拖式与推式吊舱推进器水动力性能数值仿真及对比

为研究吊舱推进器在直航和回转工况下的推进性能,通过RANS方法结合标准k-ε湍流模型对拖式与推式吊舱推进器在不同工况下的水动力性能进行对比分析.分别计算拖式与推式吊舱推进器直航与回转工况下的推力系数与转矩系数,并与试验结果进行对比以验证数值计算的准确性.直航工况推进特性曲线、回转工况的推力系数与转矩系数曲线对比结果表明,数值计算可以准确预报吊舱推进器的水动力性能.根据该模型计算了斜流工况时两种推进器的推力、转矩系数以及轴向力和侧向力系数随角度的变化规律.结果表明,本文提出的水动力模型可以准确预报不同工况下吊舱推进器的水动力性能.     

吊舱推进装置操纵策略分析

吊舱推进装置的应用使船舶操纵性得以提升,为深入掌握吊舱推进器的操纵特点,并为吊舱推进器的设计提供基本工况要求,本文结合现有文献及试验数据,对吊舱推进装置及其系统组成成分进行了介绍,梳理了双吊舱推进船舶在转向、减速和紧急制动情况下的操纵策略并分析了不同操纵策略的特点.结果发现:配有双吊舱推进器船舶进行转向操纵时,推进器分...     

基于Simulink的船舶运动模型动态仿真研究

为进一步研究船舶操纵性能,根据船舶旋回性指数(K)、追随性指数(T),建立船舶运动的一阶模型,利用Simulink对一阶船舶运动模型进行动态仿真,对船舶回转操作和Z形操纵的动态特性进行描述.对试验样本仿真结果进行的定量与定性分析表明,该模型是正确、可行的,对船舶操纵性试验研究具有实际意义.     

可调螺距螺旋桨船舶的操纵运动数学模型

为利用模拟器对可调螺距螺旋桨(CPP)船舶操纵运动进行仿真,应用船舶操纵性分离建模理论,基于荷兰船模试验水池B系列螺旋桨的敞水试验结果,利用Akima插值获得了不同类型的CPP在不同螺距比时的四象限推力系数和扭矩系数,求得CPP的推力和扭矩,建立了CPP船舶的平面运动数学模型.模型充分考虑了风、流对船舶操纵的影响,并可适用于CPP船舶常速域和低速域的操纵运动仿真.仿真结果与实船试验结果吻合较好,能够满足大型船舶操纵模拟器对船舶运动数学模型仿真精度的要求.     

船舶操纵运动仿真及其理论研究

建立了船舶操纵运动仿真数学模型，给出了一种新的风力和风力矩数学模型并预报了船舶在风作用下的操纵运动，提出了估算浅水中船体水动力的方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能，研究了边界元理论在船体水动力计算中的应用，并利用理论计算结果，预测了船舶的回转运动及Ｚ形操纵。     

六自由度水下航行器操纵性仿真及性能评估

为预报水下航行器样机操纵性和运动控制性能,采用格特勒标准六自由度运动方程,通过水池拖曳试验获取水动力系数,建立水下航行器运动模型,完成水平面回转操纵、Z型操纵、回舵操纵、垂直面梯形操纵和空间螺旋操纵等仿真.仿真结果表明:该水下航行器具有良好的应舵性能和回转性能,同时具有良好的机动性和稳定性;并将全模型仿真与经典的野本简化模型仿真结果进行比较,说明了本方法的精确性.对操纵性能的评估结果表明所设计的水下航行器满足水下智能控制试验平台的要求.     

导管调距桨全回转拖轮停船运动建模与仿真

针对配备了双导管调距桨的全回转拖轮进行紧急停船运动仿真.基于分离型建模思想,建立全回转拖轮的停船运动数学模型.采用塔格尔特剩余阻力图谱获得不同弗汝德数下的剩余阻力系数,建立适用于常速域和低速域的拖轮阻力模型.通过修正后的JD7704导管+Ka4-70螺旋桨图谱与荷兰船模试验水池最新提出的C4-40调螺旋桨图谱,获得不同水动力螺距角与螺距比下的推力系数,建立适用于导管调距桨实际操纵工况的推力模型.仿真结果显示,所建模型可满足拖轮操纵模拟器中全回转拖轮紧急停船运动精度的要求.     

L型吊舱推进器直航及操舵工况水动力性能试验研究

针对L型吊舱推进器的结构特点自行研发了一套水动力性能测量装置,并利用船模拖曳水池实验室对其敞水性能进行了试验研究.试验测量了直航状态下进速系数在0~1.3内的螺旋桨推力、转矩以及吊舱推进器单元整体的推力和侧向力等相关性能,并对3个不同进速系数下L型吊舱推进器以0.139 6rad/s的操舵速率进行动态操舵时的螺旋桨及吊舱整体的水动力性能与静态操舵时的水动力性能进行对比.研究发现,右旋桨L型吊舱推进器在向右动态操舵时螺旋桨整体上的推力要较静态操舵状态的大,而转矩偏小,吊舱单元整体受力变化较为复杂.     

