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     

一种新的交通流矢量场微观模型

在分析非机动车行驶特性的基础上 ,根据场的理论与相关的交通流理论 ,用矢量表示非机动车的速度与加速度 ,综合考虑周围所有运动物体与道路的影响 ,建立了一种新的非机动车流矢量场微观模型 ,仿真与回归分析的结果证明该模型能准确地实现非机动车的交通特点     

物流配送点选址模型及其算法研究

首先介绍以最低送货运输费用为目标 ,借助最小二乘法推导出单物流配送点的选址模型及其迭代算法 ;在此基础上重点分析了已知物流配送点数目条件下的选址和物流服务分配问题 ,提出用二进制数的矩阵来描述物流服务分配方案 ,推导出其选址的数学模型 ,并给出交替选址迭代算法 ;最后讨论了如何把在未知配送点数目条件下的选址问题转化为已知配送点数目条件下的选址问题来求解     

沥青混合料转运车模型试验研究

在分析沥青混合料转运车的工作原理及作用的基础上,根据相似理论,设计了沥青混合料转运车相似模型,试验揭示了其结构参数对改善沥青混合料离析程度的影响,得出了材料离析率与螺旋轴转速、螺距及螺旋半径之间的关系,为沥青混合料转运车的设计开发提供科学可靠的依据。     

振动压路机起振过程分析

运用机械系统虚拟样机软件ADAMS建立了振动压路机激振器的虚拟样机，并利用其进行了振动压路机起振过程的仿真研究，分析了液压系统压力对启动过程中档销受力及对动偏心块和固定偏心块运动学参数的影响。     

汽车导航用电子地图的高效路网模型

为了有效地描述实际道路网络，提高汽车导航系统的运行效率，建立了一种新的电子地图的路网模型。在分析了嵌入式系统特点的基础上，对路网的数据结构进行了简化。采用重整实体ID的方法，进一步提高了数据的处理效率。实践证明，该模型可以较好地表述实际的道路网络，结构精练，处理效率高，适合车载导航系统，特别是嵌入式车载导航系统的要求。     

高桥墩之间几何非线性效应的相互干扰分析

提出了高桥墩之间几何非线性效应的相干分析计算模型。它适合于应用平面有限元法的计算程序求解。通过一个实例和应用逐次渐近法验证了该模型的精度，并从中得到一些有用的结论。     

公路工程造价快速测算方法及其应用

在总结和分析各种工程造价估测方法的基础上，构建了基于模糊理论和造价管理系统之上的造价快速估测模型，并给出了其计算步骤和估测实例，可用于公路工程造价的快速测算。     

高压共轨式电控柴油机动态仿真研究

建立了一个准稳态的发动机非线性模型,该模型主要用于研究高压共轨式电控柴油机的动态特性以及各种控制参数对发动机性能的影响。以车用YC6112ZLQ柴油机为仿真对象,在MATLAB/SIMULINK环境下完成模型的建立并进行了动态过程的实时仿真,给出了典型稳态及动态过程的仿真结果。     

桥梁施工控制中高程测点模型系统误差的消除

为识别误差，将高程测量系统模型分为高程测量模型和高程测点模型。文中对预应力混凝土桥梁悬臂施工控制中主梁高程测点模型的系统误差进行详细分析．并通过采取合理措施进行消除。同时分析指出，施工规范中利用主梁顶面高程作为施工控制的质量标准。理论上可行。而实际获取的顶面高程结果可能无效。建议采用主梁底面高程作为施工控制的质量标准。