锚泊运动数学模型

为进一步研究锚泊安全问题，即走锚和搁浅，运用流体力学和船舶运动学理论，在锚泊船平面运动方程基础上，建立了5个自由度的锚泊运动数学模型，该锚泊运动数学模型包括纵荡、横荡、垂荡、首摇、纵摇运动，并且考虑了各运动之间的耦合关系，该数学模型突破了以往锚泊运动数学模型的局限性，使该锚泊运动数学模型更趋完善．     

走锚船漂流方向概率密度函数的研究

利用ＭＭＧ模型建立锚泊船的船舶运动方程，采用蒙特卡罗方法，对走锚船的漂流运动进行了大量的计算机模拟，进而对模拟数据进行统计分析，得出了走锚漂流方向的概率密度函数。     

规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动模拟与特性分析

采用MMG分离模型的思路,在船舶六自由度操纵性运动方程中叠加波浪垂荡力和纵摇力矩,构成波浪中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合动力学模型,用来模拟规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动特性。其中的波浪力由切片法计算,船舶航向保持采用PD控制模式。采用耦合动力学模型计算了某船在规则波中保持航向时的垂荡、纵摇运动,并与试验结果进行了比较。两者的幅频曲线形式上基本一致,间接证明了耦合动力学模型的有效性。进而采用该模型计算了该船在不同浪向角和航速下保持航向稳定的垂荡、纵摇运动,以垂荡、纵摇等值极坐标曲线形式表征了船舶规则波浪中操纵与垂荡、纵摇的耦合运动特性。     

天津港锚地大风条件下锚泊船安全评估系统

为保障大风期间船舶的锚泊安全,根据天津港锚地的具体情况,计算大风条件下天津港各锚地的安全出链长度和船舶之间的安全距离,制定天津港锚地大风条件下的锚泊船预警标准,建立可用于上述条件下的锚泊船实用安全评估模型.在此基础上,研制天津港锚地大风条件下的锚泊船安全评估系统软件.该软件可根据气象部门提供的大风风速预报,提前若干小时动态直观地给出天津港各锚地在未来大风条件下的预警等级,使得海事管理部门在大风来临前能够对锚泊船的锚泊状态进行安全确认,以减少大风来临时走锚和碰撞事故的发生,达到保障船运企业安全生产、提高经济效率的目的.     

锚泊船之间距离概率分布模型的研究

采用交管中心的雷达和雷达数据处理器等订天津港大沽锚地，大连港大连湾锚地，荣成湾锚地和青岛港第２２号锚地中锚泊船舶位数据，并人工量取锚船之间的距离。用概率论中的Г分布对锚泊船之间距离的数据进行拟合研究。结果表明，可以用Г分布近似描述锚泊船之间距离的概率分布规律，这项研究可为船舶交通管理和于规划提供理论依据。     

走锚预报方法的研究

通过对单锚泊船走锚机理的分析，提出一种利用测力传感器测定锚链张力的，对锚泊船进行走锚预报，并可连续监测抛锚和起锚全过程锚链的受力情况，以判断锚是否抓底或离地，可大大提高锚泊的安全性。     

船舶走锚预警系统

由于船舶数量的增加及船舶大型化,各国港口锚地船舶密度迅速增大．日益增长的船舶走锚事故给各国造成了巨大的损失．通过对走锚船的调查和分析发现,它们存在一个共性问题,那就是中间的预警环节做得不够,做不到定量把握．也就是说,没能对锚泊船状态进行有效地监控．为了有效地解决这一问题,在充分分析锚泊船受力特点的基础上,经过对国内外研究成果的整理和分析,同时借鉴一些实船试验,提出了几个相关处理器的运行机理,并最终完成了船舶走锚预警系统的初步研究．     

船舶撞击锚泊防撞系统的能量平衡关系分析

为了研究船舶撞击锚泊防撞系统过程中的能量平衡关系,根据动能定理和锚链力求解方程,计算船舶正面撞击锚泊拦阻系统时锚泊系统的动能和力做的功,主要考虑船的动能、锚与海底的摩擦力做的功以及锚链力做的功.在模型实验的基础上进行分析计算,结果表明,船舶的动能变化量基本上等于摩擦力和锚链力做功之和.说明摩擦力和锚链力做功抵消船舶动能可以作为拦阻系统初步设计的基本条件.     

船舶锚泊操纵运动预报与分析

结合船舶操纵模拟器的开发,建立了船舶锚泊操纵运动数学模型,以预报分析船舶在锚泊操纵全过程中各种动态运动响应.提出了一种较为合理的锚抓底力的数学计算模型,并计入抓底走锚等影响,给出了具体的数值计算方法.整个模型包括：水面船舶采用MMG模型来进行建模,并计入低速时水动力的影响;水下锚链因其运动是一种三维动态运动,采用针对海洋缆索系统的集中质量法来描述其运动;锚自身因其尺度很小,在确定其抓力的基础上将其视为锚链的一个节点,溶入到锚链的运动控制方程中去.最后,应用该模型对一水面船舶进行了锚泊操纵运动计算,并对比分析了不同情况下的锚泊操纵性能,给出了一些规律性的定性结论.     

