船舶动态预测算法研究与仿真

针对预测船舶在波浪中的运动情况这一问题进行研究。首先,研究大型船舶在波浪中的运动特点,描述了船舶在水中的运动坐标系,并分析船舶在2种坐标系下的多种运动;然后,在此基础上对船舶运动的数学模型进行研究;对于船舶的动态预测,研究基于卡尔曼滤波理论进行预测的算法。最后,针对给定的某型船只的具体参数,在给定海情下进行船舶动态预测仿真,并对仿真结果进行分析。通过预测仿真实现,能够更好地预知船舶在波浪中的动态,及时调整船舶姿态,有效保证船舶安全运行。     

船舶参数激励和强迫激励作用下的非线性运动响应

本文应用非线性动力学理论,考虑船舶参数激励和横向强迫激励,研究了船舶的1/2亚谐共振运动。得到了横摇运动失稳条件,提出了横摇运动失稳及船舶倾覆的参数域。     

虚拟现实中的船舶运动仿真

建立了某型船舶平面操纵的运动模型，利用虚拟现实软件Division，构成船舶操纵运动解算模块、运动转换模块等，实时控制并显示船舶的航行姿态，实现了虚拟现实中船舶的运动仿真，有利于研究船舶的可操作性、适航性等特性。     

船舶运动的数学模型构建与验证研究

针对船舶在海面航行运动的复杂情况,构建一种用于船舶运动仿真控制分析的数学模型。分析船舶运动中的坐标系运动变化过程,并给出运动坐标系中作用力、力矩、重心速度、角速度等模型变量。研究数学模型中运动坐标系的移动过程,并适度调整运动方程的参量值,以更好地实现数学模型对船舶航行运动的控制作用。仿真验证结果表明,在提出的数学模型控制下,船舶的航行轨迹更接近于理想航线,在外界环境更加恶劣的条件下优势更为明显。     

实时信息采集的船舶运动分析系统

以船舶运动作为研究对象,提出一种基于实时信息采集的船舶运动分析方法,并给出船舶运动分析系统的设计方案。该运动分析系统首先利用传感器进行船舶运动数据的采集,然后通过硬件接口将采集到的输入数据传送给计算机,对数据进行处理、存储与管理,实现对船舶运动状态的分析。该船舶运动分析系统的设计符合船舶向自动化、智能化发展的要求。     

船舶内共振动力学行为的研究

本文考虑船舶横摇与纵摇的非线性耦合运动，采用摄动分析及数值计算方法，研究了船舶存在内共振时的非线性动力学行为。研究表明，船舶非线性运动的重要特征是响应不对称、调幅调相及饱和等现象，为揭示船舶在高海情下的倾覆机理奠定了基础。     

码头水动力特性对船舶航行的影响研究

码头的水动力特性对船舶航行的影响非常大。本文首先分析船舶在停靠码头的过程中护舷和缆绳的变形情况,然后对船舶的运动方程进行时域中的求解,最后进行码头波浪对船舶航行影响的数值计算,计算结果表明,研究船舶在码头的系泊力对研究船舶航行安全具有重要的现实意义。     

非线性动力学在波浪中的非线性横摇运动及运动稳定性研究

保证船舶在航行过程中的稳定、安全行驶,是研究船舶运动稳定性的一个重要课题。本文通过研究影响船舶在波浪中非线性横摇运动的影响因素,并通过Floquet理论分析船舶在波浪中运动的稳定性解得分叉、跳跃、混沌。最后通过实例来说明,船舶在非线性横摇过程中,突然的扰动有可能导致船舶倾覆。     

船舶在海浪下的运动模型分析与舰船运动模拟平台的设计

海上航行环境恶劣,海浪干扰使船舶的摇荡运动不断加剧,从而威胁船舶的航行安全。因此,研究船舶在海浪下的运动模型和设计船舶控制系统对提高船舶航行的稳定性及安全性具有极为重要的意义。本文将通过建模的方式模拟实际船舶,研究船舶对海浪的响应,并且基于此设计船舶的运动模拟平台。     

基于虚拟现实的船舶操纵运动仿真系统研究

利用MMG操纵运动数学模型计算船舶的操纵运动，应用OpenGL和3Dmax技术，开发了船舶操纵运动的三维可视化仿真系统，通过输入船舶主尺度，实现了具有真实感的、随时间变化的船舶操纵运动实时动态仿真，取得了良好的效果。     

船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统.此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化.经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写.经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值.     

