舰船横摇垂荡非线性耦合的动力不稳定区域

研究了横摇和垂荡非线性耦合情况下的动力不稳定区问题,在船舶顶浪情况下,采用约束参数法分别对非线性耦合和线性耦合的方程进行了稳定性分析,得到稳定区域传递曲线方程。用龙格－库塔数值积分方法分别对此两类方程选择多种类型参数值进行摇摆响应分析,观察到横摇回复运动、周期稳态运动、以及混沌和倾覆等现象,验证了理论分析的结果,理论与数值分析表明,横摇和垂荡的非线性耦合对于船舶摇摆是不可忽略的非线性因素,采用约束     

船舶在波浪中运动的六自由度非线性耦合方程

基于刚体运动学理论,将船舶在波浪中的运动分解为平动和绕质心的转动,在分析了船舶受力情况的基础上,运用质点系相对于质心的动量矩定理和Newton第二运动定律建立了船舶的六自由度运动的非线性耦合方程,在建立方程的过程中,考虑到流体对船舶的影响,引入了附加质量和附加惯性矩,最后利用该方程推导出了常用的船舶运动数学模型。     

船舶横摇与纵摇运动的非线性耦合方程

以欧拉角描述船舶的摇摆运动,考虑规则波浪力及船舶受定常力矩的情形,将水动力展为Ｔａｙｌｏｒ级数,利用欧拉动力学方程推导出船舶横摇与纵摇二自由度耦合的非线性运动方程,为船舶内共振运动响应动力行为分析奠定基础。     

动力定位船舶的非线性观测器设计

针对动力定位船舶设计了一个非线性观测器，该观测器的全局收敛性通过李亚普诺夫稳定性定理得到了证明。观测器的最大优点是可以省略采用Kalman滤波器时线性化船舶运动方程的过程。该非线性观测器可以从附有测量噪声的输出中估计到船舶低频位置和运动速度以及环境扰动作用力，同时也能从输出信号中滤除一级波浪引起的船舶高频运动。该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证。     

规则波中船舶艏摇运动失稳及横甩临界波高分析

本文研究了船舶艏摇运动失稳及发生横甩运动的临界波高.建立船舶艏摇运动响应单自由度方程模拟船舶艏摇运动,以内倾船为例,分别采用多尺度法和龙格库塔法求解艏摇运动方程.基于多尺度法求出了运动方程的1阶近似解,给出了艏摇运动是否发生失稳的条件以及稳定运动的参数域.针对解析方法得到的稳定域和非稳定域范围,分别选取稳定域和不稳定域...     

波浪中浮体运动与遭遇荷载计算研究

给出随机波浪运动要素及其作用下流场的分析方法和海洋结构物的运动与遭遇荷载的计算方法．关于我国沿海设计波参数的预报、非线性波流场的计算、修正的切片法和三维浮体运动与荷载的面元计算法的研究成果及其相应的计算机程序,已经部分地得到了试验和相关研究成果的验证,并获得了船舶与海洋结构物设计工程的应用．     

应用路径积分法求解船舶横摇倾覆概率

通过对船舶非线性横摇运动进行分析,建立了船舶横摇运动的非线性微分方程.以路径积分法(PIS)为基础,在时间域内求解相应的二维Fokker-Planck方程,得到随时间演变的船舶横摇运动的转移概率密度.运用首次通过理论,求得船舶倾覆前时间的概率分布.研究了外部激励、横摇阻尼和非线性复原力矩对船舶横摇运动转移概率密度与首次通过时间的影响.研究结果表明,PIS能用于预测船舶首次通过时间概率分布,从而为船舶设计和稳性衡准提供相关的参考.
     

基于弱非线性假定的船舶波浪增阻数值计算

基于船舶在波浪中运动的势流理论的弱非线性假定,对于船舶在迎浪下的波浪增阻进行了数值计算.数值计算将Maruo波浪增阻理论与非线性船舶运动理论相结合.非线性的船舶运动响应采用时域切片法计算,考虑了Froude-Krylov力与静水压力的非线性影响,辐射力与绕射力则保持线性.在船舶运动结果的基础上应用Maruo公式计算波浪增阻.S175集装箱船的计算结果验证了所采用方法的准确性,同时表明所采用方法能够有效考虑波陡对于波浪增阻的影响.在此基础上进一步探究了航速对波浪增阻的非线性特性的影响.     

非线性弹性矩形板横向微扰动时的混沌运动(Ⅰ)

研究了非线性弹性双向受压矩形薄板受迫振动时的混沌运动，导出了矩形薄板的非线性控制方程，将其混沌运动归结为关于一个具有异宿轨道的Ｄｕｆｆｉｎｇ方程的讨论，利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ函数法给出了发生混沌运动的临界条件，揭示出在此类新的非线性动力系统中，同样存在着发生混沌的可能。     

有限变形粘弹性杆的波动行为研究

讨论了有限变形粘弹性细杆中非线性波的传播问题。借助多尺度法，由计及几何非线性和粘性效应的运动方程导出了经典的Burgers方程，分别用Cole-Hopf变换和行波法讨论了该方程解的特征。     

数字化潮流信息在电子海图信息系统中的应用

提出了一种数字化潮流信息的方法,并且给出了实现原理.利用此方法,可以迅速准确地获得指定海域的潮流信息,模拟预定航线的航行时间,从而可以确定最佳的出航时间和航线.该方法的有效性通过模拟特定水域的船舶航行时间得到了验证.此方法可以作为附加功能引人到ECDIS系统中,完善其系统功能,更好地为船舶航运生产服务.     

