内波的相似律及其实验室量化模拟关系

弄清内波的相似律和实验室量化模拟关系,是内波缩比模拟试验研究实用化、解决实际海洋中内波相关科学问题和工程问题的前提.本研究从流动的力学相似条件出发,梳理了内波的相似原理,采用内波预报模型分析了分层结构和分层密度差对内波特征的影响,阐明了分层结构相似是内波相似的必要条件,还分析了内波和表面波相似律的制约关系.实验室中分层密度差一般远大于实际海洋跃层的密度差,内波和表面波相似律不能同时满足,缩比实验模拟结果须根据内波和表面波的特征分别按各自的相似准则换算.     

基于柔性杆理论的脐带缆涡激振动数值模拟系统

针对目前海洋脐带缆分析软件缺乏的状况,本文基于MATLAB开发了脐带缆涡激振动数值模拟系统UCVIV-1.0.由于脐带缆的大变形和大转角会产生显著的几何非线性,脐带缆的静态平衡位形和整体力学响应计算采用了细长柔性杆模型,采用尾流振子模型模拟海流作用下的涡激力.该系统界面清晰友好,操作简单,适用于悬链线型脐带缆.选取了一组脐带缆参数,使用该系统进行了静力计算以及涡激振动计算;并将静力结果与采用国外商业软件OrcaFlex计算的结果进行了比对,发现结果吻合程度较高,在一定程度上验证了系统的可行性和准确性.本系统有望为脐带缆设计软件的开发提供借鉴.     

四桨船伴流场研究

与单桨船不同,四桨船各螺旋桨在运转过程中负荷不同.当前四桨船推进器的设计多以一个干扰因子来表征内外桨负荷差,而一个干扰因子难以反映内外桨负荷差产生的原因,因此往往给设计带来困难.本文使用CFD方法对四桨船内外桨负荷分配问题进行研究,首先以大连理工大学拖曳水池的PM06模型为基础进行不确定度分析,验证了该数值计算方法的准确性,然后对本文所研究的四桨船进行研究.结果表明四桨船內桨负荷大于外桨,且负荷差产生的原因主要有三个方面:(1)船体形状造成的船尾流场不均匀性对桨的影响;(2)内外桨在敞水中相互间产生的干扰;(3)内外桨之间的干扰在船尾不均匀流场中的合成.据此,本文将四桨船伴流分为三部分:原生伴流、干扰伴流和次生伴流,并计算了该船各部分伴流所占比例,以更好地指导四桨船的推进器设计.     

带漂角和输入饱和的水面船舶航向控制

[目的]为处理水面船舶航向控制过程中受到的非零漂角和输入饱和影响,提出一种基于反步法的航向控制方法。[方法]首先,利用相对速度求出实际漂角,再通过漂角对航向角误差进行修正;然后,采用一种预滤波方法减小航向改变时对航速变化的影响,同时引入双曲正切函数和Nussbaum函数逼近输入约束,结合自适应律对逼近误差和艏摇方向上的扰动进行估计;最后,借助指令滤波器简化反推过程,并通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。[结果]仿真结果表明,所提控制器有效减小了水面船舶的航向输出误差,且能始终保持较小的控制输入力矩。[结论]研究成果可为水面船舶航向控制设计提供参考。     

基于模糊滑模理论的水面航行器减摇控制

水面航行器运动控制系统中存在很多不确定因素,难以对其建立精确的数学模型,针对这一特点,将模糊滑模算法运用到水面航行器减摇控制中,使控制器保持滑模算法对参数摄动和外界扰动不灵敏、反应迅速和鲁棒性强的特点.同时,引入模糊控制对滑模控制器的抖振进行优化,减弱对舵机和鳍机的机械磨损.在充分考虑舵角和航速等约束条件下,设计分离型舵鳍联合减摇模滑模控制器,进行Matlab仿真对比研究.仿真结果表明:设计的模糊滑模控制器能使船舶具有良好的航向保持和减摇效果,同时,系统抖振相比单独使用滑模控制器明显减弱.     

