高级曲面风帆助航系统与结构设计

随着自动化技术的发展,风帆助航系统在以下方向发展成为可能:①利用计算机实现对风帆的自适应操纵;②风帆与主动力装置的优化配合,以经济航速航行;③复杂型线风帆的操纵、应用和推广成为可能。风帆的型线设计在近代有着较大的改进,机翼形、组合翼型、圆弧形、圆筒型、百叶窗型、多翼面高升力型等。我校在前期针对圆弧型风帆的设计,通过对其流体动力特性的数值分析和风洞试验结果,在型线方面进行改进,分析了贝壳式迎风面中部卸载,并在卸载区域假设风轮机增加风帆在特殊风向攻角下的综合性能。采用Pro\E进行风帆的三维曲面设计,并利用有限元分析软件Ansys对贝壳式风帆迎风面上的压力分布、风帆产生的升力和阻力等流体动力特性进行了数值分析。贝壳式风帆中部的风轮机在风向大攻角下,类似圆筒风帆起到辅推作用。该款复合型线设计风帆的分析结果,可为开发商用风帆助航节能船舶提供一定的指导。     

风帆助航船操纵性研究

文中首先建立了风帆助航船的数学模型,计算和分析了帆对船在风中的风速限界线和可自由操纵区的影响,利用最优控制理论推导出使船在风中回转战术直径为最小的操帆规律的近似公式。然后对风帆助航船在风中的回转性能进行了数值计算,研究了帆的位置对船舶操纵性的影响。结果表明,风帆助航船若帆的位置布置得当,且适当地操帆,则其在风中的船舶操纵性能比未装帆时要好得多。     

基于ANSYS的船用风帆结构强度有限元模型分析

安装辅助风帆以后，船舶的稳性、偏航及主机输出功率等各种性能都会发生改变，在船舶安装辅助风帆前必须对这些性能变化进行分析计算，为船舶安装辅助风帆进行性能分析及经济性论证提供可靠的依据。以设计制作的A型圆弧形硬帆模型为研究对象，利用ANSYS进行了风帆强度的有限元计算。与试验结果进行对比，结果表明所采用的建模方法是可行的．鼻可以用干囊际斑．棚所串到韵麻由佘新     

差动操帆对风帆船节能的影响评估

利用风能的翼型风帆助推技术是运输船舶满足EEDI高阶段指标的重要技术措施之一。以一左右舷横向对称布置两对翼型风帆的油船为研究对象，选取典型相对风向角，分别采用烟流流动显示试验和风洞测力试验的方法，从定性和定量两个方面分析双帆横向间距变化及不同操帆控制策略对风帆组气动特性的影响；在此基础上，通过求解计及横倾的四自由度MMG非线性运动方程组，评估压载吃水下双帆横向间距及其操纵控制策略对风帆组节能的影响。研究表明：横风作用下，沿船宽横向布置的两帆间存在着相互干扰，通过合理的操纵控制，可提高风帆组的推进性能；两帆横向间距越小，帆-帆干扰效应越明显，为最大限度地发掘风帆组的整体助推潜力，需要差动操帆的角度也越大；相较同步操帆最优状态的推力增量，同时差动操纵背风侧两帆，风帆组推力增量可再提高约7.7%，压载吃水下风帆组的综合节能收益可达22.7%。     

风载荷下的大型远洋船舶风帆结构静力学仿真

以大型远洋船舶风帆为研究对象,参考国内外经验,设计一种新的风帆结构,利用Solidworks和ANSYS软件对该风帆进行有限元模型的建立及网格划分,并且对该风帆模型在7~10级风载荷下进行了仿真分析,最终得到了风帆模型在7~10级风载荷下的位移图和等效应力分布图。仿真结果表明,该风帆模型可承受10级及以下风载荷作用,同时也证明了该结构风帆的安全性和可靠性。     

基于CFD的风帆助航船阻力特性研究

现有关于风帆船的研究大多针对帆型的优化,而对风帆助航船阻力特性的研究相对较少.文中以风帆助航船的阻力预报为研究背景,利用数值模拟软件STAR CCM+,对风帆船的阻力特性进行模拟研究.首先,选取椭圆弧形风帆,利用重叠网格技术模拟计算出不同风向、不同几何攻角下的风帆受力情况.然后,将帆与船作为一个整体,应用VOF方法对不同风向、不同漂角下风帆船的阻力性能进行预报.在研究中得到了不同风向下获得较好助推性能所对应的几何攻角;发现了船舶阻力随漂角的增大而增大,且增大的幅度越来越大;得出了该风帆船在设计航速下,通过风帆角度的调整可使阻力减少23.3%.     

变速变桨风力发电机组的阵风控制策略

针对双馈式变速变桨风力发电机组在实际运行中出现的发电机超速故障频发等问题,从发电机的超速故障分析入手,提出了一种在超速过程中变桨距控制方法的阵风控制策略。该策略旨在有效减少机组在遭遇强阵风时发生超速故障停机的次数。通过仿真计算的结果验证了该策略在减少超速故障停机次数方面的有效性,并运用软件优化技术对控制算法进行改进,进一步提升阵风控制的性能和可靠性,可以有效应对风况快速变化、特别是风速降低后又快速上升的阵风风况。该研究对于提高机组的可靠性、延长使用寿命以及最大程度地利用风能具有重要意义。     

