等的配合和控制参考.     

基于CFD的风帆助航技术效能分析

在模型试验的基础上,运用计算流体力学(CFD)方法,分析了基于机翼理论的风翼帆船利用风能辅助推进的特性.在仿真软件Fluent的仿真计算的基础上,当采用风帆助航技术时,对风帆产生的推力及由此引起船舶阻力变化进行了分析,从而对风帆助航技术的效能进行评估与分析,得出了远洋船舶利用清洁能源(风能)在经济性与环保性方面的可行性.并提出风帆助航技术应用于大型远洋船舶后续需要解决的问题.     

撞头形状对双壳结构耐撞性能影响分析

采用显示动力有限元软件LS_DYNA模拟双层壳结构在两种不同形状的撞头撞击下的响应,通过分析比较发现,双层壳结构抵抗球形撞头撞击的能力更强。     

轮胎式场桥小车制动器改造

广州集装箱码头的轮胎式场桥小车制动器使用10多年后,出现了许多问题,故进行了改造.分析了轮胎式集装箱龙门起重机小车制动器的主要故障现象,提出了改造方案,并加以实施.     

大气对水面空泡溃灭影响的研究

建立了无界大气流场和有界水流场综合作用下的两相球空泡动力学模型,并基于这个模型研究了大气密度和流动对水面空泡溃灭压力的影响机理。结果表明,当空泡收缩到较小时,空泡的非线性动力学行为可以使大气密度或流动对空泡溃灭压力的影响迅速增大,大气密度越小,溃灭压力越大。     

船舶柴油机气缸套凸肩裂纹原因分析

分析柴油机故障中常见的机体裂纹故障原因,认为由于设计缺陷和管理及操作不当,易造成船舶柴油机缸体上的裂纹多发生在气缸套凸肩处。如不及时处理这些裂纹和故障,就会造成缸套的裂纹直至出现缸套漏水等严重后果,针对NANTAIQUEEN轮柴油机对该类型故障的检修提出具体措施。     

Analysis of the hydrophysical structure of the Sea of Azov in the period of the bottom anoxia development

The hydrophysical and hydrochemical structure of the Sea of Azov, with developed bottom anoxia, was studied during the RV “Akvanavt” cruise from July 31 to August 03, 2001. The anoxic zone with a thickness from 0.5 to 4 m above the bottom was found in all deep regions of the Sea. Concentrations of hydrochemical parameters were similar to the pronounced anoxic conditions (about 90 mmol m^− 3 of hydrogen sulfide, 17 mmol m^− 3 of ammonia, 6 mmol m^− 3 of phosphate, 7 mmol m^− 3 of total manganese). The hydrophysical structure was characterized by the uniform distribution of temperature in the upper 6–7 m mixed layer (UML). Below this a thin (0.4–0.8 m) thermocline layer was observed, just above the anoxic waters. Formation of this phenomenon was connected with that summer weather conditions. Intensive rains led to increased influx of river waters in June. That resulted in large input of allochtonous organic matter (OM) and inorganic nutrients; the latter were consumed on the additional autochthonous organic matter production. In July the weather was characterized by a significant rise in the daily averaged air temperature and large oscillations of temperature during the day. In this period a wind of constant direction was absent, but wind bursts were observed. The completed analyses showed that the formation of such a structure could be connected with the following factors: (i) positive growth trends of the daily averaged temperature and the daily oscillations of temperature, (ii) presence of wind bursts. The joint action of these factors resulted in the formation of the UML. The amplitude of wind bursts determined the depth of UML, and the value of trend determined the value of the temperature change in the thermocline. An initial presence of bottom halocline (caused by the Black Sea water influx to the bottom of the Sea of Azov) prevented the heating of the bottom layer and therefore led to an increase of vertical gradient of temperature in the thermocline. The spatial distribution of the turbulent exchange coefficient confirmed the existence of a “stagnation” area located above the anoxia zone, which is also, apparently, the reason for its occurrence.     

海洋异物接近对导管螺旋桨服役性能影响研究

螺旋桨是目前船舶及海洋装备重要推进装置,其工作可靠性及服役性能对我国海洋战略的实施具有非常重要的意义。复杂海洋环境下螺旋桨服役性能除受到风、浪、流等环境因素影响外,还受到周围其他海洋异物的影响,进而引起螺旋桨载荷特性发生突变。本文基于计算流体力学基础理论,建立导管螺旋桨水动力学数值仿真模型。将海洋异物接近过程简化为准定常过程,分析不同接近距离对导管桨水动力性能的影响。基于流固耦合理论,将水动力学载荷施加在桨叶表面,获得不同接近距离时桨叶应力、应变的变化特性。研究结果表明：海洋异物的接近会对导管桨水动力学特性产生较大的影响作用。当异物接近距离为0.01 m时,导管桨推力将增加11.74%,扭矩增加12.73%,桨叶最大应力值增加32.06%,最大形变量增加30.28%。本文研究工作对导管桨服役性能评估及疲劳寿命预测具有非常重要的参考意义。     

海底水平阵性能分析

矩阵滤波技术是通过设计一个全局优化的空域滤波器,使得该滤波器对不感兴趣的区域响应尽可能小,对感兴趣的区域响应尽可能不失真,基于该原理可以消除阻带区域的干扰噪声,并且保留通带区域的弱目标信息,是一种比较实用的弱目标定位检测方法,但其定位精度受很多因素制约。本文首先介绍最小二乘矩阵滤波器的设计原理、匹配场噪声抑制原理及归一化通阻带误差的计算公式,然后针对矩阵滤波器应用于海底水平阵的方法,分别从声源频率、阵元个数和阵元间距3个方面分析研究影响海底水平阵性能的因素,总结出使滤波器能够达到比较好的滤波状态时的因素条件,进而提高滤波性能。     

船舶推进轴系孔径比取值范围的优化研究

本研究优化船舶推进轴系孔径比的取值范围,使轴系的综合力学性能达到最理想的状态,目的是在船舶设计时,帮助船舶设计者快速确定轴系的最佳孔径尺寸。文章以某散货船的轴系为研究对象,在考虑船舶螺旋桨偏心力的情况下,建立了轴系危险截面的等效应力和抗扭强度的数学模型,运用ANSYS有限元分析软件,对不同孔径比艉轴的危险截面的等效应力和抗扭强度进行了对比分析,并且进行了校中情况对比分析研究。将理论值和实测值进行对比,发现理论值和实测结果拟合的非常好。经过对比研究发现,船舶轴系的综合力学性能比较优越的孔径比范围是0.21~0.28,在此范围内,轴系校中效果也比较好。该研究方法为船舶轴系的设计提供了分析依据。     

大广南高速公路地面变形安全评价研究

在大广南高速公路K161＋400～K162＋800段施工过程中,离公路约200m区域突然出现大面积地面沉陷和裂缝现象,该地面变形将影响到线位重新调整,通过调查与分析,对地面变形的安全状态进行了评价,为该公路的建设和运营提供了科学的决策依据。     

搞好港口资源整合促进行业发展壮大

介绍了我国港口资源的整合现状,指出港口整合可以提升港口的形象和地位,也为区域经济和城市的发展注入强大的动力。最后指出在港口资源整合中要避免的几个问题。