基于角速度和加速度校正的全回转推进器舵角控制策略

全回转推进器是实现船舶动力定位的核心设备,其舵角调整的响应速度成为影响船舶动力定位性能及定位精度的关键参数之一。文章通过对舵角控制系统的数学建模分析和动态特性评估,提出了一种基于角速度和加速度校正的舵角控制策略,并进行仿真实验,系统稳定,验证了该策略的可行性。     

扭曲舵空泡观测实船试验研究

为验证扭曲舵的抗空化效果,在前期完成扭曲舵设计及实船换装工作的基础上,首次在国内开展了扭曲舵和普通舵的空化实船观测对比试验,对两种舵在设计航速和最大航速下固定舵角工况和直航自动舵工况的空泡进行了比较.结果表明:在相同航速工况下,扭曲舵的舵面空化起始舵角可提高10°左右,可以消除舰船常用航行状态下舵面的空化问题;在高航速大舵角工况时,扭曲舵的空化面积远小于常规舵;在扭曲舵优化的基础上,防腐蚀电极新型安装结构和舵下端导流罩可以有效解决防腐蚀电极和舵下端面的空化问题.通过扭曲舵空泡观测实船试验,证明了扭曲舵具有良好的抗空化性能,为抑制水面舰船舵空化剥蚀、降低船尾振动噪声提供了有效途径,具有优良的应用前景.     

基于CFD技术的喷水推进球形舵水动力性能研究

球形舵是国内外中小型喷水推进装置采用较多的一种方向舵,本文借助CFD数值模拟手段,对不同收缩角的球形舵水动力进行计算,得到不同舵角下的操舵力和操舵力矩。计算结果表明,球形舵的侧向作用力和操舵扭矩并不是随着舵角的增大而增加,在球形舵的工程设计中需考虑借助数值模拟计算手段确定球形舵的满舵角;不同收缩角度下的侧向作用力和纵向作用力变化不大,但是操舵扭矩变化明显,在布置空间有限的情况下考虑增加球形舵的收缩角度,以减小舵尺寸和操舵液压缸重量。此项研究对球形舵的工程设计具有重要的的指导意义。     

X舵潜艇等效舵角转换装置设计研究

针对X舵潜艇人工操舵不直观这一现象，提出了等效舵角转换设计思想，给出了X舵与十字舵等效舵角转换数学模型，并对X舵潜艇等效舵角转换装置进行了设计研究。     

X舵潜艇等效舵角转换装置设计与仿真分析

针对X舵潜艇人工操舵不直观这一现象,提出了等效舵角转换设计思想,给出了X舵一十字舵等效舵角转换数学模型,并对X舵潜艇等效舵角转换装置进行了设计研究.在等效舵角转换数学模型基础上编制了X舵潜艇集中控制操舵系统软件并进行了仿真分析.     

基于数字信号处理的舵角反馈指示系统

针对传统式自整角机舵角反馈指示系统受周围环境影响精度低、可观测性不强、成本高等问题,设计研发一种基于数字信号处理的舵角反馈指示系统。以STC系列单片机为数据处理单元,重点从系统硬件和软件两部分对舵角反馈指示体统进行研究与设计。通过半实物模拟仿真平台模拟舰船航行实验,对比分析舵角反馈指示系统性能。实验结果表明,本文设计的舵角反馈指示系统最终能实现精度高、实时性强的舵角指示,有效降低了设计成本。     

大型船舶自动舵系统精准智能航向控制研究

为保持船舶在指定轨迹上航行,目前使用最为广泛的技术是船舶航向自动舵控制系统。基于航行安全和节约成本的考虑,船舶航行对自动舵的精确度提出了越来越高的要求。目前,通常采用船舶操纵运动模型研究船舶自动舵控制系统。通过分析船舶运动及其受到干扰力作用的情况,建立船舶控制系统数学模型。本文结合PID控制、模糊控制和粒子群算法,分析研究船舶航向自动舵控制系统。     

基于单片机在渔业船舶随动舵控制系统的设计

介绍单片机在渔业船舶随动舵控制系统中的应用，针对目前渔业船舶随动舵的故障情况，采用一款高性能，强抗干扰的单片机对渔业船舶随动舵控制系统进行改进。经试验检测．控制精度和稳定度比原系统有了很大的提高并获得了良好的控制效果。     

基于CFD方法的系泊状态FSO舵载荷计算

舵设备是船舶进行操纵的重要设备,传统舵的性能计算和结构设计多针对航行船舶开展,对系泊在位状态船舶的舵波浪载荷关注较少。采用CFD方法,针对一艘系泊在位状态下FSO(floating storage and offloading)在遭遇极端波浪时的舵载荷进行计算。首先根据FSO临界作业条件评估船体与波浪的最大遭遇角度,然后建立数值波浪水池,评估最大遭遇角状态在实际海况下的舵力矩特征。研究结果表明,在极端海况下的舵力矩会超出规范设计舵力矩,会对舵系结构安全造成威胁。本文研究成果可为同类型舵结构的设计提供参考。     

全回转推进器舵角反馈装置结构及问题的分析

为了提高全回转推进器舵角控制系统的精度和可靠性,首先分析了蜗轮蜗杆转舵和回转支承转舵的舵角反馈装置的工作原理和结构特点,并提出了提高反馈精度、降低成本的方法;其次指出舵角反馈装置调试运行中的常见问题,找出问题原因并提出解决问题的措施,从而提高设计人员、调试维修人员的工作效率.     

