在风浪影响下的集装箱船航速分析

为优化集装箱船航速,减少油耗,在考虑风浪干扰的基础上,根据船舶航行中的功率关系,建立船舶减速模型。该模型能够计算出在不同风浪条件下船体所受风、浪干扰力以及船舶减速幅度。将建立的减速模型与现有的拟合模型进行对比,结果表明,来自船舶正横前和正横后的风浪合力对船舶航行起到阻碍作用。当风浪来自船舶正横前时船舶降速的幅度较大;当风浪来自船舶正横后时船舶降速幅度较小;船舶降速幅度在相同风浪条件下会随着航速的增大而减小。建立的减速模型比拟合模型更具有适用性,利用建立的模型能够较为准确地估算出在风浪影响下船舶的减速幅度。     

关于船舶在大风浪中的转向操纵

大风浪中的船舶操纵是指风力在七、八级以上时的航行操纵。在航行中,船舶遇到狂风巨浪,由于风浪的袭击,如果船舶操纵不当,可能使船体变形,船壳破裂,折断或出现主机故障,甚至发生倾复等严重事故。但我们只要有充分准备,如保持主机运转正常、船舶稳性     

风浪对洪泽湖区航行安全的影响

在调查和研究洪泽湖区最近10多年的船舶事故原因和有关因素的基础上,明确引起洪泽湖区船舶事故的主要因素是风浪.根据湖区的环境因素,综合计算在正常水位条件下5个风级、8个方位的波浪情况,由此可清楚地了解船舶在湖区内遭遇不同风级作用时的波浪要素,并结合航线方向计算洪泽湖区航行船舶遭受风浪时的几种摇摆运动形式,进而对船舶事故进行分析,为船舶安全保障提供参考依据.     

船舶在大风浪中航行产生的失速问题探讨

船舶在大风浪中航行除了要考虑船舶安全以外．还要考虑船舶的失速问题。文章介绍了船舶在大风浪中航行失速计算中存在的问题,提出了更合理的失速计算方法,使大风浪中失速计算更加符合实际。     

波浪中船舶大幅度横摇运动稳性变化的理论计算方法

在对波浪中船舶横摇稳性特点分析的基础上,提出一种计算船舶大倾角横摇稳性力臂的新方法.在计算每个横剖面左右侧浸深时,考虑船舶在随浪中运动由于首尾不对称造成的纵倾对其浸深及大倾角横摇稳性的影响,根据波浪中重力与浮力平衡、纵倾力矩之和为零这两个条件求取横摇稳性力臂值.为验证本方法,以散货船SWAKOP为例,利用Matlab数学工具语言对其进行计算研究,计算结果显示波浪中船舶大幅度横摇运动对其稳性的变化影响较大,与航海实践相符,同时也表明所提出的这种计算方法是合理和可靠的.     

三自由度并联式波浪补偿平台建模与仿真

鉴于船舶在波浪中的六自由度运动中,其升沉、横摇和纵摇运动对船舶工作平台上的设备影响较大,设计一种三自由度并联式波浪补偿平台来减少这种影响。通过对平台进行运动学分析,得到平台的运动学模型。利用ADAMS和Simulink建立带有控制系统时间延迟参数的虚拟样机模型,依据平台的运动学模型设计对船舶运动进行补偿的控制策略,并利用虚拟样机进行仿真,验证平台机构和相应控制策略对船舶运动的补偿效果。结果表明:当控制系统的时间延迟参数取值为1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为88.81%、95.44%和91.97%;当控制系统的时间延迟参数取值为0.1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为96.04%、99.07%和97.65%。由此可见:平台对误差有一定的包容性;可利用具有船舶运动预测功能的算法为平台提供超前的船舶运动数据或者提高控制系统的实时性来提高补偿效果。     

一种基于PD与模糊复合控制的船舶航向变结构控制器

对一种PD控制器和模糊控制器有机结合的船舶航向复合控制方法进行了研究。该方法利用PD控制器的快速性和模糊控制器的鲁棒性进行船舶航向控制,以解决PID控制器在高频干扰下难以保持航向以及普通模糊控制器不能同时兼顾大角度转向控制和小角度航向保持性能要求这两个问题。文中论述了系统结构和控制方法,仿真试验证明了该方法的合理性和有效性。     