Model experiment reproducing an incident of fast ferry

A model scale experiment at a new basin reproduced a phenomenon occurring for a fast ferry; large roll motion and subsequent cargo shift in a quartering sea. Wave generators surrounding the whole periphery of the basin realized a designated directional sea. A carriage system tracked a free-running model ship and a movable weight simulated the cargo shift. Measuring the directional wave field in the basin confirmed the all-around wave generator successfully reproduced the intended wave field that was estimated for the location and the time of the incident. The encounter wave spectrum analyzed using measured data agree well with the theoretically predicted one. The reproduced ship motion, triggered by a small concentrating wave, tells how the ship responded in the successive large quartering waves and the validity of the procedure to reproduce the incident. Repeated measurements of the model ship’s extreme motion confirm a high repeatability of the experiment.     

拖曳系统运动传递计算

由母船、拖缆和拖体构成的拖曳系统,在拖航作业中,母船受风浪扰动发生升沉和纵摇运动,水面扰动沿缆传递至拖体,影响探测设备性能。文中研究的合理简化的母船波浪运动预报模型、结合已有的拖缆动力学计算模型耦合拖体空间运动模型,构造衔接条件和转换关系式,建立较为完整的水下拖曳系统运动传递模型。编制相应计算程序,计算了二段式拖曳方式对扰动的传递,归纳其扰动传递特性。表明该模型可应用于拖曳运动稳定的设计分析。     

船舶大气激光通信用模拟平台研究与实验

根据船舶运动方程,采用线性系统理论分析船舶在波浪中的摇荡运动规律.通过使用水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成的运动平台来模拟船舶在波浪中运动时通讯机的运动,并以横摇运动为例给出它的一个运动实现,为在实验室条件下研究船舶大气激光通信提供实验平台.     

基于船舶运动信息的航行海域海浪特性预报

以船舶自身为波浪测量仪,致力于采集方便而又尽可能少的船舶运动信号以提取航行海域实时海浪特性.由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,不需要附带波浪采集装置,而仅利用航行中船舶运动的观测序列完成海浪谱反演,故该海浪测量方法可适应船舶自身运动参数的变化.另一方面,由于反演估计的船舶运动频率响应特性,与事先计算或以其它实验方法得到的船舶运动频率响应特性得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累船舶工程研究设计所必需的相关海域海浪谱信息.     

救助船模拟器原型机关键技术研究

针对大风浪条件下救助船操纵训练的要求，有必要开发针对救助船的操纵模拟器。相比于传统的通用船舶模拟器，救助船模拟器原型机系统中引入六自由度平台运动系统，基于UDP协议传输船舶姿态数据实现实时体感模拟功能，可以模拟船舶在大风浪条件下剧烈摇动的操船环境，提高模拟训练的真实感。此外，系统中引入救助作业模拟模块的思想，可以更好地评估、训练船员在恶劣海况下配合其他救助人员完成救助任务的能力，提高执行海上救助任务的成功率与效率。     

船载直升机着船预报系统及评估方法

介绍船载直升机着船预报系统的硬件组成和几种常用的预报方法,提出一种基于微成分分析的新的预报方法。最后,对综合考虑横摇和纵摇2种运动的着船预报效果进行评估。     

远海作业锚泊定位大型抓斗船时域耦合分析

在环境复杂、作业水深较大的远海开敞海域进行作业时,大型抓斗船需采用锚泊定位方式,且船体运动响应受风浪影响较大。同时,在抓斗提升和旋转过程中,抓斗运动速度快,提升质量大,抓斗出水时全船所受载荷发生瞬时变化,加上复杂环境载荷的作用,对船舶安全具有很大影响。以适用于远海开敞海域、采用锚泊定位方式的200m3级大型抓斗疏浚船为研究对象,建立了船舶的水动力计算模型,对其运动响应RAO和载荷RAO进行了计算分析。考虑船舶主体、抓斗及锚泊系统之间耦合作用的影响,对抓斗作业时提升和旋转过程中船舶运动响应和锚泊线张力进行时域动力分析,得到了该船动力载荷结果,为后续的设计工作提供基础。     

船舶航向控制器半实物仿真

为了满足驾驶专业船舶操纵的教学、训练和评估，研制了基于PC和PLC的船舶航向控制器半实物仿真系统。建立了船舶运动数学模型、舵机系统模型，实现了船舶在不同船型、不同状态和海况下的多种操作性能的半实物仿真。     

舰载鱼雷发射装置载荷分析

依据舰艇的海上运动规律,建立了舰载管装轻型鱼雷在特定海况下发射鱼雷时发射装置载荷的数学模型,并进行仿真计算,为舰载鱼雷武器系统的设计与建造提供一定的参考与借鉴。