翼型风帆助推船舶EEDI计算方法研究

针对新实施的指南文件计算加装风帆的船舶能效设计指数（EEDI）主机负荷可能超限等情况，采用以固定航速为主、固定功率为辅的思路，研究一种基于4自由度直航操纵运动数学模型和全球主要海运航线的风况概率统计数据，考虑螺旋桨推力、扭矩及推进效率等随进速的变化以及主机油耗随负荷的变化，得到船舶加装翼型风帆后的EEDI计算方法。结合风洞、水池试验结果以及构建的与有义波高、周期相关的波浪漂移力数据库，考虑辅机和操帆功耗，计算翼型风帆组的EEDI贡献度，并与采用指南方法的计算结果进行对比。结果表明指南方法会高估翼型风帆组的EEDI贡献度。该研究可为加装风力助推系统的船舶进行EEDI计算分析提供参考。     

船体舷顶角焊接接头的试验与研究

本文讨论了舷顶角接头的工艺性问题。我们对不同材质、板厚、焊透程度的舷项角接头进行了系列试验．并通过平面应变的有限元应力的弹塑性分析，证明舷顶角接头用含有少量未焊透的焊接接头来代替全焊透接头是完全可行的．这样可以简化制造工艺．降低了建造成本．有显著的经济效益和社会效益。     

一种降低潜艇升降桅杆回转力矩的改进设计

开展潜艇升降桅杆回转机构改进设计,减小桅杆回转力矩,以便于艇员操作使用。通过对升降桅杆回转机构进行分析,采用增加推力滚子轴承的方式以降低回转力矩,并通过台架试验进行测试验证。研究结果表明,改进方案在保持桅杆对外接口不变情况下,显著降低了桅杆回转力矩,台架测试最大值远小于指标值。改进设计解决了潜艇升降桅杆回转力矩过大问题,工程实施性好。     

染色机温度控制系统的仿真研究

在染色机控制系统中,控制染液温度使之符合染色工艺的要求是控制算法首先要解决的问题.本文介绍了高温高压染色机系统结构,建立了温度控制对象的简化模型,将PI控制策略、Fuzzy控制策略以及分区控制策略结合应用到系统仿真研究中.     

绿色船舶--风动力船

风帆船曾是海洋江湖中的霸主,随着机动船的增加,风帆船逐步退出了历史舞台。但由于能源的减少和环境污染的日趋加重,风帆船再一次披挂上阵,只不过已作了重大的改进,成为现代化的风动力船。     

染色机温度控制系统的仿真研究

在染色机控制系统中，控制染液温度使之符合染色工艺的要求是控制算法首先要解决的问题。本文介绍了高温高压染色机系统结构，建立了温度控制对象的简化模型，将PI控制策略、Fuzzy控制策略以及分区控制策略结合应用到系统仿真研究中。     

翼型风帆的气动力学分析研究

在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准κ-ε模型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系数,并对计算风帆模型进行风洞试验,风洞试验得到的升力系数和阻力系数结果与模拟计算结果有较好的吻合,通过试验结果对比证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高.     

中国船级社参与科研并执行制造检验的风帆项目工程样机试制成功

正2018年8月2日,中船重工科技与信息化部在大连主持召开高技术船舶科研计划"风帆技术示范应用开发"项目阶段总结会。会议期间,在风帆样机的油基试验场地,与会的招商海宏公司、大连船舶重工集团、CCS和相关参研单位的领导和专家,共同见证了风帆样机的首次升降和回转试验。这标志着科研和实船示范工程取得了重要的阶段性成果,为科研项目和实船工程的顺利推进打下坚实的基础。     

教你如何迎风换舷？

帆船在航海时会碰到禁行区域，在顶风的禁行区域帆船会停止或者减速，这时船员就需要学会用迎风换舷的方法来通过禁行区域，在本次帆船课堂中我们将和您一起探讨如何来进行迎风换舷。     

全回转桨船静水及风浪中模型试验对比分析

针对全回转桨船型及其在风浪中操纵性能分析规程的不完备性,以某全回转桨船模为研究对象,在湖泊中开展回转、Z形以及航向稳定性的风浪大尺度自航模试验,并与静水中的试验结果进行对比,分析总结全回转桨船舶在静水及风浪中的操纵性能,为风浪中船舶操纵试验规程的建立提供依据。     

基于Femap的风帆基座局部强度分析

以上海海事大学教学实习船"育明"轮为对象,研究船舶加装风帆装置的船体结构强度问题,通过局部加强风帆基座和船体连接部分来保证风帆安装部位的结构稳定性。利用Solidworks和Femap软件建立了风帆基座和船体的有限元模型,计算得到该模型在10级风载荷下受风角度从0°~60°的应力和应变。最终结果表明,在10级风载荷下,该船风帆基座和局部加强后的船体的强度符合要求。     

巴拿马型风帆助航散货船稳性及桅杆结构安全分析

以某巴拿马型散货船为研究对象,研究其在加装风帆助航装置后的船舶稳性及风帆结构物在不同风级下的安全性,利用COMPASS进行船舶稳性衡准分析,利用ANSYS进行风帆桅杆的建模和应力、变形仿真分析,结果表明该风帆的结构布置满足船舶稳性要求,9级风以下桅杆顶端变形满足要求,并提出风帆控制的必要措施.     

船舶回转运动仿真

针对船舶驾驶模拟器模拟的逼真度要求,研究船舶对操舵后的动态响应。建立了风、流共同作用下船舶操纵系统的动力学数学模型,该数学模型为动态响应线性型;利用已知的某船型的主机参数和船形尺寸参数,求出所需的相关量,建立船舶运动仿真模型并进行相关试验的仿真。模拟了船舶回转性的试验和风、流共同作用下对船舶操纵性能的影响试验,使船舶操作者进一步了解船舶回转性的特性以及风、流对于船舶航迹的影响。将该模型与船舶驾驶模拟器结合,用于驾驶模拟器模拟船舶操舵后的视觉仿真,使使用者感觉其操纵特性更加逼真。