小水线面双体船横摇阻尼特性数值与试验研究

针对安装稳定鳍的小水线面双体船开展了零速静水自由横摇衰减数值与试验研究。通过不确定度分析验证数值计算方法的可靠性,进而对比船体的线性横摇阻尼和非线性横摇阻尼,并分析摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船横摇恢复力矩的影响规律。结果表明:由数值计算求得的自由横摇衰减曲线与试验结果吻合良好;在线性横摇运动假设下,线性横摇阻尼系数随着初始横倾角的增加而增大;将通过数值计算求得的非线性阻尼系数代入到非线性横摇运动方程中能准确地模拟船体的自由横摇衰减运动;摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船零速静水自由横摇时的横摇恢复力矩贡献很小。     

典型海洋条件下小型自然循环 反应堆流动特性研究

针对小型一体化自然循环反应堆在海洋环境中应用的问题,基于RELAP5/3.3程序构建了海洋条件分析模型,并通过摇摆实验对修改的程序进行了验证,利用修改的程序建立了反应堆系统热工水力模型,分析了横摇、纵摇和起伏运动对反应堆自然循环的影响。结果表明:主换热器的紧凑、对称布置设计降低了横摇的影响,而横摇与纵摇的影响一致,摇摆运动的短周期和大角度对自然循环影响显著;起伏运动对自然循环的影响更为严重,有可能导致堆芯出口温度饱和,威胁反应堆的运行安全。     

双浮体波浪能转换装置中重心布置对波浪能吸收影响分析

提出一种基于横摇运动的双浮体波浪能转换装置,利用水面浮体与水下浮体之间的相对横摇运动实现对波浪能的吸收。在保持水下浮体稳定的前提下,水面浮体的横摇运动决定了整个装置对波浪能吸收情况。水面浮体的横摇运动受其横摇固有频率的影响,主要是重心布置。为了合理选择水面浮体的重心位置,采用数值分析的方法对箱型浮体在长峰不规则波下的工作情况进行分析,讨论重心布置对波浪能吸收的影响以及对PTO参数选择的影响。结果表明,重心的布置可改变波浪能吸收的频段,重心布置越低,可吸收的波浪能频段越广,越有利于波浪能的吸收。     

深V型滑行艇横摇阻尼的实验确定

对深V型滑行艇模型进行了静水横摇衰减实验和零速正横浪规则波中横摇运动实验,讨论了在处理试验数据时所面临的一些问题;采用分段最小二乘拟合法对静水横摇衰减实验曲线进行光顺,用峰值处理法计算不同横摇角时的横摇阻尼,并进行多项式回归得到深V型滑行艇横摇阻尼公式.     

关于“跳跃现象”的试验分析

本文试验验证了Duffing方程和非线性横摇微分方程的近似理论解;表明了船舶出现横摇跳跃现象的条件;并根据试验数据辨识了非线性横摇阻尼系数和附加惯性矩,据以予报非线性横摇运动的跳跃现象,其结果与试验颇为一致。     

潜艇舱室进水时应急挽回过程中的横摇运动

通过分析潜艇应急操纵情况下的横摇运动方程,提出了影响潜艇横倾变化的因素。然后,对不同事故状态下的舱室进水事故进行了数值仿真,确定采取不同挽回措施时潜艇运动状态的变化规律,验证潜艇状态参数对潜艇横倾变化的影响规律,并提出了减小应急上浮过程中横倾威胁的方法,以防止潜艇应急挽回过程中出现横摇、"枯叶"上浮现象。     

舰船舵减横摇广义预测约束控制

依据舵减摇状态空间模型,推导舵减横摇广义预测控制律,在舵角舵速约束的条件下,采用二次型规划计算控制量进行减横摇控制.对某一船舶在典型航行工况下进行了系统仿真,仿真结果表明,该方法不但可取得35%～45%的减摇效果,而且对横摇角速度与横摇角加速度也有40%左右的减小效果.     

横摇激振装置中力矩控制系统的研究

“横摇激振装置”是为了获得船模进行横摇运动时的横摇阻尼而研制的一种试验装置。     

船舶非线性横摇阻尼试验测定

波浪中大幅度的船舶横摇运动的危害性,虽然早就引起了重视和研究,但迄今横摇运动的预报问题在理论上还没有满意决定。因为对于横摇运动,粘性阻尼尚不能用理论精确计算,非线性问题要充分考虑。为了从试验获得可靠的非线性横摇阻尼系数,我们进行了“可控力矩式磁粉离合器横摇激振装置”的研制。其基本原理和初步调试结果曾发表在15thITTC会刊和1979年《武汉造船》上,并在第二届船舶耐波性学术讨论会上     

磁粉离合器横摇激振装置

一、前言近来有越来越多的注意力集中在非线性横摇问题上,这是因为船舶的大角度横摇问题还需要进行充分的研究。在这里我们介绍一种宜于进行船模大角度横摇实验研究的装置——磁粉离合器横摇激振仪,它具有如下特性: 1.通过信号发生器可以准确地控制激振力矩的函数形式和大小; 2.通过控制激磁电流,可以保持等幅值的激振力矩,基本不受船模和装置之间相对运动的影响。即激振力矩幅不随船模的运动而变化; 3.对于正弦激振力矩,可以精确的分辩和控制其频率到步长为0.001赫芝,并能获得比较稳定的船模横摇运动的幅值和相位。船模在规则波中小阻尼的非线性横摇的显著特点之一是幅频曲线和相频曲线的跳跃     

舵减横摇研究综述

舵减横摇系统是当今世界新发展起来的一种减摇系统,它具有结构简单,成本低廉,应用广泛等优点。本文就舵减横摇系统的可行性、数学模型和控制方法以及国内外研究和应用前景作了综合介绍和评价。     

