小水线面双体船纵向运动控制系统的试验研究

提出了小水线面双体船纵向运动控制系统的数学模型,并建立了该系统的试验平台,开展了前后鳍静态和动态水动力特性试验,分别进行了无控船模和前后鳍控制船模在规则波中的耐波性试验.试验结果表明,所设计的前后鳍对该小水线面双体船具有可控性;由确定控制矩阵K的方法获得了初步优化的控制规律;经初步优化控制后的实船,在不规则波上的升沉和纵摇有义值分别下降26.9%和32.0%.     

小水线面双体船在波浪中的运动响应预报

用切片理论方法发展了SWATH船耐波性预报程序，提供了390t方案的油田小水线面交通船计算分析结果，包括规则波中纵向运动频率响应函数的计算及不规则波中各种海况下的运动有义值预报。     

基于扩张状态观测器的小水线面双体船终端滑模控制

针对小水线面双体(SWATH)船运动控制问题,设计了带有扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的终端滑模控制器。首先,针对SWATH船在随机海浪作用下的运动问题,建立了带有系统复合扰动的非线性运动模型;进而,考虑到系统存在的参数摄动和海浪扰动的复杂性、随机性,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计;利用一个线性ESO对系统的复合扰动进行估计,并在外环终端滑模控制器中进行补偿;最后,利用Lyapunov理论得到了系统的渐进稳定结论。仿真结果表明,带有ESO的终端滑模控制方法能够有效实现SWATH船的运动控制,线性ESO能够准确估计出系统的复合扰动,且终端滑模控制器能够使系统状态快速收敛。     

小水线面双体船螺旋桨脉动压力预报方法研究

小水线面双体船(SWATH)因其优异的耐波性能成为当前重要的高性能船舶之一。针对某SWATH试验船,分别采用经验公式估算方法、CFD数值计算方法和船模试验测试方法对其螺旋桨脉动压力进行了预报分析。结果表明,SWATH船在无空泡状态下螺旋桨脉动压力整体较小,在早期设计阶段可以用常用的经验公式进行初步估算;CFD数值计算方法能满足实际工程需要,为SWATH船螺旋桨脉动压力计算和艉部振动控制提供了参考。     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M.Lee改进的切片理论及其公式,编制小水线面双体船耐波性预报软件.该软件可用于在各种波向角时,对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报,包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报,以及其它耐波性统计特性预报.利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算,并与试验结果进行了比较分析,计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律.本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据.     

小水线面双体船的纵向运动稳定性研究

为探讨小水线面双体船在中高速时容易失去纵向运动稳定性的问题,采用Routh判据对其运动稳定性进行初步研究,分析对稳定鳍水动力性能影响较大的几个参数。     

小水线面双体船纵向运动稳定性研究进展

本文对目前小水线面双体船纵向运动稳定性的研究理论、研究方法及研究成果进行了综述,并对其今后的发展趋势进行了探讨和展望。     

小水线面双体船(SWATH)优化设计及数值方法

介绍了基于阻力最小的小水线面双体船主尺度优化方法,引入逐步二次回归的优化思想,结合可变误差多面体算法和乘子法,形成了独特的优化算法.开发了阻力计算和主尺度优化程序(SWATHRES和SWATHOPT),根据输入的主尺度及优化变量约束,程序内确定给定几何表达的主体和支柱船型,在指定的设计航速下,计算输出阻力最小的优化船型及相应的阻力曲线.计算表明:该系统可用于SWATH阻力预报和方案设计阶段的主尺度选型.     

小水线面双体船纵向运动稳定性的灵敏度分析

简要介绍了小水线面双体船的纵向运动方程,并用动力学系统灵敏度方法就小水线面双体船纵向运动稳定性、临界动稳定性以及纵向运动特性开展了深入的讨论.分析研究表明,运动导数mθb和mαb对发散失稳和临界动稳定性的影响最大,合理设计的稳定鳍对推迟纵向失稳、增加船的阻尼和改善运动特性,效果显著.     

小水线面双体船波浪载荷研究

摘要：针对某大型小水线面双体船,进行波浪载荷直接计算。根据规则波中波浪载荷RAO特性和其波浪载荷的长期预报结果,确定该船的设计载荷。并将该设计载荷与CCS《小水线面双体船指南》中设计载荷进行对比和分析,指出规范对于大尺度大排水量小水线面双体船波浪载荷计算的局限性。同时,由该船波浪载荷长期值沿船长和船宽的分布,分析其波浪载荷的分布规律,为工程中大排水量小水线面双体船的结构设计和加载提供参考。     

SWATH船型在军事领域应用前景的层次分析

本文首先简单介绍了当前国内外SWATH船型的主要应用和发展方向以及层次分析法的基本原理和分析步骤,然后运用层次分析法对SWATH船型在五型军用舰船上应用前景的专家征询意见进行了综合评判和分析.结论表明当前SWATH船型在军事领域的应用前景依权重大小依次为轻型护卫舰、海洋调查船、猎扫雷船、电子侦察船和援潜救生船,这与SWATH船型在军事领域的应用现状和发展方向基本上是一致的.     

