高速穿浪船——一种新型的复合型高性能船

80年代后期,一种由高速双体船和小水线面船概念复合的新型高性能船舶——高速穿浪船得到非常迅速的发展。高速穿浪船由浮体、支柱及中央艇体三部分组成。静水和小风浪中,中央艇体离水,依靠两个浮体掠水滑行;大风浪中细长浮体穿浪,支柱割划波浪航行,酷似小水线面船波中航行,适航性能显著改善。它保留了高速双体船高速、低耗、甲板面积宽敞之优点,融合了小水线面船高耐波能力之优点,去除了小水线面船复杂的操纵控制系统及动力传递要求,使技术结构相对较为简单,建造使用成本随之下降。高速穿浪船出现后短短几年内获得迅速发展,产品已进入欧亚二洲,跻身于现代高性能船行列中成为重要成员之一。由单一的快速载客渡船发展至适用于近海的千吨级大型车客渡船,并正向横跨大洋冲击,具有不可低估的发展潜力。     

自动测量艇

目前,日本海上保安厅正在研制一种叫做自航式浮标的自动测量艇。1983年已完成了航运系统的设计制造以及安全防御、浮体、计测系统的设计工作。自航式浮标是由无线电遥控的一种新型机械。它适合于在海底火山周围有人驾驶测量船作业危险性大、难于施展调查的海域等处使用。浮标上装备了各     

小水线面复合单体无人艇纵摇运动模式研究

本文以小水线面复合单体无人艇为研究对象,在2种吃水条件下,不同初始纵摇角纵摇衰减运动模型试验,测得纵摇角度随时间变化的曲线,共建立4种纵摇衰减运动模式的系统辨识运动方程,基于系统辨识理论和多种现代优化算法设计并改编了计算软件。通过系统辨识后目标函数的比较,确定了最适合此艇型的纵摇运动辨识方程,得到方程中各力矩系数拟和值,且系统辨识角速度和试验角速度的误差范围平均在4%以内,验证了辨识系统的可靠性。选取其中一种典型角度下的纵摇数据作为辨识依据,讨论2种吃水下水动力矩与时间的变化关系。与同吨位单体滑行艇纵摇运动模式进行比较,表明小水线面单体无人艇纵摇衰减能力较强。     

基于尾滑道的无人艇自主引导回收系统开发与验证

本文以某型7.6 m柴油动力小艇为研究对象,开展基于尾滑道的无人艇自主引导回收系统的设计与开发。该系统主要由无人艇端自动控制模块和母船端监控引导模块两大部分组成。在完成各功能模块研制的基础上,开展了无人艇上下位机通信、数据采集与传输、远程手动遥控、无人艇回转特性与速度特性以及无人艇自主引导回收模拟试验等相关测试。测试结果表明,系统具有较好的响应性、稳定性及无人艇操控性能,能较好地满足无人艇自主返航及引导回收的要求。本文研究为实现无人艇自主引导回收提供重要的基础保障。     

高性能船的发展与前景之管见(三)

对滑行艇、水翼艇、气垫船、地效翼船和小水线面船等高性能船在我国的发展作了简要介绍,就各类高性能船的一些特殊技术问题作了深入讨论,并展望了其前景.第(三)部分专述小水线面双体船.     

面向任意位置姿态估计的无人艇虚实交互研究

无人艇作为一种高度集成的海洋装备,全船位姿状态感知成为无人艇智能感知与位姿补偿的迫切需求。面向全船任意位置点的姿态估计需求,本文设计基于数字孪生的无人艇虚实结合三维交互系统。该系统主要包括物理空间实体无人艇、信息空间三维可视化交互软件以及物理空间与信息空间的交互接口3部分。结合湖试验证,该系统实现了无人艇实时状态从物理空间向信息空间的真实映射。利用虚实结合跨空间数据融合方法,该系统实现了无人艇船体任意位置的实时速度观测,为无人艇局部位置点设备位姿变化补偿提供了参考输入。     

基于RTK的自主海水环境探测无人艇

为实现海水环境监测的无人化,设计了基于RTK的自主海水环境探测无人艇。系统主要由岸基控制显示单元、系统服务器、无人艇以及锂电池组组成。岸基控制显示单元用于和无人艇交互信息,系统服务器用于存储系统运行参数以及监测数据,无人艇实现自主巡航和具体测量任务。无人艇控制器使用的是基于STM32单片机的无人艇控制板,集成的设备有RTK、磁力计、多参数水质监测仪、单波束等。经过测试本系统可以安全可靠的按照预定轨迹运行,运行轨迹误差不超过0.8 m。     

基于VXI总线的控制模块自动检测系统设计

介绍了基于VXI总线的艇用动力监控系统控制模块电路板自动检测系统设计思想，重点讨论了系统的软硬件实现方法、解决了对多种控制模块电路板快速检测和故障定位问题。该系统经实际应用表明，满足部队使用要求，效果良好。     

无人水面艇反潜战载荷分析

反潜型无人水面艇可以有效提高执行反潜任务的效费比,但无人水面艇反潜战载荷与传统作战平台的反潜任务系统相比有较大区别,无人水面艇反潜战载荷走向实用面临诸多问题。本文从无人水面艇反潜任务需求、反潜战载荷适装性、反潜战载荷集成方式和使用方式等方面对无人水面艇反潜战载荷进行了综合分析,可为反潜型无人水面艇以及无人水面艇反潜战载荷的设计和使用提供借鉴和参考。     

