德国舰船某些机电设备的进展

本文主要介绍德国舰船某些机电设备研制和发展近况。目前从事舰船机电设备专业生产厂及典型产品。     

国外舰船机电设备的减振降噪

振动和噪声是舰船一大公害。减振降噪的措施通常有两种:设法降低噪声源本身的发声和扰动强度,防止共振;限制振动和噪声在机械结构和空气中的传递途径,并在限制的过程中用适当的阻尼和吸收材料进行隔振,把振动和噪声能量耗散掉。本文不是从改进设备本身的技术性能上来降低结构噪声,而是对设备采取弹性支承措施,如安装减振、消声隔振器,使用挠性接管等措施来降低结构噪声。本文仅根据外刊报导,扼要地介绍目前国外在舰船上常用的减振降噪措施。     

水下爆炸荷载作用下水面舰船设备冲击环境预报方法研究

利用MSC.DYTRAN有限元软件,采用冲击谱的描述方法,以舰艇结构加速度响应作为输入,对大型舰船设备在水下爆炸荷载作用下的冲击环境进行数值仿真。在分析该类型舰船设备冲击环境特点的基础上,通过对不同爆炸冲击因子作用下数值仿真结果的对比分析,归纳出爆炸冲击因子与设备冲击环境关系,并给出水面舰船设备冲击环境的预报公式。该预报公式计算结果与采用有限元方法得到的数值计算结果吻合良好。     

基于本征函数的舰船冲击环境工程化预报方法

对舰船冲击环境理论解分析,通过数值试验建立了一种冲击环境工程化预报方法。通过分离变量法将冲击环境的预报分为特征谱速度和冲击环境本征方程两部分。特征谱速度主要与外载荷参数及舰船尺度特性相关,反映冲击载荷对冲击环境的影响程度;冲击环境本征方程与系统固有特性有关,描述冲击环境在船体结构中的衰减规律。通过典型舰船冲击环境数据对预报公式中的参数进行了分析。最后,将建立的预报方法与实船试验得到的结果进行了对比,表明了该方法的合理性和适用性,可为舰船在早期设计阶段开展抗冲击设计提供参考。     

舰船水下爆炸冲击环境实用建模方法

梁单元方向点的定义和流场大小和其单元尺寸的选取一直以来都困扰着船体建模工作者。本文提出两点适合工程应用的实用建模方法,旨在尽量减小前处理过程中的人为误差,提高仿真精度。本文首先对流场大小和单元尺寸的选取提出依据,然后提出"远距"法简化梁单元方向点的定义。经验证,文中提出的方法都取得了较好的简化效果。     

基于PLC技术的舰船机电设备控制系统

提升舰船机电设备的控制响应效率,降低控制偏差,设计基于PLC技术的舰船机电设备控制系统。该系统依据数据采集模块获取舰船机电设备运行数据,由通信模块的CAN现场总线和有线通信协议,向控制模块中传送采集的相关数据;控制模块接收并存储传输的数据,以PLC可编程控制器为核心,结合动态矩阵控制方法,完成舰船机电设备的一体化控制,控制指令通过PLC输出端子进行发送,各个机电设备则依据控制指令进行控制,并且将控制结果通过人机交互界面进行展示。测试结果显示,该系统的控制指令执行时间均低于0.8μs/条,控制结果的偏离程度均在0.052以下,能够精准完成舰船航行速度的控制。     

舰船机电设备动态管理信息系统研究

建立船舶机电设备动态管理信息系统是目前军事装备信息化管理的必然要求.本文采用动态建表的方法建立数据库,可以动态修改数据库结构,满足目前船舶机电设备状态检测信息管理的需求,又可以根据以后设备的变化对库结构进行无限扩展,为装备维修管理决策提供科学、有效和可靠的依据.     