人船一体系统模型复合控制的研究

为减少由于人的决策失误导致的海难事故,提高船舶操纵质量,提出应用于动态不确定性船舶运动的人船一体系统模型(ISSM).建立了ISSM的结构形式,给出了相关参考数据.依据驾驶员的学习和辨识能力,使ISSM适应船舶特性的变化,利用最陡下降法使ISSM误差平方和达到最小.对船舶航向控制的仿真结果表明,该模型可使船舶运动跟踪理想的航迹,最大限度地发挥船舶操纵的技术性能,从而获得优良的船舶操纵品质.     

吊舱式推进器偏转工况下水动力性能

针对吊舱推进器的关键技术,探讨了吊舱推进器在偏转状态下的水动力性能.利用空泡水洞以及吊舱动力仪进行了吊舱推进器在偏转工况下的一系列试验研究,比较分析了不同偏转角下吊舱推进器水动力性能.同时,结合RANS（Reynolds averaged Navier-Stokes）方程和RNG（Random number generation） k-ε湍流模型,运用滑移网格方法对吊舱推进器在偏转状态下水动力性能进行了数值模拟,并将试验结果和数值结果进行了比较分析.结果表明：偏转角度越大,试验值与计算值偏差越大,尤其是吊舱推进器沿来流方向推力的偏差较大,但总体变化趋势较为一致.
     

基于MMG登陆舰艇操纵运动模型的螺旋桨力研究

 登陆舰艇是两栖作战中的主要输送装备，针对其运动规律的复杂性，建立了在深水和浅水条件下基于分离型船舶操纵运动模型（MMG）的登陆舰艇操纵运动模型。因登陆舰艇在航行中，螺旋桨推力是主控力，用来克服水的阻力，维持舰艇的操纵运动，所以螺旋桨的流体动力模型是登陆舰艇运动建模的一个重要组成部分。在登陆舰艇特有的操纵运动模型的基础上，着重介绍了登陆舰艇操纵运动中螺旋桨力的模型。     

高速无人艇的运动建模及其视景仿真

为探讨基于喷水推进方式的无人艇运动建模及其视景仿真方法,根据船舶操纵性和快艇动力学的基本理论,建立无人艇的动力学模型,并根据喷水推进器的倒车原理,提出分流系数法来分析喷嘴和倒车斗的受力,推导出相应的表达式,建立无人艇的六自由度操纵性数学模型.设计基于该模型的无人艇视景仿真的体系结构,并进行各种操纵性运动的仿真试验.结果表明,该运动模型能够较好地反映无人艇在海洋环境中的操纵性.     

Fuzzy Inference System Design Based on Data Mining Concepts and Its Application in Time Series Forecasting

This paper adopts data mining(DM) technique and fuzzy system theory for robust time series forecasting.By introducing DM technique,the fuzzy rule extraction algorithm is improved to be more robust with the noises and outliers in time series.Then,the constructed fuzzy inference system(FIS) is optimized with a partition refining strategy to balance the system's accuracy and complexity.The proposed algorithm is compared with the WangMendel(WM) method,a benchmark method for building FIS,in comprehensive analysis of robustness.In the classical Mackey-Glass time series forecasting,the simulation results prove that the proposed method is able to predict time series with random perturbation more accurately.For the practical application,the proposed FIS is applied to predicting the time series of ship maneuvering motion.To obtain actual time series data records,the ship maneuvering motion trial is conducted in the Yukun ship of Dalian Maritime University in China.The time series forecasting results show that the FIS constructed with DM concepts can forecast ship maneuvering motion robustly and effectively.     

船间效应影响下的船舶操纵运动仿真

为更好地研究船间效应影响下的船舶操纵运动问题,采用MMG建模思想,将船间效应力及力矩的通用公式叠加到操纵运动方程中.在此基础上,结合PD航向控制和欠驱动航迹控制算法,研究发生船间效应时舵对船舶的控制问题,并应用Matlab进行仿真.结果表明,一定条件下,船间效应对船舶运动的影响可用舵进行控制.     

船舶操纵的高斯势函数神经网络PID控制器研究

针对船舶操纵这种非线性、时变参数控制对象,提出了一种采用高斯势函数神经网络的自适应PID控制系统,该系统由2个高斯势函数神经网络组成,其中一个用于船舶运动模型的辨识,另一个用于PID学习控制。文中还提出了广义递归最小二乘学习算法,以便加快网络训练速度。船舶操纵的仿真结果表明此法明显优于传统的PID控制器。     

一种船舶操纵离线模拟系统及其应用

在建立船舶操纵模拟自动舵系统的基础上建立了船舶操纵运动离线模拟系统。该系统可以快速模拟船舶在风浪流和限制性航道等各种复杂外环境作用下的操纵运动，研究外荷载对船舶操纵的影响，从而可以从船舶安全出入港角度定量考虑港口航道的优化设计问题，实际应用表明，所建系统模拟结果与船模试验结果有较好的一致性。     

吊舱式推进装置水动力性能试验研究

对吊舱式推进装置进行了多方案的模型试验研究，考察了串列式吊舱推进装置前后桨的负荷匹配及初始相位角的影响。空泡水筒敞水试验结果表明，无论双桨串列式或单桨拖、推式吊舱推进装置，由于吊舱影响使螺旋桨效率均比常规桨有所提高；但若计及吊舱阻力则吊舱推进装置的系统效率有所下降。可以预见，吊舱式推进装置因其众多的优越性而具有广阔的发展前景。