基于多模态耦合的大型船舶推进系统动力学建模方法

大型船舶在世界远洋运输中发挥的作用越来越突出,提高了运输效率,推动了经济发展。提升航行安全性、可靠性的关键是大型船舶推进系统的多模态耦合问题。船舶在海面上航行受到风、浪、流等不确定因素的影响,本文从船体、推进器、洋流三者之间的耦合出发,通过研究耦合原理,根据耦合动力学中的模态叠加法,建立推进系统动力学模型,最后通过实验计算分析风浪对船舶的动态影响,从而揭示三者耦合的一般规律。     

大型船舶推进轴系与船体变形耦合响应分析

船舶大型化使得船体变形对推进轴系的影响越来越突出。在研究大型集装箱船的基础上,采用有限元法探讨了大型集装箱船全船结构有限元模型和推进轴系的建模方法,波浪载荷计算方法以及轴系振动响应分析技术。以一艘8530TEU集装箱船为研究对象,实现了全船有限元分析全过程,对不同工况下推进轴系轴承支撑点处的船体变形进行了计算分析与讨论。采用ANSYS软件建立轴系有限元模型,施加不同的船体变形激励对轴系振动响应进行了分析。研究结果对轴系减振及避振措施具有一定的参考意义。     

考虑船体变形耦合作用的船舶推进系统建模与控制

提出考虑船体变形耦合作用的船舶推进系统仿真建模设计方法与系统框架,通过船体变形与动力装置振动烈度间的量化关系体现耦合作用对模型的影响;研究适合推进系统的先进控制技术,通过对简化后的船舶推进系统不确定模型进行仿真试验,结果表明,具有强自适应能力的神经网络控制和模糊控制技术能够满足系统对不确定性及时变非线性控制的要求,具有良好的控制效果。     

大型船舶船体变形对轴系校中的影响分析

针对某大型散货船,根据有、无尾管前轴承两种不同的轴系布置,分别进行轴系的校中计算,并估算极限状态下的船体变形,在校中计算过程中考虑船体变形的影响.分析结果表明,船体变形影响轴系中的轴承负荷分布,无尾管前轴承的轴系布置对船体变形的敏感程度相对较低。     

基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。     

大型船体焊接变形仿真技术研究及其应用

船舶制造中最重要的加工方法就是焊接,焊接质量的高低直接影响到船体,而焊接变形是焊接过程中常出现且难以控制的问题。文章对大型船体焊接变形仿真技术中的固有应变预测技术和热弹塑性有限元技术以及应用进行了研究。     

大型船舶推进轴系扭振特性仿真和试验

基于多体动力学耦合理论结合有限元理论,以1艘大型船舶为研究对象,建立其推进轴系的刚柔耦合多体动力学仿真模型,对大型低转速推进轴系在工作中的扭振特性进行研究。在仿真计算的基础上,利用扭振测试系统对实船的扭振进行测量,并从多个谐次将轴系扭振的仿真计算值与试验测量值进行对比和分析。分析结果表明,通过仿真计算得到的轴系扭转振动变化趋势与实际测量值基本相符,验证了仿真模型的正确性和可行性。同时,通过Adams/Virbration模块分析了船体变形对轴系扭振的影响,证明了船体变形会导致轴系扭转振动增大。     

大型船舶船体新工艺,新技术应用

本文以在沪东船厂建造的７０００ｔ级散货船为例，着重讨论了船体新工艺，新技术的应用情况，同时指出其应用范围扩大，给生产带来了质的飞跃，从而使现场施工进入了新的阶段，全面促进了企业的技术进步。     

多体船推进系统设计初探

简要介绍多体船推进系统的特点,提出了多体船推进系统设计的几个方案.着重强调了电力推进在多体船推进中的优越性,并通过某五体船电力推进系统的设计说明了该方案的可行性.最后,提出了多体船推进系统设计中几个值得关注的问题.     