定海神针——减摇鳍

晕船是很多乘坐船舶的人感到讨厌的事情,究其原因主要足由于舰船在大风浪中航行时产生摇荡的结果。舰船的摇荡不仅令人感到不舒适,而且也影响船上人员的工作,对于军舰上的官兵而言,还会影响战斗力的发挥。事实上,舰船的剧烈摇摆是六种状态的矢量合成,即横摇、纵摇、升沉、首摇、横漂和纵漂,其中对舰船稳定航行影响最大的是横摇。然而,细心的人们会发现,在惊涛骇浪的大海里,鱼儿却能门如地游来游去。这是什么原因呢?原来,在鱼身上长着若干对平衡器——鳍,鱼的背鳍和臀鳍都能起稳定作用,防止鱼身左右摇晃。后来,对鱼的大量仿生学研究给了舰船设计师们以重要的启发:可以利用鳍的作用减小船舶在大风浪中航行时产生的摇摆,于是造就了目前世界上比较普遍采用的减摇装置——舭龙骨和减摇鳍。     

水面舰船随浪稳性初步探讨(二)——关于参数共振问题

本文应用非线性振动理论对水面舰艇在随浪中之参数共振问题作了初步研究,提出了考虑横摇阻尼及非线性复原力矩时,波浪对复原力矩产生周期性干扰情况下舰艇运动的数学模型;应用渐近法求出了:①激起参数共振的最低横稳心高之条件及对横摇阻尼的要求;②确定危险航速区的计算方法;③计算参数共振时及产生跳跃现象时之最大横摇角方法。在对我国海军各型舰艇计算后发现:排水量1000吨以上之高速舰艇较易发生参数共振,而且共振摇幅也较大,足以引起倾覆。排水量在1000吨以下之高速舰艇不易发生参数共振,即使发生,其摇幅也较小,不足引起舰艇倾覆。     

减摇鳍-减摇水舱综合减摇实验装置的研究

采用了减摇鳍-减摇水舱综合减摇的数学模型,对综合减摇数学模型在实验装置上的实现方法进行了分析。通过用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法可以实现台架模拟船舶的横摇运动,通过对船舶-水舱系统数学模型的分析,可用近似二项式替代的方法来简化船舶-水舱系统数学模型,并通过仿真选出了较理想的近似参数值,使综合减摇数学模型在实验装置上的实现成为可能。通过对综合减摇理论数学模型和综合减摇实验装置模型的仿真分析,可以看出两者有较好的相似性,说明用文中综合减摇实验装置来模拟综合减摇系统的实现方法是可行的。     

用Matlab实现减摇鳍模糊控制器仿真

基于Conolly理论建立了船舶模型,以横摇角和横摇角速度为输入量,鳍角为输出量,应用模糊控制理论设计了减摇鳍模糊控制器;利用Matlab的fuzzylogic工具箱针对不同海情对控制器进行了仿真.结果表明,减摇鳍模糊控制器与传统PID控制器相比具有更好的控制效果.     

基于ANSYS的舰船武器装备基准变化分析方法

舰船武器装备基准在外界环境作用下产生变化,从而影响武器系统的打击精度。应用ANSYS平台建立舰船有限元模型,利用三维波浪载荷的计算方法模拟航行条件下的波浪力,研究了舰船甲板面武器装备基准在两种极限海况下的变化情况,发现针对此类舰船横摇使武器装备基准产生较大的变化,并且靠近尾部和两舷位置处装备的基准变化较为显著。仿真结果表明：当舰船在风浪中航行使用武器系统时,应尽量采取顶浪航行,减少舰船横摇对武器系统基准的影响。     

舰船任意姿态下消磁系统电流变化关系

推导出舰船消磁系统电流在任意航向上有纵倾和横摇时的变化关系；利用主磁航向上消磁系统电流与各干扰量以及地磁场的联系，提出了在磁东航向上利用舰船横摇时消磁系统电流变化关系对垂向感应干扰进行分离的方法，为在同一地点实现对舰船消磁系统跨纬度区抗干扰调整提供了可能．     

舰艇姿态对雷达测量误差的影响分析

为了研究舰艇姿态对雷达测量误差的影响,分析了雷达测量过程中引入舰艇姿态误差的机理.。采用对误差传递过程进行建模的方法,建立了包含舰艇姿态因素的雷达测量误差模型。通过该模型分析了舰艇姿态角误差对雷达测量目标距离、方位角和高低角误差的不同影响,得出雷达测距误差不受姿态角误差影响,方位角误差与艏向角误差呈线性关系,高低角误差受纵摇角与横摇角误差影响,并随目标方位按正弦规律变化的结论。计算机仿真结果验证了结论的正确性。     

基于遭遇角决策的并行双模切换舵减摇控制

结合舵减摇控制中通用线性模型与模糊线性模型的优缺点,采用了一种根据遭遇角的不同自动切换控制器设计模型的并行双模切换舵减摇控制方案。为在线自动辨识遭遇角,提出基于横摇功率谱密度柱状图的神经网络辨识方法。仿真结果表明,该方法辨识精度较高,且比传统重心法节省了在线计算量与存储数据库所需的存储空间,简化了辨识流程。     

规则波浪中船舶操纵响应遭遇频率频散概念与机制

采用船舶单自由度横摇运动方程,以及纵摇与垂荡耦合摇荡运动方程,数值模拟了规则波浪中船舶操纵响应不规则摇荡运动现象。假定波浪中船舶遭遇频率具有谐波分量形式,定义了遭遇频率常量、强度和散射频率,提出了船舶遭遇频率频散概念,推导了遭遇频率的频散关系,分析得到了航速和浪向角度变化引起的两种频散机制。散射机制表明:顶浪航行时航速散射效率最高,正横浪航行时航向角散射效率最高。