舰船全船冲击环境数值预报方法研究

  目的  为了评估反舰导弹内爆载荷冲击下舰载设备生命力,提出一种舰载设备的冲击响应失效分析方法。  方法  对典型船体结构在内部爆炸载荷作用下的冲击响应进行数值模拟,计算冲击响应谱,确定舰载设备所在位置的冲击环境。  结果  通过典型位置的冲击响应谱,得到了不同位置处舰载设备在不同安装频率下的冲击响应参数,通过与冲击设计值对比并建立失效概率模型,形成了针对设备的冲击响应失效分析方法。  结论  采用所提方法可以计算典型舰载设备的失效概率,能为舰载设备在内爆载荷下的毁伤评估与失效分析提供参考。     

舰船设备冲击环境的能源研究

在浮动冲击平台水下爆炸试验中，低频簧片仪的簧片应变曲线展示了簧片对水下爆炸响应的全过程。在研究簧片应变曲线与水下爆炸作用外力对应关系时，发现了水下爆炸气泡膨胀产生的滞后流与舰船设备冲击振动响应的重要联系，并用丰富的理论和实验数据证实了“水下爆炸滞后流使舰船产生的（阶跃）位移是安装频率为数十赫兹的舰船设备冲击振动的主要能源”，而冲击波具有的能量对舰船设备冲击振动的贡献是微不足道的。     

水下爆炸作用下箱型梁舰船冲击环境数值研究

舰船的冲击环境研究是舰船抗爆炸抗冲击设计的基础。箱型梁作为新型甲板结构,势必会从结构形式和总布置2个方面改变舰船刚度和质量的分布,从而改变了舰船的冲击环境。本文通过数值仿真技术,建立箱型梁结构舰船水下爆炸模型,运用冲击响应谱分析方法对箱型梁舰船结构冲击环境进行研究,将箱型梁舰船冲击环境特性与母型船进行对比,并将箱型梁内外冲击环境特性进行描述,得出箱型梁-舰船冲击环境特性规律,对箱型梁舰船抗水下爆炸冲击设计有一定的参考意义。     

船舶机电运行设备的嵌入式一体控制方法

为了提高船舶机电设备一体化控制鲁棒性,设计提出新型嵌入式一体化控制方法。利用控制函数整合各设备控制平台指令信息,建立统一信息集合,在集合指令表中设计bired索引格式,作为唯一指令索引,通过机电控制路径方位节点,提取控制指令映射,获取各级指令的注册表编号,创建控制指令时间序列,并根据时间序列信息,重新评估各设备指令,提出指令数据和原始数据之间控制运行比例关系,以此为依据,建立约束指令,实现船舶机电设备一体化控制运行。实验数据表明与传统控制方法相比,应用设计控制方法指令信息输入和输出时,指令聚合度分别提高了23%和29%,可以证明该方法有效提高了船舶机电设备控制鲁棒性,保证设备稳定控制运行。     

船舶机电设备耦合扭振分析

针对传统的分析方法不能完整全面分析船舶机电设备耦合扭振,提出新的船舶机电设备耦合扭振分析方法。使用CCD和激光测量相结合的非接触测量方法,测量采集机电设备的耦合扭振信号。机电设备的耦合扭振信号经过过滤器处理后,根据Newmark理论进行计算,得到机电设备发生耦合扭振时的各项变量。编写Labview和Matlab软件程序,结合变量参数得到机电设备耦合扭振的频谱图。分析频谱图,机电设备正常运行时,机电设备工作信号频谱幅值较高,当发生耦合扭振时,信号幅值急剧下降后,随着耦合扭振程度加剧,即随着共振频率增加,幅值逐渐上升。当机电设备的共振频率达到频谱临界点时,机电设备会因为耦合扭振产生的强大共振而发生故障。设计与频域扫描分析法的对比实验,实验结果表明设计的船舶机电设备耦合扭振分析方法,更能全面的分析机电设备的各部位耦合扭振,具有优越性。     

基于机器学习的舰船机电装备故障诊断

随着信息技术的发展,以机器学习、模式识别为代表的人工智能技术在故障诊断领域逐步得到应用。通过对振动噪声信号的采集,利用时频分析技术对信号进行分解,并提取故障特征参数,再利用机器学习或模式识别技术对信号进行判别分类,可以实现舰船机电装备的智能诊断。为了验证该方法,选择经验模态分解方法进行信号分解,采用支持向量机进行诊断分类。通过实验表明,该方法有着较高的诊断精度,故障诊断率达到了96.7%,可以对舰船机电装备常见故障进行准确的智能诊断。     

