试论确定限制航速值的原则和方法

提出确定船舶限制航速值的原则和方法。原则是：在交通安全有保障的前提下尽量放宽对船舶航速的限制。方法包括以下步骤：（１）分析与航速有关的各种危险，找出主要危险；（２）逐个考虑要降低主要危险应分别采用的限制航速值；（３）综合考虑所有主要危险应采用的限制航速值，这些原则和方法可供航政机关制定限速规定时参考。     

实船性能预报的一些典型问题

随着市场竞争的日趋激烈，船东和设计部门对实船性能（特别是航速）的要求越来越高，从大量舰船的航速预报中，笔者了解到设计部门最关心的一些问题，诸如：船模试验换算到实船究竟采用二因次法还是三因次法，如何从船模阻力判断实船性能，如何提高压载试船状态的航速，本文就上述三个典型问题作简明阐述。     

美“司莱斯”号研究船为小水线面四体船

美国海军于20世纪90年代建成的“司莱斯”号多功能研究船是一艘小水线面四体船。该船采用四支柱、四下体式的小水线面船型，各下体都采用球鼻艏和尖锥艉型；前双下体间距小于后双下体间距，这有利于高速航行和保持高耐波性；前后四下体的线型和重量分配均采用优化设计，以减少阻力、提高推进效率和航速、改善运动姿态。     

16992m^3（6000 000ft^3）冷藏／集装箱船

本船属国家计委下达的重要企业技术开发项目之一，经由中国船舶工业总公司下达给第七０八研究所。本船适合于载运香蕉，水果，冻鱼，冻肉，集装箱，小汽车盘货等多种货物，在舱内装运冷藏货、甲板上堆装箱装箱时经济效益高；特点是容量大，航速高、装卸效率高；设有球鼻首、小球尾等节能装置，采用大侧斜螺旋浆，本船主要航行于世界主要冷藏货航线，是一种代表当今世界造船业先进水平的新型冷藏船型。     

不同航速下某浅吃水船耐波性分析

采用Hydro Star软件，系统分析某浅吃水船在不同航速时的耐波性能。研究结果表明：零航速、设计吃水工况下，横浪时垂荡和横摇运动最为显著。随着波浪偏移至艏/艉附近（±30°），横摇响应幅值算子（RAO）迅速减小；对于左舷处的监测点，纵向、垂向加速度RAO曲线关于左右舷浪向呈不对称分布，差异在横浪附近表现得尤为明显，横向运动的对称性则与此无关；横浪下1阶波浪力矩表现为双峰构型，相较于斜浪更大，导致横摇运动加剧；而斜浪下，低频波浪力矩对横摇起主要作用，且更高的航速对应了更大的等效黏性阻尼，从而一定程度上抑制了横摇响应；根据4级海况的短期预报结果，垂向加速度沿船长不同位置分布不均，随浪向、航速的变化规律也各不相同，在实际营运中应予以综合考虑，以避免不利因素的影响。     

喷水推进船操纵性水动力导数影响的试验研究

采用数学模型进行船舶操纵性模拟是常用的方法，但喷水推进船航速高、回转时横倾大，还会出现侧滑现象，有必要开展操纵性水动力影响的研究。论文采用大振幅平面运动机构开展了高速单体喷水推进船的斜航、纯横荡和纯摇首运动的模型试验，在不同航速下对带有喷水推进的船体和裸船体进行水动力测试，分析了与上述运动相关的水动力导数。试验表明，高航速引起的船舶升沉和纵倾等运动姿态较大的变化以及喷水推进作用下船体产生的“虚尾”，使操纵性水动力导数受到很大影响。还发现该船在两个试验航速下都不具有航向稳定性，在总体设计时需要考虑初始尾倾，以消除喷水推进产生的不利影响，必要时需增加呆木或稳定鳍，用于改善航向稳定性。     

可控环量船体的受力分析及对船舶操纵性的影响

本文在对—拖轮可控环量船体约束船模试验结果的基础上进行了水动力分析，并与船体在不喷流而仅操舵情况下的受力进行了对比．结果表明：在低航速下，喷流产生的转船力矩要大于操舵产生的转船力矩；在高航速下．喷流产生的转船力矩亦可满足船舶的操纵性要求．因此，作为一种新的船舶操纵方式，将环量控制技术直接用于船舶的操纵是可能的，可大大改善船舶在低航速情况下的操纵性．由于喷流装置结构简单，无可动部件，并且基本不改变船体形状，故为实船应用提供了较为乐观的前景．     

内河5000 t级散装水泥自卸船船型研究

针对内河5000t级散装水泥船设计要求，采取肥大船型、浅吃水、大方型系数、双尾、小球鼻首等技术；控制航速为18km／h，使单位排水量阻力处在有利的区域，取得了较好的效果；采用变吃水设计，保证船舶在枯水期也有一定的营运率。     

不同航速下SUBOFF流噪声频谱相似律研究

研究流噪声与航速关系可以有效地解决高航速水下航行器流噪声预报的难题。基于Lighthill声类比理论,研究缩尺比为1∶24的SUBOFF模型在特定航速范围内的声源特性,得到了流噪声频域结果与航速关系,给出了不同航速下基于斯特劳哈尔数和航速关系的流噪声频谱换算方法。研究结果表明,随着航速的提高,SUBOFF声指向性形状基本不变,低频范围内声辐射具有偶极子特性,辐射声功率的大小与航速的6次方成正比。在同一流场模型下,基于偶极子换算关系下的高航速原型预报值和大涡模拟计算值总声功率级和总声源级误差分别为1.2 dB和2.3 dB。     