可控基础激励轴系推进实验系统研究

为解决因波浪导致的船体柔性变形及船体刚性运动等情况下的推进系统实验研究,对一种以垫升船舶为设计原型的实验系统进行了结构设计和控制策略研究。实验系统采用空气弹簧为弹性支承模拟波浪环境,通过电路设计对空气弹簧进行位移控制,实现了对柔性基础的激励控制,模拟了波浪对船体的变形影响。利用该实验系统,进行了实验系统基础中拱变形状态和轴段的振动测试。实验结果表明：该实验系统能够以可控激励实现模拟波浪激励对船体的影响。     

推进轴系-船体结构低频弯曲振动耦合特性

为分析水面舰船推进轴系与船体结构的低频弯曲耦合振动问题,利用有限元法建立了推进轴系-船体结构耦合系统的数学模型,计算系统的垂向及水平向弯曲振动固有特性,并与利用简化模型得到的计算结果进行了对比分析。结果表明:在推进轴系第1阶弯曲振动固有频率以下频段,推进轴系-船体结构系统主要体现为船体梁振动,推进轴系跟随船体梁运动;在推进轴系的每阶振动固有频率附近,由于存在一个固有频率非常接近的船体梁振动模态,故在该频段桨-轴系统与船体梁有较强的耦合作用;在船体梁的质量及截面面积惯性矩远大于轴系对应参数的情况下,仅分析推进轴系自身的低频固有振动特性时,将船体结构简化为刚性安装基础所带来的误差很小,但是推进轴系简化模型不能反映推进轴系-船体结构的耦合振动模态及多轴系时的反相位振动模态。     

Systematic study on the hull form design and resistance prediction of displacement-type super-high-speed ships

Systematic theoretical and experimental studies were carried out to establish methods for hull form design, optimum dimension selection, and resistance estimation for displacement-type super-high-speed ships. In this study, a theoretical hull form design method for displacement-type super-high-speed ships was first developed using the minimum resistance theory and a sectionally varying hull form equation. Using an established hull form design method, a series of 60 hull forms were prepared with systematic variations of the most important design variables, and model tests were conducted for these ship models. Finally, regression analyses were performed for the results of the model tests. The study was very successful, and the prepared computer programs are now being actively used as efficient tools for the design of the displacement-type super-high-speed ships.     

穿浪船船型及相关研究综述

穿浪船属高性能船舶。由于其特殊和针对性的船型设计,穿浪船在波浪中普遍具有优良的快速性和耐波性。近年来,穿浪船引起了广泛关注并在实际工程中得到推广。比较系统地介绍单体、双体和三体穿浪船船型的现状,从快速性、耐波性及安全性等方面概述穿浪船船体性能研究的进展,评述穿浪船船体性能的预报方法,提出了若干与穿浪船有关的潜在研究方向。     

对轴系校中影响的船体变形研究

以某大型集装箱船和大型油船为实例,提出了适用于轴系校中的船体变形计算原则,建立了轴系中心线相对变形的计算方法和流程.通过对轴系中心线垂向相对变形的有限元计算,研究和分析了船舶各工况时,轴系中心线变形的态势,提出了轴系校中所应计算的工况、各工况船体变形值的应用方法,并建议将反变形法用于轴系校中技术.     

船体长期监测系统的应用现状及发展趋势

船体长期监测系统(SHLTMS)用于对船体重要结构、关键构件及敏感部位进行结构应力实时监测和船体强度在线评估,时刻了解船体在各级海况下船体各部分的应力状态及运动状态.它对保障船体结构和人员安全、指导船舶的操纵以及船体寿命评估具有十分重要的意义.本文首先对船体长期监测系统进行概述,简要介绍船体长期监测系统的工程价值,接着对船舶长期监测系统的发展与应用现状进行分析,详细阐述国内外一些具有代表性的工程应用成果.最后对船舶长期监测系统存在的问题和未来发展趋势进行论述,为后续研究提供借鉴.     

轴-艇耦合系统的力传递特性分析

螺旋桨与水下伴流场产生的脉动激振力是潜艇振动的一个重要激励源.潜艇的主要结构是推进轴系与壳体耦合结构,螺旋桨产生的激振力通过轴系经尾轴承、中间轴承及推力轴承作用于艇体激起艇体振动.目前降低轴系引起外壳体的振动有降低螺旋桨的脉动激振力和改善轴系与壳体之间的减震装置2种方法.在降低螺旋桨脉动激振力较困难的情况下,研究激振力经轴系传递到壳体的路径,就对改善减震装置、降低壳体振动有重要意义.     

大型无动力船舶防台浮筒系泊力数学模型研究

本文提出大型无动力船舶防台浮筒系泊系统设计中,船舶的风、浪、流等自然环境载荷计算模型,求取在自然环境载荷以及船艏锚链作用下达到平衡状态时的锚链受力,并和物理模型,实测试验等研究结果进行比对验证,确定单点系泊数学模型的科学性和合理性。继而分析了防台浮筒系泊系统数学模型计算结果在防台浮筒工程设计中的应用。