船模耐波性试验测量信号分析中的FFT-FS频谱细化技术研究

近年来,随着海洋运输行业的发展,对船舶制造和设计提出了越来越高的要求。船模耐波性试验为船舶性能验证提供了数据支持。频谱细化技术通过增强频谱分辨能力来提高信号分析的效率和精确度,是信号分析的一种常用手段。本文分析船模耐波性的影响因素,在此基础上建立船模运动方程,并提出基于FFT-FS频谱细化技术的船模耐波性试验测量信号分析算法,满足信号分析对精确度的要求。     

FPSO液舱晃荡与船舶时域耦合运动数值模拟

液舱晃荡对船舶运动产生的影响经常被忽略或线性化处理,而当液舱液量较低时,船舶运动与液舱晃荡耦合的非线性性是极为显著的。通过对加入液舱内液体粘性影响的时域方程进行求解,分析FPSO模型船舶与液舱晃荡耦合运动,并将求解结果与试验数据和频域方程求解结果进行对比。首先,采用Hydrostar软件基于频域势流理论得到水动力系数以及波浪载荷。然后,通过脉冲响应函数法(IRF)在时域积分得到波浪辐射力。最后,计算船舶与液舱晃荡耦合运动。一方面,通过CFD软件Fluent模拟液舱晃荡,获取晃荡所产生的力及力矩,并以外力形式加载于船体,得到船舶运动响应;另一方面,在船舶运动仿真计算结果的基础上求解液舱晃荡运动。结果显示:这种计算船舶与液舱晃荡时域耦合运动的方法较频域计算方法更为精确,且得到的船舶幅值响应算子(RAO)也符合试验结果。     

复杂船舶围壁的传热多项式传递函数辨识

目前关于复杂船舶围壁的动态传热研究较少,且缺乏较为完善的动态传热计算方法。复杂船舶围壁结构因不规则,其传热传递函数很难通过理论推导得出。构造复杂船舶围壁的多项式传热传递函数,以该围壁的频域有限差分(FDFD)模型计算的频域热特性为参考,采用参数辨识算法辨识多项式传递函数的系数。多项式传递函数的频域热特性与FDFD模型计算得到的理论频域热特性能很好地吻合,结果表明通过辨识得到的多项式传递函数可以很好地反映船舶围壁的动态热特性,可以用于船舶复杂围壁的动态传热计算。     

舰船波浪运动模拟平台加速度数据检测与处理

在基于加速度计阵列的舰船波浪运动检测方法中,为了解决将加速度积分成速度与位移这一工程难题,构建了加速度数据检测船舶波浪运动模拟试验系统,通过对加速度计零漂动态过程特性和统计规律的分析,选择了合适的加速度计。通过对检测的加速度数据进行傅立叶变换和频谱分析建立了仿真加速度函数,分析了检测的加速度数据简单时域积分中的直流分量、积分常数项、低频分量和高频分量的影响及消除措施。提出了频域滤波后时域积分处理方法和频域通带滤波的积分处理方法。结果表明:频域通带滤波的积分处理方法可对舰船波浪运动检测的加速度有效地积分成速度和位移。     

船舶机电设备健康管理系统关键技术分析

船舶机电设备是船舶的基本构成要件,其健康状态直接影响着船舶的运行安全和经济效益,而随着技术的发展与进步,船舶的系统功能日趋复杂,加之设备长时间运行会引发不同的故障,增加了设备运行风险,由此,健康管理系统的构建尤为重要,针对此,本文将以船舶基点设备健康管理系统的功能需求为切入点,给出了系统设计的整体方案及实现流程,引入一种基于最小支持向量机的故障数据预测模型,并细化了实现过程中的关键技术,以此为机电设备的健康管理提供有效支撑。     

短峰波中船舶运动与波浪载荷的频域水弹性理论与试验研究

传统的耐波性及波浪载荷理论与试验主要针对船舶在二维长峰波中的运动与载荷响应进行预报,然而实际海浪是三维短峰波。研究表明,基于长峰波的理论计算及水池模型试验所预报的船舶运动与载荷响应与实际情况存在一定的差异,且三维波浪的方向扩散特性是影响船舶运动与载荷响应的重要因素之一。为了研究短峰波中船舶运动与载荷响应特性及其与长峰波中响应的差异性,本文首先基于三维水弹性理论计算船舶在规则波中的频域响应,然后基于二维谱分析法将其扩展至短峰不规则波中船舶运动与载荷响应预报,进而分析短峰波方向扩散函数对于船舶运动与载荷响应的影响,最后基于实际海浪环境下大尺度模型水弹性试验数据验证理论计算结果。     