基于SD卡舰舵参数采集传输系统设计

针对目前VDR中舰舵参数的提取困难问题,设计一种以C8051F500单片机为主控制器,SD卡为安全存储介质,GPRS-DTU为传输设备的采集传输系统,实现对舰船自动舵的航向、舵角、位置等参数的采集、存储和传输,为舰船运动模型参数辨识提供实验依据,并能优化自动舵的控制率。     

船舶自动舵陆上仿真系统的研制

介绍一种新颖的自动舵陆上仿真系统的设计方案、功能、特点及软件的设计特点,该系统采用数字模拟与物理模拟相结合的方法,解决了自动舵的陆上闭环工作及航向、舵角、航迹的动态仿真难题。     

分离式舵对潜艇横倾控制仿真分析

阐明分离式舵及差动舵角的定义,并以某型潜艇为例,分析了分离式舵对潜艇横倾的控制能力。并在此基础上编制了基于分离式舵的潜艇自动舵仿真模拟软件,通过仿真模拟对分离式舵与普通十字舵在潜艇高速回转时对横倾的控制能力进行了比较。     

基于绝对旋转编码器的舵角反馈系统设计

运用绝对式光电旋转编码器和单片机组成舵角反馈系统,克服了用自整角电机作为舵角传感器的缺点,实现了舵角信号的数字化,并方便可靠地与PLC进行数据通信.阐述了系统数据通信关键参数的设置与程序设计构思,为保证系统调试方便和数据通信的可靠性提出了解决措施.     

Robust autopilot with wave filter for ship steering

Research was done to overcome traditional problems associated with automatic steering systems of a ship in a seaway. A ship＇ s dynamic model with wave disturbances was built and a wave filter was designed by means of an extended states observer （ESO）. The model estimated the low frequency motion component from a heading measurement corrupted by colorednoise, so back-and-forth steering caused by high frequency wave disturbances was avoided. At the same time, a robust autopilot system, designed by variable structure control theory, was presented. Simulation results achieved in dangerous sea status show that the wave filter works very well and the autopilot has strong robustness to environmental disturbances and model perturbation, and more importantly, the frequency of rudder adjustments is reduced noticeably.     

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。     

轴舵系照光找中工艺流程优化

在轴舵系照光找中方面,虽然传统拉线法设备简单、操作简便,但由于钢丝本身存在挠度,导致测量精度无法保证。随着超长轴系船舶不断增多和船舶建造精度的不断提高,拉线法已不能满足当前船舶建造精度的需要。优化后的轴舵系照光找中工艺采用光学仪器与激光设备代替拉线,所测量的数据更精准、更直观。经多型船实践证明,新的轴舵系照光找中工艺,通过改变过去照光的生产技术,不仅提高船舶建造效率和质量,而且为船厂进一步节约建造成本。     

Prediction of ship steering capabilities with a fully nonlinear ship motion model. Part 1: Maneuvering in calm water

This paper introduces a new method for the prediction of ship maneuvering capabilities. The new method is added to a nonlinear six-degrees-of-freedom ship motion model named the digital, self-consistent ship experimental laboratory (DiSSEL). Based on the first principles of physics, when the ship is steered, the additional surge and sway forces and the yaw moment from the deflected rudder are computed. The rudder forces and moments are computed using rudder parameters such as the rudder area and the local flow velocity at the rudder, which includes contributions from the ship velocity and the propeller slipstream. The rudder forces and moments are added to the forces and moments on the hull, which are used to predict the motion of the ship in DiSSEL. The resulting motions of the ship influence the inflow into the rudder and thereby influence the force and moment on the rudder at each time step. The roll moment and resulting heel angle on the ship as it maneuvers are also predicted. Calm water turning circle predictions are presented and correlated with model test data for NSWCCD model 5514, a pre-contract DDG-51 hull form. Good correlations are shown for both the turning circle track and the heel angle of the model during the turn. The prediction for a ship maneuvering in incident waves will be presented in Part 2. DiSSEL can be applied for any arbitrary hull geometry. No empirical parameterization is used, except for the influence of the propeller slipstream on the rudder, which is included using a flow acceleration factor.     

扭曲舵强制自航舵力测量试验研究

在拖曳水池中进行了自航约束模舵力测量试验,对扭曲舵和普通舵的舵力进行了测量,比较分析了扭曲舵和普通舵的舵力特性。试验结果表明,在0°舵角时,扭曲舵上的受力状态得到明显改善,对舰船的直航性和舵机受力是有利的。在通过打舵使舰船发生回转时,扭曲舵不仅能使舵轴上的受力状态得到改善,而且能够提高舵的操纵力,改善舰船的回转性能。     

Hydrodynamic characteristics of underwater vehicle with X-rudder configuration coupling with incidence and rudder angle北大核心CSCD

[目的]X形艉布局的水下航行体及操纵策略特殊,受主体姿态角影响的X形艉舵特性与十字形艉布局的不同。[方法]基于SUBOFF模型的X形艉布局方案,通过数值计算分析变单舵、变单舵耦合攻角以及变单舵耦合漂角时的操纵性水动力特性,并按照现有的船标推荐公式,对舵角/姿态角耦合下的操纵性水动力特性进行拟合研究。[结果]结果表明,X形艉水下航行体变单舵时,舵与主体间存在较强的相互作用,使得两个正交平面内的水动力(矩)存在差异;区别于无主体姿态角时的X舵水动力特性,耦合主体姿态角后的X舵水动力特性明显受到主体的影响。在研究的姿态角及舵角范围内,右上舵和左下舵舵效分别随姿态角的增大而减小和增大。舵导数相对变化量值最大达16%。[结论]研究结果可为X形艉水下航行体操控及仿真评估分析提供参考。