Surf-riding and oscillations of a ship in quartering waves

The behavior of a ship encountering large regular waves from astern at low frequency is the object of investigation, with a parallel study of surf-riding and periodic motion paterns. First, the theoretical analysis of surf-riding is extended from purely following to quartering seas. Steady-state continuation is used to identify all possible surf-riding states for one wavelength. Examination of stability indicates the existence of stable and unstable states and predicts a new type of oscillatory surf-riding. Global analysis is also applied to determine the areas of state space which lead to surf-riding for a given ship and wave conditions. In the case of overtaking waves, the large rudder-yaw-surge oscillations of the vessel are examined, showing the mechanism and conditions responsible for loss of controllability at certain vessel headings.List of symbols c wave celerity (m/s) - C(p) roll damping moment (Ntm) - g acceleration of gravity (m/s²) - GM metacentric height (m) - H wave height (m) - I _x ,I _z roll and yaw ship moments of inertia (kg m²) - k wave number (m^–1) - K _H ,K _W ,K _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - K _p forces in the roll direction (Ntm) - m ship mass (kg) - n propeller rate of rotation (rpm) - N _H ,N _W ,N _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - N _P moments in the yaw direction (Ntm) - p roll angular velocity (rad/s) - r rate-of-turn (rad/s) - R(,x) restoring moment (Ntm) - Res(u) ship resistance (Nt) - t time (s) - u surge velocity (m/s) - U vessel speed (m/s) - v sway velocity (m/s) - W ship weight (Nt) - x longitudinal position of the ship measured from the wave system (m) - x _G ,z _G longitudinal and vertical center of gravity (m) - x _S longitudinal position of a ship section (S), in the ship-fixed system (m) - X _H ,X _W ,X _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - X _P forces in the surge direction (Nt) - y transverse position of the ship, measured from the wave system (m) - Y _H ,Y _W ,Y _R hull reaction, wave, rudder, and propeller - Y _p forces in the sway direction (Nt) - z _Y vertical position of the point of action of the lateral reaction force during turn (m) - z _W vertical position of the point of action of the lateral wave force (m) Greek symbols angle of drift (rad) - rudder angle (rad) - wavelength (m) - position of the ship in the earth-fixed system (m) - water density (kg/m³) - angle of heel (rad) - heading angle (rad) - _e frequency of encounter (rad/s) Hydrodynamic coefficients K roll added mass - N _v ,N _r yaw acceleration coefficients - N _v N _r N _rr N _rrv ,N _vvr yaw velocity coefficients K. Spyrou: Ship behavior in quartering waves - X _u surge acceleration coefficient - X _u X _vr surge velocity coefficients - Y _v ,Y _r sway acceleration coefficients - Y _v ,Y _r ,Y _vv ,Y _rr ,Y _vr sway velocity coefficients European Union-nominated Fellow of the Science and Technology Agency of Japan, Visiting Researcher, National Research Institute of Fisheries Engineering of Japan     

刚柔耦合多体车辆操纵稳定性研究

利用多体动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的整车刚柔耦合多体系统操纵动力学仿真分析模型。并分别对多刚体模型和刚柔耦合多体模型进行了“转向盘脉冲输入”、“ISO移线”仿真，分析了构件的柔性对汽车操纵稳定性的评价指标值的影响。     

边坡滑动面三维空间有限元分析

提出了一种用三维潜在滑移面法分析三维边坡滑动面及稳定性的新方法,该方法根据弹塑性有限元的应力分析结果,用数值积分方法确定边坡的潜在滑移面、最危险潜在滑移面和边坡稳定性安全系数,具有充分的理论依据。通过对大量三维边坡实例的稳定性安全系数及最危险滑动面的分析得出,三维边坡按平面边坡处理会引起较大的分析误差,三维边坡应该按三维问题进行分析。     

Bosch VDC系统的控制原理及展望

VDC系统(Vehicle Dynamics Control、车辆动力学控制系统，在美日等国称为VDC，而在欧洲称为ESP，Electronic Stability Program，即电子稳定程序)是Bosch公司1995年推出的用于改善车辆操纵稳定性的一种车辆动力学控制系统。VDC系统包括两个控制回路：控制车辆运动的主控制回路，控制制动和驱动滑移的副控制回路。文中详细介绍了这两个回路的工作原理，并给出了改善车辆操纵稳定性的实例。最后，指出了VDC系统的发展趋势。     

人工智能在车辆自动驾驶中的应用

提出一种新的基于人工智能的感知 计划 动作agent结构实现智能车辆自动驾驶的方案。首先通过描述该结构的原理说明该结构可以解决自动驾驶中存在的一些问题,接着通过建立自动驾驶知识库阐述如何具体实现自动驾驶,最后通过仿真实验验证该方法能够为智能车辆实现自动或辅助驾驶提供一种非常有效的机制。     

无横撑下承式系杆拱侧倾稳定实用计算方法

以无横撑下承式系杆拱桥侧倾稳定问题为背景 ,用能量变分方法导出了其侧倾稳定的近似解析解 ,并通过具体算例 ,比较了由于吊杆的非保向力作用对其侧倾稳定性的影响 ,并将本文方法与工程设计中常用方法作了比较     

地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法研究

针对开挖顺序和施工过程对地下洞室群稳定性的影响,探讨了地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法。在重点解决有限元模拟开挖过程的关键技术问题(如释放荷载的计算和开挖模拟的有限元实施方法等)的基础上,结合某工程实例,并综合考虑施工条件,提出了合理的开挖顺序,具有一定的理论意义和工程实用价值。     

降雨作用下高填土质路堤边坡的渗流稳定分析

针对现行的高填土质路堤边坡,基于饱和—非饱和渗流数学模型,设计了二维非稳定渗流程序,通过模拟因雨水入渗引起的暂态渗流场,分析土体中含水量、基质吸力的变化规律;采用等效粘聚力的概念,利用延伸的MOHR COULOMB破坏准则对路堤边坡进行了弹塑性有限元分析,进而得出路堤边坡在不同降雨时刻的安全系数;最后分析了降雨重现期、土参数φb和由路堤施工所引起的土体渗水性系数的各向异性对边坡渗流稳定的影响。     

液压驱动工程车辆牵引性能参数在行走机构滑转曲线上的配置与控制方法研究

提出了一种利用液压无级变速传动,进行恒功率速度自适应控制,动态工况下的牵引性能参数按照静态匹配理论计算,但在行走机构全打滑前进行极限负荷控制的设计方法.实践表明这是一种提高车辆动力性、经济性和作业生产率综合性能以及实现自动化的有效途径.     

钢管混凝土拱桥空间稳定分析

介绍了大跨度钢管混凝土拱桥空间稳定分析方法。基于有限元理论,考虑结构的几何非线性和材料非线性,建立了某中承式钢管混凝土拱桥的计算模型,运用ANSYS软件对该桥施工过程和运营阶段的稳定性进行了模拟计算,其结果为大桥的设计和施工提供了理论依据。