海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型研究

针对传统船舶发动机故障检测数学模型故障检测速率较低的问题,提出一种海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型,在海浪载荷干扰下对船舶发动机进行振动测量,提取船舶发动机的时域故障特征,通过测量获取船舶发动机转子系统的3阶、2阶、1阶临界转速以及轴向转子的固有频率,对船舶发动机的频域故障特征进行提取,利用获取的时域故障特征数据与频域故障特征数据建立船舶发动机的故障检测数学模型,实现船舶发动机的故障检测。为了验证建立的数学模型的故障检测速率较高,将该模型与基于线性分段方法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常检测算法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常子序列的船舶发动机故障检测数学模型进行对比实验,实验结果证明该模型的故障检测速率最高,说明该模型更适用于船舶发动机的故障检测。     

雷达液位计测距技术在船舶水尺计重中的应用

[目的]传统船舶水尺计重过程中,检视船舶吃水依赖人工目测方法,该方法存在主观性强、准确度及工作效能低等问题。为了解决该问题,[方法]利用在石化行业广泛应用于石油及制品上的雷达液位测距技术,研发一套雷达水尺观测装置,设计优化系列数据计算公式,使其数据结果真实可靠。同时设计雷达和目测检视的对比验证试验,检验其数据结果的准确度。[结果]由雷达传感器、固定支架、显示器等共同组成的雷达水尺检测装置依据靠港船舶的实际应用环境量身打造,并在设计的验证试验中进行试用。[结论]设计定型的雷达水尺检测装置以15船次国际船舶为研究对象,以雷达和人工目测2种方式检视船舶吃水并进行对比试验,数据表明差异范围在0.001~0.022 m之间,平均差异率为0.028%,符合对船舶吃水检视精度的要求。     

高精度船舶自动操舵双闭环驱动控制系统

现有舰船上采用的操舵控制系统主要针对单闭环驱动,在双闭环驱动船舶上,经常出现转速驱动反馈动力反馈不足的问题。极大地影响船舶整体控制性。为此,提出高精度船舶自动操舵双闭环驱动控制系统。通过创建高精度操舵建模分析单元,对船舶双闭合驱动的多项数据进行综合采集与模型数据分析,完成硬件创建工作。在硬件平台基础上,添加双闭环频域控制算法,对双闭环驱动反馈数据的频域量进行调整计算,完成软件算法引入计算。实验证明,提出的高精度船舶自动操舵双闭环驱动控制系统,具有动力数据处理响应速度快、稳定好、鲁棒性强等特点,充分证明了设计的可应用性。     

面向船舶目标检测的YOLOX轻量化研究

针对船舶目标检测存在的模型参数量多、规模大、实时性差和难以在实际工程中应用等问题，提出面向船舶目标检测的YOLOX轻量化方法。设计CA-Mobile Net V3轻量化主干网络，在Mobile Net V3中融合坐标注意力机制，生成一对方向感知特征图，提升空间信息编码能力；改进细化融合特征金字塔网络，构建对称的大尺度深度可分离卷积，提高感受野的范围；通过引入残差分支，以串联的方式融合细化不同尺度的特征信息，提高对小尺度船舶目标的检测能力。基于Seaships数据集的试验结果表明，提出的模型与YOLOv5和YOLOX等相比，具有规模小、实时性好和检测精度高等优势。     

水翼辅助推进船舶波浪中运动和增阻特性研究

基于在船首两侧增添（固定）水翼的水翼辅助推进船舶的设想,选取集装箱船型作为研究对象,采用三维面元法对原型和水翼船在规则波中的运动和增阻响应进行了预报,并与试验结果进行比较,验证了计算结果的准确性。研究结果表明水翼能够有效地减小船舶在波浪中的纵摇、垂荡和增阻响应,其中添加水翼船在波浪中的纵摇和垂荡响应峰值分别减少了21%和24%,而增阻响应则减小了80%。此外还对水翼展弦比和安装位置对船舶在波浪中的运动和增阻响应的影响进行了研究。     