Agent理论在舰船机电设备协同控制中的应用

舰船控制技术对于保障船舶的运行安全起着重要作用,特别是在现代复杂的船电控制系统中,众多的机电设备需要高度集成在有限的空间内。因此,为了保证所有船舶设备能够正常工作,必须对这些设备的运行状态进行实时的监控。本文采用基于Agent理论的船舶设备状态监测和故障诊断技术,能够有效提高船舶设备的安全性能。本文首先对Agent理论的基本原理进行分析,通过建立对应的船舶机电控制矩阵模型,优化机电协同系统的响应流程。最后,通过将Agent技术运用到协同函数中,对整个系统的性能进行仿真与分析,取得较好效果。     

面向对象的船用机电设备信息管理与红外诊断系统的研制

讨论了采用面向对象技术,搭建船用机电设备信息管理平台的详细过程,并在此基础上,与红外诊断技术相结合,研制了船用机电设备故障的红外智能诊断系统.文中介绍了其主要组成部分和功能模块,最后给出了电机设备红外故障诊断的实例.     

Bootstrap方法在机电设备振动状态阈值设定中的应用

针对船舶机电设备振动状态阈值设定中存在样本不足的问题,引入Bootstrap方法进行样本扩充。通过仿真实验分析比较2种常用Bootstrap算法的样本扩充效果及其适用性;提出了Bootstrap方法使用中应注意的事项;将该方法用于船用柴油机整机振动状态阈值设定,取得了较好的结果。     

设计模式在设备故障红外智能诊断软件中的应用

诊断软件由于其诊断对象的复杂性和诊断策略的多样性,为设计模式的使用提供了较大空间.将设计模式引入船用机电设备故障红外智能诊断软件的开发,并具体讨论了一些常见的模式如Adapter、Bridge、Strategy和Observer等在软件各个模块和环节中的应用.实验证明,设计模式的使用,简化、明晰了软件的结构,加强了软件的通用性、稳定性和灵活性,提高了软件的可理解性和可维护性,并使得丰富红外诊断软件的接口和功能变得更为容易,进一步拓宽了软件的使用范围.     

船舶机电系统可靠性评估方法研究

本文在总结船舶机电系统可靠性评估特点的基础上,分析了现有评估方法运用于船舶机电系统的不足,结合故障树通用模型,提出了基于相当故障树模型的系统可靠性综合评估方法。该方法先利用相当故障树模型简化系统层次,然后结合经典法计算,较好地解决了对船舶大型小子样复杂系统进行可靠性评估的问题。     

船舶电气设备水冷系统的自动控制方法

针对船舶水冷系统控制方法对设备温度控制不理想的问题,研究船舶电气设备水冷系统的自动控制方法。该方法利用监控装置对运行的电气设备进行热量实时监测,使用温度传感器将温度置换成预警信号,水冷系统的中央处理单元根据信号的波动幅度检测发热设备的液冷板降温能力,根据端口热量计算需要的冷却液总量,利用热交换器降低循环水温,以此实现自动控制。实验结果表明:与传统控制方法相比,所提出的自动控制方法下的设备温度保持在15℃以下,并且比传统控制方法下降了47.5℃。由此可见,所研究的自动控制方法更能有效保证电气设备正常运行。     

IETM在舰船机电设备信息化保障中的应用

舰船机电设备的信息化保障是部队战斗力的关键因素之一。传统的设备维修保障方式已无法满足部队信息化的要求,通过交互式电子技术的运用,建立实时交互的舰船机电设备管理平台,可提高机电设备维修保障的信息化水平和效率。针对舰船机电设备发展趋势及维修管理的要求,采用VB语言编制了舰船机电设备交互式电子手册,并对研制过程中的主要技术问题和系统进行了介绍,对于编制设备技术手册和舰船完工文件具有指导作用。