测量机器人在容积测量中的应用研究

本文提出了使用测量机器人系统配合遥控遥测技术进行液舱容量计量；介绍了测量机器人的软硬件系统的组成和数据采集实施方案；并指出其中的技术难点。     

横向载荷作用下小水线面双体船结构校核与优化

采用有限元仿真方法对一艘新型小水线面双体船进行强度校核,研究该船形在横向载荷作用下的结构强度和应力分布特性,进而给出结构优化设计方案,在确保结构安全的基础上达到严格控制重量的目的,形成的校核流程方法及优化设计方案可为同类船舶提供设计与校核指导。     

单体小水线面水翼艇的概念设计

本文针地一般１１．９ｍ长的交通艇提出了单体小水互面水翼艇的设计方案。介绍了该艇的水翼配置与线型设计，以及艇的稳性和阻力计算。计算表明，设计艇具有良好的水动力性能。     

船舶甲板智能抛丸机器人设计

为解决在船舶外场涂装阶段除锈和拉毛施工效率低、质量不稳定、环境污染严重等问题,设计一款用于船舶甲板的智能抛丸机器人。简介该型机器人系统组成,阐述其抛丸分系统、除尘分系统和越障辅助机构的硬件设计及其软件设计,并设计手动遥控和自主导引操作方式。实船测试结果表明,该型机器人可满足船舶甲板除锈清理的工作要求。     

基于Timoshenko梁理论的三体船波激响应

以Timoshenko梁理论和薄壁杆件理论为基础,考虑梁模型受到静止的波浪载荷预应力的作用,使连接桥产生垂向剪切变形以及垂向弯矩和扭转所产生的转角。通过梁模型简化小水线面三体船,建立三梁模型,从而对其波激响应进行数值模拟分析。结果显示,三梁模型在分析小水线面波激响应方面有较好的实用价值,给相关分析提供了一个实用的方法。     

SWATH船纵向运动的分数阶PIλDμ控制

针对小水线面双体船(SWATH)的纵向运动稳定性问题,对某SWATH船设计了一种分数阶PI^λD^μ控制器。首先,在控制器设计过程中,引入ITAE准则获得分数阶PID控制器的优化参数,并以类似方式得到优化参数的最优PID控制器。然后,以SWATH船为研究对象,分别采用分数阶PI^λD^μ控制器和最优PID控制器对其等效Nomoto模型和考虑风浪干扰后的模型进行仿真研究。最后,对它们的控制性能及控制能量消耗进行比对分析。通过分析发现,本文所提出的分数阶PI^λD^μ控制器的控制效果明显优于最优PID控制器,且分数阶PI^λD^μ控制器更为节能。     

基于GPRS技术的远程船舶机舱监控系统的设计

本文提出了一种基于无线网络的远程船舶机舱监控及故障诊断系统的设计方法和思路。详细介绍了船舶机舱监控系统的总体结构以及软硬件组成,给出了基于粗糙集的逻辑故障树诊断方法和流程。本系统实现了对船舶运行状态的远程监控和故障诊断,大大提高了船舶航行的安全性和自动化水平,降低了系统成本,提高资源的利用率。     

小水面双体船结构优化分析

分析某型号小水线面双体船在2种航态下的结构强度问题,并在此基础上实现该船体结构的优化,以达到提高结构总体性能,减小结构重量并降低结构重心之目的.在研究中,根据 CCS 规范计算双体船结构的外载荷,并用有限元法进行结构强度分析.最后,通过集成多学科优化平台,以遗传算法为搜索策略,同时对2种航态下的船体结构进行优化.数值计算表明,优化结果具有可行性,可为现实设计提供参考.     

组合近似模型在小水线面双体船应力预测中的应用

小水线面双体船受海浪冲击时结构应力的准确预测对保证航行安全具有重要意义.采用有限元软件进行应力的数值仿真需要花费巨大的时间成本,构建近似模型成为解决这一问题的有效途径.由于样本点有限,当选择不适当的近似模型时难以保证近似模型精度,组合近似模型(EMs)技术能避免选择单一近似模型的不足和缺陷.本文采用组合近似建模技术预测小水线面双体船在受海浪冲击时的最大结构应力,并与单一近似模型预测精度进行比较,结果表明,组合近似模型的精度更高,能够有效预测最大结构应力,具有较大的工程实用价值.     

基于DAWSON法小水线面双体船模型兴波阻力及浮态预报

针对小水线面双体船型,基于Dawson法,通过船体局部网格快速划分迭代求解船体模型在不同航速下的兴波阻力、纵倾、升沉以及不同航态下的湿表面面积变化,并给出预报结果与模型试验结果的对比。     

基于LabVIEW的模拟舵角指示表设计

为了能够准确仿真出船舶随动舵的舵角指示,提出基于LabVIEW技术采集旋转编码器信号的方法,并给出相应的硬件和软件实现方案,实践表明,该设计具有测量精度高、开发周期短、成本低、可靠性强的优势。