基于操纵模拟器的锚泊操纵评估模型

分析船舶锚泊操纵的评估指标,确定评估指标的隶属度函数,并依据评估指标的重要程度确定权重,进而构建船舶锚泊操纵评估数学模型.利用面向对象的Visual C#程序语言实现船舶锚泊操纵评估系统的开发和验证.     

港内船舶低速航行时的舵效

为研究船舶在停车淌航时的舵效,采用MMG建模方法,将常速域和低速域数学模型相结合,建立适于港内船舶运动的数学模型,并考虑浅水、低速、漂角等因素的影响,利用MATLAB软件进行算法实现.对三种船型在港内停车淌航时的舵效进行仿真,通过对仿真结果的分析与比较,得出影响舵效的系列结论;同时,综合专家意见,得出三种船舶有舵效的最低速度,可为驾引人员在实际工作中提供参考.     

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。     

船舶在规则横浪中的奇异倾覆

采用非线性动力学理论研究了船舶在风浪中的抗倾覆能力．用近似方法求解描述船舶横摇运动的非线性微分方程，获得船舶运动的稳态解．运用分岔分析方法结合Floquet理论对该稳态解进行稳定性分析，结果显示，在一定的波浪条件下，船舶运动将经历倍周期分岔而进入混沌，从而导致船舶的倾覆．由此证明，运动稳定性丧失也是船舶倾覆的一种模式，因此将倍周期分岔归纳为船舶倾覆的机理之一．选择船舶的固定横倾角作为一个敏感因素来探讨它对于船舶抗倾覆能力的影响．结果表明，船舶的固定横倾角会极大地损害船舶在风浪中的稳性．     

高速船航态模拟与阻力预报CFD方法应用

中高速船在航行状态下,其航态与低速航行相比有较大的不同,对船舶的阻力有明显的影响。因此,此类船舶的阻力预报必须考虑船舶航行姿态的影响。现有公开发表的关于滑行艇垂向+纵向运动理论预报研究的资料不多见。基于Flu-ent平台对三维船体航态对阻力的影响进行研究,采用动网格技术模拟船舶的航态;同时,为了保证计算的连续性与稳定性,利用FLUENT二次开发平台,编写UDF程序,在离散的时间域内根据船体的受力对船舶运动进行干涉。计算结果表明该方法对船舶的水动力预报问题具有可行性。     

舰载火箭炮随动系统调炮动力学仿真

该文研究了某舰载火箭炮在舰船摇摆情况下随动系统调炮时的火箭炮受力问题.通过虚拟样机技术对舰载火箭炮系统进行简化和建模.根据海浪波能谱,计算了舰船摇荡运动的功率谱密度和舰船的随机摇荡运动.用ADAMS软件求解了某火箭炮在横浪和斜浪2种航行状态下,以大正弦规律调炮时各连接部位的受力情况.计算结果为舰载火箭炮瞄准机的设计提供了依据.该方法同样适用于其他舰载武器在舰船摇摆情况下的受力分析.     

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。     

船舶条件优劣的模糊综合评价

从研究船舶条件现状着手，总结出评价船舶安全状况的若干主要指标，运用系统工程学原理，通过层次分析法，确定各评价指标对于船舶安全的影响程度，并以模糊数学为工具，建立二级综合评判的数学模型对船舶条件的优劣程度进行定性和定量的综合评价，可为船舶、船公司及相关管理部门改善船舶条件提供科学的依据。     

水下拖曳系统缆–船耦合运动模拟

为进一步提高水下拖曳系统在不同情况下的预报精度,将水面拖船和水下拖缆视为一个相互影响的整体进行考虑,计入缆–船耦合影响及拖船自身机动影响,采用数值仿真方法探讨整个系统在桨、舵操纵等机动情况下的运动响应特征.采用经典的MMG模型和集中质量法分别描述水面母船的操纵运动和水下拖缆的动态运动,在此基础上建立船–缆耦合运动及动力边界条件将其耦合起来以形成整个系统的运动数学模型,并采用四阶龙格库塔方法积分求解.通过对比仿真计算分析了包括水面拖船在内的整个系统在各种情况下的运动响应.结果显示：当计入船缆耦合影响后,系统的速度和回转性能有所降低;水下拖缆在系统机动过程中因计入水面拖船而自身运动的影响也会表现出更为符合实际的运动特性.     

波浪运动补偿平台的自适应预报控制模型研究

具有广义升沉运动补偿功能的波浪运动补偿平台可以减少船舶运动对海上作业和设备的影响.该平台系统的液压机构具有非线性和大惯性的特点.为了有效地进行广义升沉运动补偿,本文采用基于等维新息的自适应自回归多步预报算法和非线性PID控制器相结合的控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制.益参数随误差变化的非线性PID控制器具有较好的适应性、抗干扰性和鲁棒性,适合波浪运动补偿平台液压机构的控制特点,可以提高控制效果.结合实验获得的船舶甲板控制点的广义升沉位移数据,仿真试验结果表明:采用上述的自适应预报控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制能有效地减少平台的广义升沉运动幅值.