顶浪规则波中小水线面双体船纵向运动特性数值分析

基于RANS方程和VOF模型求解船体粘性兴波流场,采用Overset技术处理船体运动,开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hulls,SWATH)迎浪规则波中运动响应特性及其产生机理的研究.通过数值计算结果与模型试验结果的对比分析,验证了本文方法的有效性;在此基础上,分析了船体运动响应曲线中各峰值产生的原因及片体间相互干扰对SWATH船在波浪中运动响应的影响,发现其中一个峰值出现的原因为遭遇频率接近船体运动固有频率,由此发生共振;另一个峰值的出现则可能与SWATH特殊的船型及附体配置有关.由于SWATH船片体间的水动力干扰效应,SWATH船在波浪中运动响应峰值较单个片体响应峰值明显减小,且出现的位置向低频方向移动.     

小水线面双体船操纵性数值预报方法研究

文章基于粘性流体理论,采用CFD技术,通过对双体船变漂角旋臂运动的模拟,得到代表小水线面双体船舶操纵性能的水动力导数。利用MMG模型,对小水线面双体船的操纵性能进行初步预报。根据变漂角旋臂运动的数值模拟,既可从中得到仅仅与漂角和角速度有关的水动力导数,也可获得包括高阶导数和耦合导数在内的操纵性运动水动力导数。文章在保留三阶水动力导数的情况下,将代入高阶耦合水动力导数的操纵运动方程所绘制的回转圈与不代入高阶耦合水动力导数的回转圈进行对比,体现了高阶耦合水动力导数对于小水线面双体船操纵性预报的重要性,并以某双体船型为例,对其操纵性能进行预报。     

基于规范方法的小水线面双体船疲劳强度研究

论文介绍了船舶结构疲劳强度评估基本原理,并对一条2200t级小水线面双体船进行规范法疲劳强度评估。针对小水线面双体船结构特点,采用规范进行疲劳载荷计算;结合全船有限元计算结果进行疲劳部位筛选;采用有限元法提取疲劳部位的热点应力,并计算疲劳部位的累积损伤度。分析计算结果,提出疲劳部位优化方案。     

基于VV＆A过程的船舶运动控制系统仿真的研究

针对当前船舶运动控制领域,仿真算法测试可信度较低的问题,将系统建模与仿真的VV&A技术引入到船舶运动控制系统仿真中,基于一种简单的VV&A过程,结合船舶运动控制系统仿真自身的特点,提出了船舶运动控制系统仿真的VV&A过程,并建立了一套船舶运动控制系统仿真实验平台,用以帮助科研工作者更加快速有效的实现VV&A过程,建立仿真可信度高的仿真系统,对于加速先进控制理论在船舶运动控制领域中的应用有着一定的实际意义.     

基于Rankine源法的小水线面双体科考船耐波性预报

采用基于三维时域Rankine源方法的水动力分析软件Wasim,对某小水线面双体科考船在不同航速、不同海况与不同浪向下的耐波性进行了计算与分析,重点对不同工况下小水线面双体船横摇、纵摇和垂荡性能进行了研究.研究表明:无航速时,横摇有义单幅值极大值出现在90°浪向,纵摇极大值出现在0°与180°浪向;较高航速时,横摇响应最大单幅值出现在60°与90°浪向,纵摇在30°,150°和180°浪向时明显较大;波浪对连接桥的砰击会显著影响SWATH船的运动响应,使垂荡运动幅值显著增大;随航速的提高,顺浪航行下纵摇运动幅值逐渐减小.     

船舶航向保持系统的云模型控制研究

云模型是对语言值所蕴含的模糊性和随机性的一种数学描述,它用期望值Ex,熵En和超熵He表征定性概念,将概念的模糊性和随机性集成在一起,是实现知识库中定量与定性之间相互转换的一种新途径.本文论述了模糊子集的云模型表示、基于云模型控制规则的不确定性推理,并设计了船舶航向保持系统的一维与二维云模型控制器.仿真结果表明,该控制器简易、直观、鲁棒性强,具有良好的控制性能和较好的应用价值.     

斜支柱小水线面双体船初稳性特征研究

对斜支柱小水线面双体船初稳性进行研究分析.在直支柱小水线面双体船的原理基础上,结合支柱倾斜所产生的问题和特殊性,分析得出了斜支柱小水线面双体船初稳性的计算方法并编写Fortran程序简化计算.进行实例计算,计算结果表明斜支柱小水线面双体船初稳性好于直支柱.随着支柱与水线面夹角逐渐减小,初稳性高GM增大.