骑浪横甩薄弱性衡准技术的发展

介绍了骑浪/横甩的物理背景,以及骑浪/横甩第一层和第二层薄弱性衡准发展过程,并分析了骑浪横甩薄弱性衡准计算方法及初步衡准,掌握骑浪横甩薄弱性衡准技术的发展现状,有助于骑浪/横甩相关技术领域的研究,为船舶第二代完整稳性的技术发展奠定基础。     

船舶非线性动力学分析方法及工程应用

海洋环境作用下的船舶运动和稳性,是一个完整的非线性动力系统。在考虑海洋环境对船舶作用载荷的非线性和船舶运动固有的非线性响应特性方面,我国进行了大量研究工作,取得一系列创新的理论成果和应用成果。该文总结了基于非线性动力学理论开展船舶非线性运动响应和稳性的研究方法,揭示了船舶运动失稳、大幅运动响应直至倾覆全过程的非线性动力特性。重点介绍了规则波和不规则波中船舶参数横摇、骑浪/横甩等现象的非线性分析方法及主要研究结论。该文给出的非线性动力学方法与耐波性理论相结合的方法,为船舶运动和稳性研究提供了新的途径和方法。     

IMO第二代完整稳性骑浪横甩衡准规范研究

本文针对国际海事组织(IMO)目前正在制定的第二代完整稳性衡准中的骑浪/横甩稳性失效模式展开了研究,详细阐述了最新的衡准草案规范并编制了计算程序。在此基础上,以一条远洋渔船为例,开展了静水阻力拖航试验,研究了规范中所涉及的输入参数对于衡准校核结果的影响,包括静水阻力、螺旋桨推力系数等。结果表明,静水阻力数据对于校核结果的影响很大,而螺旋桨推力系数等的影响则较小。本研究对于IMO确立该衡准规范具有参考价值,对于船舶设计人员也有一定的指导意义。     

船舶骑浪运动的分叉研究

在纵荡运动模型的基础上,应用非线性动力学理论对骑浪产生的机理进行了研究,确认了骑浪运动是一个从周期运动到骑浪的过程,其中经历了两次分叉.给出了导致骑浪发生的危险临界参数值,以及周期运动和骑浪运动区域划分.     

骑浪/横甩薄弱性衡准和模型试验研究

目前国际海事组织(IMO)正在制定的第二代完整稳性衡准,其中就包括骑浪/横甩薄弱性衡准。文章首先介绍了最新骑浪/横甩薄弱性衡准方法,应用自编的衡准软件进行样船计算,分析了当前衡准的适用性。其次,开展了内倾船型在随浪和尾斜浪中的骑浪/横甩试验,试验中获得了四种与骑浪/横甩相关的运动特性:周期运动、稳定骑浪、横甩和横甩导致的倾覆,而且在某波浪条件下观察到船舶连续发生三次横甩的现象。最后,将内倾船型的骑浪/横甩薄弱性衡准计算结果与试验结果进行对比,验证了衡准方法对于内倾船型的适用性。     

横甩研究概况与发展方向

介绍了非线性动力学理论在船舶横甩研究中的应用，总结了近年来横甩研究的主要方法和结论，最后指出了横甩问题尚需深入研究的几个方面。     

船舶不规则波中增速骑浪的数值计算及统计分析

船舶在随浪中航行时,受到波浪影响,会产生间歇性的异常高速现象,即“high runs”,它反映了一种船速相对于波形高速前冲的危险状态,本文采用“波浪中增速骑浪”指代这一现象。基于统一理论,采用耐波性和操纵性耦合的六自由度弱非线性模型进行求解,对其展开数值计算和统计分析。通过探讨,论证标称航速作为波浪中增速骑浪现象发生判定依据下限的合理性和必要性,对不同波浪谱下high runs和横甩2个维度船舶的运动特征进行统计分析,初步得出了波浪谱越窄船舶增速骑浪和横甩的发生概率越大的结论,并初步探讨了high runs作为横甩前兆的统计学意义。     

船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准影响研究

骑浪/横甩是IMO船舶第二代完整稳性的五种失效模式之一,是一种基于概率的稳性衡准,制定规范的目的是更有效地保障船舶在实海域中的航行安全,确保不发生稳性失效情况.本研究中,以IMO有关成员国提出的最新版骑浪/横甩薄弱性衡准草案为基础,基于自主开发的骑浪/横甩薄弱性衡准校核软件,针对围网渔船开展了样船计算和比较分析,研究IMO正在制定的骑浪/横甩薄弱性衡准方法对该类船型的适用情况,分析船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准的影响,为我国参与国际法规制定,提出针对骑浪/横甩薄弱性衡准的提案提供技术支撑和依据.     

