航海模拟器中船舶平旋推进器的数学模型

建立一种用于航海模拟器的平旋推进器(Voith Schneider Propeller,VSP)的数学模型。通过操作硬件设备获得VSP桨的等效螺距比以及VSP桨产生的总推力在船体纵向、横向分力的百分数;利用已公开的VSP桨第一象限图谱计算总推力的大小;将分力的百分数乘以总推力即可得到在纵向、横向、首摇上的分力(矩)。将上述得到的VSP桨推力(矩)作为外力叠加到船舶运动方程中,采用四阶龙格——库塔积分得到VSP船舶运动的态势,提供给航海模拟系统的其他模块。实现了航海模拟系统的人——机交互功能,增加系统中船模数据库的多样性。     

基于现代内点法的船舶电力系统无功优化

率先采用现代内点法求解船舶电力系统无功优化。在传统的船舶电力系统无功优化模型等式约束中增加线路传输功率约束,建立了新的船舶电力系统无功优化模型,该模型能有效优化无功。对某船舶电力系统进行了仿真计算,结果验证了方法和所建模型的正确性与有效性。     

生物柴油在船用发动机上的应用探讨

介绍了生物柴油的基本特点,表明生物柴油在冷凝点、闪点、含硫量、含氧量、可再生性等方面优于普通柴油,但粘度大、倾点高、腐蚀性大、含水率高、易被氧化。分析了生物柴油在船用发动机上的应用条件,针对性地提出了建议,包括改用氟橡胶零件、增大每循环供油量、增大喷油器喷孔直径和孔数、推迟喷油等措施。最后探讨了生物柴油在船用发动机上应用需要解决的关键技术问题,并认为生物柴油将是石油枯竭后替代现有船用柴油最合适的船舶发动机燃料。     

优化方法在舰船抗沉决策系统中的应用研究

为了及时有效地抗沉,构建了以模型库系统为主,数据库系统和人机交互系统并重的辅助抗沉决策系统.其中模型库系统分别由装载计算模型、不沉性计算模型和抗沉方案优化模型三个子系统组成.着重研究了用于舰船破损情况下辅助决策的优化模型.以可用抗沉舱的装载量为设计变量,以最小干舷为目标函数,以限制横倾角和纵倾值为约束条件,采用非线性规划法中的惩罚函数法求解优化模型,生成最佳抗沉方案.研究了初稳性高为正值时的优化抗沉方案.通过实例计算,并将计算结果和采用遗传算法的结果相比较,证实了该优化方法用于抗沉操作的可行性.     

海上监测图像去雾增强的交互式方法

雾天时图像对比度和颜色严重退化。为提高雾天海上舰船监测图像的质量,提出了一种海上图像去雾增强的交互式方法。方法结合海上图像的特点,改进原有的等景深模型和景深估计公式,获取图像每一点的近似深度信息,通过用户指定区域得到大气光线值,最后根据雾天图像的光学成像模型,得到清晰图像。实验证明,该方法有效改善了海上雾天图像的质量,方法简便,能够满足一定的实用要求。     

环-球型端部舱壁结构强度与变形分析

以弹性回转壳理论为基础,推导圆锥壳与球形壳体的刚度矩阵与载荷列阵,建立了静水压力下考虑大挠度影响的环-球型端部舱壁强度与变形的理论计算方法。算例表明该方法与有限元数值方法计算结果相当吻合,也表明大挠度效应对该结构的强度与变形有一定的影响。研究表明,对于类似的回转壳体组合结构,进行解析分析是可行的,而且比常规的有限元方法更加准确和实用。研究结果对潜艇端部舱壁与压力容器球形封头设计具有重要指导作用。在现有研究的基础上,可以将该方法的应用范围推广至轴对称压力作用下的环-球型回转壳结构。     

船体结构局部强度设计中的砰击载荷确定方法

在分析船舶砰击载荷力学特性的基础上,首先对各种船体砰击载荷设计方法进行比较和开展了压力不均匀系数的研究。然后从工程实用的角度出发,引入和扩展了砰击压力"折减系数"的概念,将砰击压力转化为与结构应力响应等价的均布静压力,使结构仍可按静力强度计算方法来进行设计和校核。在此基础上,提出了船体结构局部强度设计中确定砰击载荷的思路,给出了在砰击载荷作用下各种局部结构强度计算的方法与步骤。通过实例应用和分析,验证了方法的实用性。该方法可应用于船体局部结构的设计实践。     

船用复合材料层合板螺栓孔处疲劳寿命实验研究

复合材料层合板结构由于其优异的力学性能在舰船上得到广泛使用。此种结构一般采用螺栓连接,其连接处的疲劳特性往往决定了结构的使用寿命。针对舰船桅杆上的复合材料雷达罩,阐述如何将结构疲劳实验简化为部件疲劳实验的具体方法和过程。设计了试验件和相应的夹具,开展了复合材料层合板螺栓连接结构的部件疲劳实验。分析表明:弹簧垫圈的预紧作用可延长复合材料层合板螺栓孔处的疲劳寿命;可采用结构静强度覆盖结构疲劳并辅以部件疲劳实验的方法来评估复合材料层合板结构的疲劳性能。     

基于LMI的船舶航向横摇鲁棒容错控制

为了提高船舶航向/横摇控制系统的可靠性,改善系统故障情况下的容错控制效果,采用基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒容错控制设计方法,对船舶航向/横摇系统进行容错控制研究。建立船舶航向/横摇耦合运动模型,分析故障导致的模型等效不确定性,通过定义广义干扰,将模型变换为适合于H 2/H∞鲁棒容错控制设计的标准模型。设计系统的性能评价指标,求解鲁棒容错控制器,并进行仿真验证。结果表明,船舶航向/横摇鲁棒容错控制系统具有良好的容错性能。     

B.H.型气泡高速艇规则波中纵向运动试验研究

在高速拖曳水池里开展了B.H.型气泡高速艇静水阻力及规则波纵向运动模型试验,研究了气流量、航速、波长、波高等因素变化对B.H.艇波浪中阻力、垂荡、纵摇、垂向运动加速度的影响。探讨了波高变化对饱和气流量的影响。研究结果表明:静水中B.H.艇相对减阻率可达36.25%,绝对减阻率可达20.79%,迎浪规则波中相对减阻率可达32.3%,与静水减阻效果基本相当,波长变化对减阻率的影响甚微。气层并未导致纵向运动性能的恶化,相反在一定航速与波长范围内,艇底气层能改善垂荡与纵摇运动;饱和气流量下,阻力、垂荡、纵摇及重心垂向运动加速度随波高呈非线性变化,航速增大非线性增强,波长增加非线性降低;波浪中饱和气流量随波高呈非线性变化。