船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统.此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化.经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写.经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值.     

高压齿轮泵浮动侧板的动态平衡机理

针对高压齿轮泵浮动侧板磨损问题,在解析齿轮泵内部流场的基础上重点研究了浮动侧板反推力作用点变化规律和导致侧板产生倾覆力矩的关键因素。以某型号高压大排量齿轮泵为模型,运用CFD软件解析齿轮泵内部流场并根据侧板结构特点建立压紧力和反推力的求解微分方程,求得一个轮齿啮合周期内的侧板倾覆力矩变化规律,同时通过建立齿轮泵工作腔压力测试系统对该理论分析结果进行验证,额定工况下：试验值与理论值误差为4.18%,当轮齿转角φ=14°时倾覆力矩达到最大值Ms=82.16N?m。该研究为高压大排量齿轮泵浮动侧板倾覆力矩计算和侧板结构优化设计提供了理论基础和技术支撑。     

表面桨驱动装置关键技术研究

为检验表面桨驱动装置能否安全可靠地运行,采用UG进行双十字万向联轴节的运动仿真计算,运用有限元方法对各典型零部件进行强度计算及轴系回旋振动计算,采用系统矩阵法分析装置的扭转振动特性,结合轴系扭振计算与校中计算,采用理论公式对轴系进行综合强度校核,得到双十字万向联轴节的运动干涉数据、各典型零部件应力大小及分布情况、轴系扭振应力大小等数据,并对表面桨驱动装置设计计算中的关键技术进行了深入研究,提出了计算分析的流程,可为表面桨装置设计、计算与分析提供理论及工程指导。     

长上层建筑计入船体梁总纵强度研究

目前许多船型设计长上层建筑,主船体舷侧一直延伸到上层建筑甲板。规范进行船体梁总纵强度评估时,会涉及船体横剖面剖面模数和船体梁弯曲正应力的计算方法。综合考虑上层建筑有效度和剖面折减系数,研究了长上层建筑参与总纵弯曲的船体梁理论,应用了长上层建筑和主船体弯曲正应力的计算方法,验证了该方法对具有多层长上层建筑甲板船型的适用性,可应用于对具有长上层建筑的船舶初步设计校核。     

曲轴扭转-纵向耦合振动分析

分析了曲轴的扭转—纵向耦合振动机理,建立了基于集总参数模型的曲轴扭—纵耦合振动数学模型．应用该模型对曲轴扭—纵耦合振动进行了数值仿真．结果表明：耦合作用会使振动加剧,但其倍频扭振响应可以忽略,而且通过改变扭振固有频率和纵振固有频率可对耦合作用进行调整。     

潜器耐压液舱结构有限元分析

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据。     

初稳性高时变特性对横摇运动的影响

研究纵浪中船舶初稳性高时变特性对横摇运动的影响。假设升沉和纵摇是准静力平衡,建立纵浪中船舶横摇参数激励运动方程,提出了稳性高波动项与瞬时波浪高度及波面升高加速度之间的函数关系式,提供了稳性高波动项的计算方法。以一艘渔政船为例,在不同航速下,分别计算规则波和非规则波中船舶参数激励横摇运动。得到稳性高波动项的时间历程及功率谱,并模拟由初稳性高随机波动引起的参数激励横摇。结果表明：在船遭遇一系列高波情况下,当特征波长接近船长,且参数激励频率集中在二倍横摇固有频率时,船舶发生参数激励大幅横摇。     

液舱晃荡对船舶横摇运动影响的数值研究

为了研究加载液舱在船舶航行时舱内液体晃荡对船体横摇运动的影响,对船体外流场(波浪场)与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程。其中波浪中船体水动力和时延函数采用三维频域法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算。对横浪中加载了方形液舱的15000GT集装箱船在不同液舱装载深度工况下,就液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证。研究表明,耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体横摇运动的影响,数值结果与试验吻合良好,并具有较高的计算效率。     

关于《钢质内河船舶建造规范》(2009)总纵强度问题的探讨

本文简要阐述了影响船舶总纵强度的主要因素,并对《钢质内河船舶建造规范》（2009）中将船舯剖面处的最小剖面模数表示成型深D的表达形式提出了自己的见解,并指出了总纵弯矩与中剖面最小剖面模数计算公式中的不协调。     

船舶舵鳍联合减摇模糊变结构控制研究

分析了船舶运动的非线性模型,根据实际情况进行假设,得到了船舶舵鳍联合减摇控制系统的状态方程,把非线性船舶舵鳍联合控制模型转化为可控正则型;将船舶运动模型看作是由横摇、艏摇、横荡3个子系统构成的大系统,进行了舵鳍联合控制,设计了舵鳍联合控制器和分散非线性变结构控制器,为了改善控制的品质,又进一步提出了模糊趋近律变结构控制的方法,最后针对减摇控制器进行了MATLAB仿真研究。仿真结果表明:舵鳍联合控制器能够很好的抑制船舶的横摇和艏摇,并能尽可能的减小横荡。