船舶动力定位系统中的非线性滤波器设计研究

船舶动力定位系统主要作用是维持船舶在航行过程中的位置和方向,保证航行的安全。为了克服海面水流和风力对船舶航行造成的影响,需要动力系统中的滤波系统对船舶的综合位置信号进行分离,以消除干扰,从而能够精确控制船舶姿态。本文在研究船舶定位系统的基础上,建立理想状态下的动力定位模型,并利用卡尔曼滤波算法和贝叶斯估计模型获得精确的样本,最后与非线性滤波控制系统联合仿真,以此得到精确的仿真模型。仿真结果表明,此滤波算法具有良好的适应性,能够满足动力定位系统的需求。     

船舶倾覆研究的非线性动力学方法

本文评述了近年来国内外研究船舶倾覆的理论和方法，总结了该领域的最新进展，重点介绍了应用Melnikov函数分析船舶强非线性横摇运动及其倾覆问题，简要介绍了相空间转移率的相关概念和它的求法，并指出它与船舶倾覆的密切联系；对国外近年来最新发展起来的应用安全池及其安全池破缺来预测船舶倾覆研究的新思想亦做了探讨，并指出今后船舶倾覆研究的发展趋势及其前景。     

考虑波浪漂移力的渔船骑浪/横甩计算和临界区域规避

船舶在发生骑浪横甩时表现出很强的非线性特征,是二代完整稳性中机理最复杂的1种失效模式。船舶在低频运动时所产生的波浪漂移力也会对运动状态产生一定影响。因此,以四自由度操纵性方程MMG模型为基础,将经验公式计算的波浪漂移力加入到波浪力公式中,研究考虑波浪漂移力影响的船舶骑浪横甩数值计算方法,分析不同波长船长比,船舶运动状态的变化规律。此外,还对船舶航行的临界危险区域进行预测,判断船舶在航行时的安全速度和稳定航向角,将仿真出的图像和日本船舶互保协会的实验数据及规范公式所给的界限进行对比,提出规避危险区域的意见。     

船舶浮筏系统动力学特性的影响因素研究

在船舶浮筏隔振系统的动力学特性研究中，以往的刚体分析模型会在高频段造成很大误差，本文从基于有限元的弹性体模型出发，对隔振系统的多种方案进行了模拟激励下的响应分析，讨论了影响浮筏隔振性能的结构与材料因素，如隔振支承刚度与阻尼，筏体的刚与阻尼，浮筏基座刚度与阻尼等，通过船模实验验证了所建立的动力学模型，通过灵敏度分析得到振动传递率与各影响参数间的关系。     

操纵性方程在船舶横甩研究中的应用

综合操纵性和耐波性理论，采用船舶的三自由度操纵运动方程，加入波浪的扰动力项，得出一个船舶在发生骑浪时的非线性运动方程，用简化后的线性方程对某型驱逐舰随浪航行的横甩区域进行了大致绘算。结果与已有的横甩理论以及船模试验研究结论大型相符，最后提出一种基于操纵性试验的横甩试验方法。     

基于非线性Backstepping的船舶动力定位控制算法研究

船舶动力的定位控制属于是闭环控制系统,因风浪等一些环境产生的干扰,使船舶动力的定位控制存在不确定性的干扰控制问题。当前算法对船舶的动力进行定位控制时没有对船舶的动力进行定位,导致船舶动力定位控制不准确的问题。提出一种基于非线性Backstepping的船舶动力定位控制的算法。对船舶动力定位控制的数学模型进行构建,利用非线性Backstepping反步积分的控制原理为基础,通过对Lyapunov函数递推进行2步船舶控制律进行构造,有效地提高了定位的精确度,由此完成对非线性Backstepping的船舶动力定位控制算法的研究。实验结果证明,利用该算法使船舶动力定位控制的精确度较高。     