船舶耐波性衡准及其评价方法浅析

分析船舶耐波性研究进展,总结对比船舶在波浪中航行时的耐波性衡准内容,并对各种船舶耐波性评价方法进行总结及耐波性评估方程及今后研究工作的方向和重点。     

基于互联网的船型设计与航速预报应用服务系统

在702研究所微机版软件系统SHIDS3.0的基础上,开发了基于互联网的、界面友好的在线式船型设计与航速预报应用服务系统SHIDSweb。重点介绍了该软件的开发过程、技术优势及其应用情况、收费与网络用户管理机制、用户开发及未来发展计划。用户可根据船舶主尺度和主机参数,通过互联网应用该系统快速进行船型设计、静水力计算、阻力及自航因子估算、螺旋桨设计及航速预报,并对该船型进行耐波性和操纵性初步估算。该系统同时提供了船型几何及其快速性能试验结果的数据库查询。     

支柱构型对斜支柱小水线面双体船在迎浪中运动响应的影响

基于三维势流理论并考虑黏性阻尼,计算某斜支柱小水线面双体船使用不同支柱构型的耐波性能,结合规则波中的运动响应以及设定海域的波浪谱得到运动有义值。分析发现该船支柱长度、支柱位置及布置双支柱的变化对垂荡和纵摇有义值有显著影响,提出斜支柱小水线面双体船的支柱构型设计对提高耐波性的重要性。     

非标准货物柔性系固方案校核方法研究

为保障非标准货物的运输安全,根据船舶耐波性理论,分析航运过程中作用在货件上的惯性力,推导出惯性力及综合外力的计算公式,结合SOLAS公约中非标准货物系固方案的校核要求,为船舶载运非标准货物时柔性系固方案的校核提供一种系统有效的方法。     

三体船耐波性预报

应用三维势流理论,计算了三体船在不同航速下垂荡、纵摇、横摇运动频率响应函数。预报了三体船在不规则波中各种海况下航行时的运动和加速度有义值,同时分析了三体船在西北太平洋海区一定海况下的运动特征和规律,最终根据舰船耐波性衡准要求,确定了三体船适合航行的海况与航速,为三体船耐波性方面得出了有价值的参考。     

高耐波隐身船型设计

具有优良耐波性和隐身性的舰船是当前世界各海军强国舰艇平台技术研究的重要发展趋势。以往舰艇的雷达波隐身设计主要是对上层建筑和舰面设备进行外形隐身设计,对主船体很少进行雷达波隐身设计,主要是因为主船体的隐身设计可能会影响其航行性能。为进一步提高舰船的隐身性和耐波性,本文以几千吨级舰艇为对象,在对船体进行隐身设计的基础上,以深V船型作为设计船体水线以下部分的基础线型,通过对底升角、首部吃水、尾部形状、长宽比和底面的凹凸进行优化,对比在不同情况下的耐波性和阻力,对船舶运动及水动力性能进行分析,提出了一种适用于未来隐身水面舰艇的高耐波性船型。     

800 TEU敞口集装箱船总体设计

敞口集装箱船是一种出于提高装卸效率、增加经济性等目的,允许不设置舱口盖的特殊集装箱船型。由于其集装箱货舱的特殊布置,货舱容易因甲板上浪而引起进水,进而对船舶安全造成十分不利的影响。文章主要介绍一型近海航区800 TEU敞口集装箱船的总体设计(包含其总布置),通过上浪试验的方法确定干舷,并完成在敞口货舱浸水情况下的完整稳性和总纵强度的核算等。     

对称Alpha稳定分布噪声下的Duffing振子检测方法

Duffing振子是利用系统对与策动力同频的小信号敏感而对噪声免疫实现微弱信号检测,特定分布下的噪声激励Duffing振子系统不会发生相变是应用该方法的前提条件。文中主要研究了服从Alpha稳定分布的噪声激励Duffing振子产生相变的鲁棒性问题,研究结果表明Duffing振子相变在Alpha稳定分布源的激励下为小概率事件。为消除小概率相变的影响,利用多支路并行检测及多数判决准则对常规的Duffing振子检测方法进行改进,即将待测信号分段截短周期延拓后送入多个并行Duffing振子检测单元,若检测单元多数发生相变,必然是由于弱目标信号而非噪声激励所致,即可判定检测信号中包含目标小信号。将该方法应用于水下目标回波信号的检测中,实测数据处理结果验证了该方法是有效的。     

某型发射装置道岔摇臂损坏原因分析及改进方案

针对某型发射装置试验过程中出现的下导轨道岔摇臂被撞断这一现象进行深入分析，找出其设计上存在的缺陷。在此基础上，从电气控制的角度通过适当增加位置信号传感器，采集并利用弹簧摇臂系统的工作状态信号，实现设备在特定工作位置下的连锁保护。此外，通过给出弹簧摇臂系统在特定工作位置时的状态显示信号和声光报警信号，能够改善发射装置的人机操控界面。