海洋工程用中厚板高强钢Q460E焊接工艺及性能

针对焊接机器人应用于海洋工程领域厚板焊接中的可行性和焊接工艺进行研究,设置焊接方案和技术参数并进行分析.采用海洋工程领域常用的高强钢Q460E,对焊接机器人焊接过程中的重要参数"侧壁停留时间"进行试验优化研究,结果表明,焊前预热温度为150℃,焊接速度为190mm/min～210mm/min,焊后后热温度为250℃,保温2h,同时配合焊接机器人摆动速度250 mm/min、侧壁停留时间1.2 s～1.4 s时,能获得良好的焊接接头,抗拉强度达到620 MPa,屈强比达0.8.在侧壁停留时间为1.2 s～1.4 s的情况下对预热温度分别为120℃和90℃的工况进行试验,结果表明,当将预热温度降至90℃时,焊缝冲击韧性仍能满足标准的要求.对于对结构性能要求不高的场合,推荐采用该预热温度.     

2020年世界船舶市场评述与2021年展望

回顾了2020年世界经济、航运、造船市场,并对2021年船舶市场进行展望。2020年新冠肺炎疫情席卷全球,全球经济整体呈现负增长,导致航运各细分市场情况迥异,除集运市场年底火热外,其他市场均处于低迷状态。新船交付量整体大幅回落,与去年同比减少约31%,市场出现大面积撤单现象,仅海工市场基本面向好。新船建造市场受疫情影响,与2019年同期相比下跌约11%,散货船是今年交付量中唯一呈现增长的船型。2021年预计世界经济同比大幅反弹,航运市场需求将强于供给,市场形势总体将优于2020年;同时,考虑到疫情对市场的影响效应短期持续,预计世界船舶市场将逐步趋于理性,主要船型的新船订单量将朝着长期均衡方向逐步恢复增长,并且绿色和智能依旧是未来的大方向。     

多目标协同下长江上游航道承载力评价*

为了进一步深化长江航道承载力的相关研究,探求航道的提升潜力,基于生态、经济、水资源配置和防洪多目标协同下航道承载力概念,以长江上游广阳坝河段为例,根据航段特性,结合影响因素互适机理,针对性地选择评价指标,初步构建航道承载力评价模型体系,分析计算该河段3.5、4.5及6.0 m航道水深下航道承载力综合评价值。结果表明,6.0 m航道水深下承载力状态最佳;广阳坝河段在综合考虑上述目标影响后,对于航道水深还有一定的提升空间。     

山区河流航标船系泊锚石系统失稳机制试验研究*

山区河流具有水流湍急、流量与水位变幅较大等特点,常导致航标船失稳、移位以及漂移破坏等,给船舶航行造成重大安全隐患。选取长江上游典型事故河段,从锚石阻水面积、锚石质量、水深、流速以及缆绳角度等因素,开展航标船系泊锚石系统失稳机制试验研究。研究结果表明：从锚石形状角度,扁平锚石具有重心低、底面积大和阻水面积小的优势,相比于同质量的方形锚石具有更强的稳定性和极限拉力;从水流和缆绳角度,随着弗劳德数和缆绳角度的增加,航标船系泊锚石系统稳定性越差,其中缆绳角度越小其稳定性越好;提出极限拉力与水深、流速及缆绳角度等因素的关系式。为山区河流航标船系泊锚石结构布置提供理论支撑。     

德国内河航运绿色发展对我国航运发展的启示

为提高我国内河航运发展水平,探索将绿色生态发展理念融入内河航运建设管理之中的新方法,从基础设施、船舶运力、信息化建设、集疏运体系等方面介绍了德国内河航运的发展特点和方向,总结了德国在推动绿色航运和绿色港口建设方面取得的成绩和经验。在综合考虑我国内河航运发展现状的基础上,提出我国内河航运发展应借鉴德国在干支流通达、水系间沟通建设等方面的经验;打造畅通互联的信息系统、提高信息协同应用水平;高度重视推进铁水联运,提高综合运输服务能力;推广绿色生态理念,加大绿色航运技术的研究应用力度等若干启示。