基于CFD的船舶骑浪状态下的纯稳性损失求解

船舶顺浪航行的纯稳性损失研究已成为国际航海界和国际海事组织(IMO)关注的课题之一。基于计算流体力学(CFD)技术,生成了船舶的骑浪航态,采用系列横摇衰减试验方法,获取到了该航态下某型舰艇的稳性曲线,通过后续计算得到纯稳性损失,并与一般理论计算法得到的结果进行对比,结果验证了该方法的可信度。     

船舶轴系共振转换器的非线性振动特性研究

共振转换器是控制轴系纵向振动的重要装置。利用该装置内的工作流体改变轴系纵向刚度和阻尼,达到减振的目的。减振装置内的流体压强随轴系纵向载荷而改变,从而影响共振转换器的减振效果。对安装共振转换器的轴系纵向振动有限元模型,考察减振装置的等效减振参数与内部流体工作压强的非线性关系。基于Wilson-θ法在时域内求解推力轴承基座处的纵向加速度响应,通过傅里叶变换在频域内分析轴系纵向振动特性,研究减振装置内的流体压强变化对减振效果的影响,并讨论结构尺寸与减振效果之间的关系。     

船舶低速横甩机理研究

本文利用非线性振动理论研究了参数激励频率和波浪的强迫激励频率相同且等于艏摇固有频率2倍时的船舶1/2亚谐共振运动,揭示了船舶在低速航行、遭遇频率相对较高时,积累艏摇运动导致横甩发生的机理.     

不同浪向下船舶动力定位的动力学分析

参考某动力定位船舶的具体参数和该船的海浪响应幅值算子(RAO),结合该船工作时的具体过程,利用大型水动力分析软件Orca Flex建立了船舶动力定位时的动力学分析简化模型。通过调节不同海况下的浪向,实现了对动力定位船舶在不同浪向下的动力学分析,对海浪作用下船舶的纵荡、横荡和转艏运动进行了数值仿真,得到了不同浪向对船舶动力定位精度的影响,确定了船舶动力定位时的最佳浪向,结合计算结果,给出了船舶动力定位的优化设计方案。     

基于弱非线性耦合数值模型的渔船骑浪横甩界限探究

骑浪横甩是船舶在波浪中失稳模态之一,其具有较强的非线性且多发生于速度较快的小型船舶上,对其发生界限的研究对于船舶设计与安全运营均具有一定实际意义。论文中提出一种考虑船舶操纵性和耐波性运动耦合的六自由度弱非线性统一模型,对一艘ITTC ship A2渔船尾随浪下的骑浪横甩运动进行时域数值模拟。时域模型中,六自由度耐波性运动辐射绕射力采用切片理论计算,并由脉冲响应函数法转化到时域。非线性回复力和入射波力采用瞬时湿表面压力积分方法计算。操纵性运动基于MMG模型,依据统一理论将操纵性与耐波性运动进行耦合计算。文中应用此模型,对不同航速、波高和GM值下渔船在尾随浪中的运动进行时域模拟。通过分析,将结果分类为周期运动、骑浪横甩造成的倾覆、波浪中失稳造成的倾覆等运动模态,并进一步对各模态间发生的界限进行了探究。     

非线性特性在船舶电力系统中的研究及仿真

随着现代船舶的巨型化,船舶电力系统集成度越来越高,电力系统的稳定性对船舶航程至关重要。同时,和岸基供电系统不同的是,船舶电力系统动力负载与其发电机组有着非线性耦合关系,所以船舶电力系统属于一类非线性控制系统。本文研究了船舶电力系统的非线性原理及数学模型,分析了系统动力负载的动静态特性以及与发电机组的非线性耦合特性。最后提出了一种利用Hamilton函数方式的并联电力非线性控制系统,并仿真验证了系统的鲁棒性特征。