通航隧洞船舶航行阻力试验研究

为进一步了解船舶在通航隧洞中航行阻力的变化规律，针对大型船舶提出航行阻力估算公式，建立物理模型开展船模试验对公式进行验证与分析。结果表明：阻力实测值与公式拟合程度较高，验证效果良好；隧洞水域横截面积的变化对航行阻力扰动更大，航行阻力对隧洞水域横截面积的敏感性高于航速；航行阻力与航速的二次方成正比，随着通航断面系数的增大而减小。     

珠江三角洲快速客船内河航道开发研究

根据原型观测和模型试验成果，分析快速双体客船船以的各要素随航速及航道断面参数的变化关系，和船舶的研究、纵倾、伴流场随航速及航道断面参数的变化关系；建立若干经验计算式，提出了适应珠江三角洲快速双体船舶行的内河航道断在的技术参数。     

侧推器的初步设计

本文介绍了侧推孔低阻孔口的设计，阐述了侧推器的水外部特性、射流与船体的相互作用，分析了零航速时侧推器推力、功率与船体回转角速度的关系；对航速侧推力下降的现象作了分析并推荐两种方法改善上述现象。     

采用基于物理本质的设计软件进行船型与机械优化设计

船舶设计软件适用于提高现有巡洋舰设计研究水平。研究主要包括能有效减少总燃耗量的机械配置方案，从而减少船舶总重量和使用费用。当今大多数军舰的原动机(多半是燃气轮机)通常是为了使舰艇获得最大航速而设计的，最大航速比巡航航速高得多。就CG47而言，巡航时需用的轴功率仅为最大航速的16％。因此，巡航时的燃耗率要高64％，因此时燃气轮机仅使用了一小部分额定功率。介绍并研究了辅机及其对船舶设计的总影响，分析了4种不同的机械配置方式，即柴油机或燃气轮机联合动力装置(CODOG)、柴油机和燃气轮机联合动力装置(CODAG)、燃气轮机或燃气轮机联合动力装置(COGOG)、燃气轮机与燃气轮机联合动力装置(GOGAG)，结果表明可以节省燃料多达34％，使整个船舶重量共减少9％。     

随机风浪下船舶航速自适应控制

船舶在航行过程中受到参数扰动及海浪因素等影响,导致航速控制的稳定性不好,提出基于自适应反演误差补偿的随机风浪下船舶航速控制方法。构建随机风浪下船舶航速控制约束参量模型,采用船舶姿态信息的实时调节方法进行误差补偿,结合船舶的航速参量进行位姿修正,提高船舶航行的稳定性。采用Kalman滤波算法进行船舶航速参量的融合处理,实现自适应优化控制。仿真试验结果表明,采用该方法进行船舶航速自适应控制的稳定性较好,输出航速参量的自适应调节能力较强,提高船舶抗随机风浪能力。     

船舶航速的动态矩阵控制

用SIMULINK建立了船舶航速的数学模型，并采用动态矩阵控制算法对某一船舶的航控制进行了计算机仿真。仿真结果表明，动态矩阵控制能够适应船舶在不同载荷下的航速控制要求，并有较强的抗干扰能力。     

基于长短期记忆神经网络的船体及螺旋桨性能退化评估

采用线性插值和时空插值构建包含气象、航行性能和机舱信息的船舶综合数据库，经统计分析筛选出9个输入变量，基于长短期记忆神经网络建立航速预测模型，获得由预测航速与实测值的残差描述的船体及螺旋桨性能退化的特征参数，建立以航速残差的时间序列为路径的船体及螺旋桨性能退化评估方法。基于某30万吨散货船一年的航行数据进行性能退化评估，航速预测结果的均方误差为0.01，目标船的性能退化路径具有时间相关性和单调变化的趋势。     

ISO与BSRA航速修正方法计算实例分析

介绍了ISO与BSRA航速修正方法,并通过采用ISO和BSRA航速修正方法分别对计算实例进行航速修正,得出ISO修正方法可以获得更高的航速指标,并对ISO航速修正方法的合理性和适用性提出建议。     

国外航空母舰主尺度与航速关系的回归分析

采用回归方法研究国外航空母舰航速和主尺度的关系。根据傅汝德数、排水量和动力的分类，分别给出国外各种类型航空母舰的航速预报经验公式，并进行方差和测量熵的分析，提出在各种情况下最佳使用公式的建议。     

舰船风浪中航行及操纵系统

基于风浪中经验航法和理论航法相结合的观点；汲取耐波性等领域的研究成果，提出了一种实用的风浪航行操纵系统，集合3个子系统（海浪计算子系统，航向航速优选子系统，摇荡短期时历预子系统）的计算结果，合理组合，可满足风浪航行及转向时机，舰载直升机起降时同，海上补给及拖带航向航速选择等决策的需求。     

基于永磁同步电机的零航速减摇鳍伺服系统研究

现有的船舶零航速减摇鳍都采用液压伺服系统，但是存在许多缺点。为了克服这些缺点，探索了电伺服系统在零航速减摇鳍上的应用。根据零航速减摇鳍的负载特性和对驱动能量的要求，选择了适合该系统的驱动电机和主电路形式。按照从内环到外环的顺序确定调节器的形式和参数。为了减小负载扰动的影响，设计了适合该系统的非线性PID调节器，并提出了一种实用的参数整定方法。在Matlab平台上对该伺服系统进行仿真，仿真结果表明，系统动态性能良好，完全满足零航速减摇鳍的要求。