海洋船舶的微波辐射遥感研究

根据微波辐射理论 ,船舶与海洋背景或陆地、岛屿表面的发射率相差很大 ,故使用毫米波辐射计可以探测海面上的船舶。讨论了海洋、天空及陆地等背景微波辐射特性 ,给出了计算船舶目标与海洋背景的天线温度对比度的公式 ,并给出 8mm及 3mm波段下几种背景的辐射温度曲线和不同高度下的海上目标的天线温度对比度的计算和测量数据 ,另外 ,介绍了毫米波辐射计探测海上船舶的实用的试验方法以及其应用前景。     

三角网格的融合与优化及其在电磁散射计算中的应用

为实现数值计算中复合模型的三角网格融合、优化电磁散射计算,提出基于三角形求交、面元内角控制的网格模型融合与优化算法.通过两个独立模型中三角面元的交点计算和模块内点云的Delaunay剖分,获得初始融合网格,再通过查找、消除畸形面元来优化融合后的网格.一系列模型的测试表明,在保持网格采样信息与几何外观的前提下,本文所提出的算法可稳健、有效地实现不同网格密度、不同结构特征的三角面元模型融合,去除畸形面元减少网格面元数目.     

船舶振荡运动仿真

为节约昂贵的海上试验费用,以6个自由度最关键的横摇运动为例说明了仿真计算过程。在由船模试验得到船舶响应幅值算子（RAO）的基础上,采用ITTC单参数标准波谱计算船舶的运动幅值谱,然后采用线性迭加法得到船舶振荡运动的时域序列。仿真信号序列的频谱与实船采集的横摇运动数据的频谱具有相似性,对频率区间细分可以提高仿真结果的精度。     

可见光遥感图像中舰船目标检测的多阶阈值分割方法

针对遥感图像中海洋复杂背景下的海上舰船目标检测,提出了基于自适应多阶阈值分割舰船目标检测方法.使用该方法对Spot,Quickbird,Ikonos,Landsat等不同卫星数据来源、不同分辨率、不同内容的12 704个样本进行了试验,成功检测了1 104个目标中的1 098个,检测率达到99.5%,同时虚警率保持在较低水平.实验证明,该方法对遥感图像中的海上舰船目标检测适应性强、检测率高、稳定性好.     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

考虑负外部性成本的铁矿石航线配船多目标优化

针对实际铁矿石航运过程中所存在的船舶运营导致负外部性内部化问题,综合考虑船舶海上运输所造成的环境影响、港口拥堵以及交通事故等负外部性要素,并对其进行量化评估。通过分析铁矿石海上运输活动,将负外部性问题与航线配船相结合考虑,以负外部性成本最低与营运利润最大为目标,建立了铁矿石航线配船双目标优化模型,采用改进遗传算法进行求解与验证。以从巴西经过好望角到中国的3条铁矿石航线为例,对模型进行求解验证,并对船型和燃油价格进行灵敏度分析。结果表明：负外部性成本在航运企业运营收益中是不容忽略的,合理的船型运力配比在运输过程中会显著地减少负外部性成本。随着燃油价格上涨,会导致负外部成本大幅增加。可为航运相关企业提出优化建议,并为政府宏观调控运力和航运企业制定运输计划提供参考。     

多种因素影响下的船舶航线诱导模型构建与应用

为实现船舶科学快速的到达目的地,通过结合海上船舶行驶的特点和影响因素建立了针对于船舶航行的海上航线诱导模型。首先根据影响船舶行驶的海风、波浪等因素和船舶自身情况求出船舶在风浪环境下行驶速度,进而求出风浪对航速的影响系数,然后利用改进的BPR公式和排队论的理论对船舶路段的行程时间进行计算,最后运用蚁群算法求出流量时变航路网中用时最短的路径。在进行建模时考虑了施工区的影响、不同位置风浪变化的影响以及碍航物的影响。研究表明：该模型在本算例中最佳航线比其他航线的最佳航线航行时间最高可减少6.4%,并且加入风浪等环境因素的影响使得结果更加准确,说明该方法能更好的为船舶航行提供帮助。     

Mask RCNN在雾化背景下的船舶流量检测

基于掩码区域卷积神经网络（Mask region-convolutional neural network,Mask RCNN）模型检测海域卫星航拍图片中的船舶流量检测,实现雾化与模糊背景下的自动检测船舶数量与船只定位.基于搭建的Mask RCNN网络模型进行训练,依据输出的船只位置,与准确位置对比,不断调整模型参数提升准确度,再用训练好的模型参数对测试集中的图片进行检测.训练后进行测试的结果为:重叠度（intersection over union,IOU）取0.5时,边界框位置准确度达85.4%,船只数量检测准确度高达89.9%.上述结果表明,Mask RCNN网络模型可实现高精度的船舶流量监测.      

船舶纵向运动控制模型的建立及仿真

针对船舶在海上运动的情况,提出了一种水动力模型的建立方法.依据切片理论建立了不同浪向下船舶纵向运动的水动力模型.基于船模水池实验,在分析442 t水面舰艇典型海况下水动力系数的基础上,通过仿真研究,推导出一种实时在线的船舶纵向运动控制模型;给出了计算实例并进行了误差均值和误差方差的可信度检验,置信度95%.该模型可实时在线地计算出船舶在任何航向、航速及海情下与频率无关的船舶纵向运动水动力系数,从而得到实时在线船舶纵向运动控制模型.所建立的水动力模型拟合均方差的相对值在0.4%～13.9%,平均拟合均方差的相对值为6.6%.通过MATLAB仿真计算证明:该模型完全能控、完全能观和渐进稳定.