关于船舶抗大风浪的探讨

结合航行实践 ,试图通过对船舶抗风浪能力的大小作一个定量的划分 ,以使船舶能在大风浪来临之前采取相应的对策 ,确保航行安全 ,并就不同的船舶在某一特定的大风浪情况下所应采取的安全措施提出自己的观点和建议     

三自由度并联式波浪补偿平台建模与仿真

鉴于船舶在波浪中的六自由度运动中,其升沉、横摇和纵摇运动对船舶工作平台上的设备影响较大,设计一种三自由度并联式波浪补偿平台来减少这种影响。通过对平台进行运动学分析,得到平台的运动学模型。利用ADAMS和Simulink建立带有控制系统时间延迟参数的虚拟样机模型,依据平台的运动学模型设计对船舶运动进行补偿的控制策略,并利用虚拟样机进行仿真,验证平台机构和相应控制策略对船舶运动的补偿效果。结果表明:当控制系统的时间延迟参数取值为1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为88. 81%、95. 44%和91. 97%;当控制系统的时间延迟参数取值为0. 1 ms时,平台对船舶升沉、横摇和纵摇运动的补偿效果分别为96. 04%、99. 07%和97. 65%。由此可见:平台对误差有一定的包容性;可利用具有船舶运动预测功能的算法为平台提供超前的船舶运动数据或者提高控制系统的实时性来提高补偿效果。     

漂角修正的欠驱动船舶航向鲁棒自适应控制

针对复杂海况下欠驱动船舶航向运动的非线性特性和海浪扰动问题,基于漂角修正设计一种反步航向控制器,并结合非线性扰动观测器提出一种鲁棒自适应控制方法。通过非零漂角对航向误差进行修正,利用非线性扰动观测器对艏摇方向存在的海浪扰动进行有效的估计,通过Lyapunov理论证明非线性扰动观测器与控制器结合后闭环系统的稳定性。仿真结果表明,提出的鲁棒自适应控制方法可以有效减小航向误差,提高航向控制性能。     

船舶压载水舱自控减摇装置的研究

船舶横摇对于船舶航行性能的影响比较大,所以船上一般都安装减摇装置。减摇水舱由于其安装简单,成本低及效率高得到普遍应用。文章研究了一种船舶压载水舱自控减摇装置,通过其缓冲装置保证船舶在压载水系统故障状态下也能保持一定的减摇功能。     

集装箱船舶结构状态监测与评估系统

集装箱船舶的船体结构应具有足够的剪切强度、屈曲强度和疲劳强度等特点.然而,船舶在装卸货物和大风浪航行过程中所出现的一些船体结构强度问题不可能在船舶设计与建造过程中完全解决.集装箱船舶结构状态监测与评估系统是用于监测与评估集装箱船在实际营运操作过程中结构状态的计算机系统,该系统能够实时显示船舶受力情况和运动情况,并试图为船体结构的安全性提供必要的预警信息,以便及时采取应变措施.     

基于分数阶滑模的船舶航向保持控制

针对欠驱动船舶航行过程中受到内外部不确定因素的干扰,导致船舶不能准确跟踪至期望航向问题,结合分数阶理论和传统滑模理论的优点和可行性,对传统滑模的滑模面和趋近律进行改进。利用分数阶微积分算子代替整数阶微积分算子,构造出分数阶滑模面和分数阶趋近律,进而设计出基于分数阶滑模的船舶航向保持控制器。通过选取合适的分数阶阶次使船舶航向控制系统更具灵活性。通过MATLAB仿真进行控制器效果验证。仿真结果表明,基于分数阶滑模的船舶航向保持控制器能够在无干扰、有干扰两种情况下实现对船舶航向的快速、准确跟踪,具有良好的控制效果。     

锚及锚设备的检查和试验

船舶在海面或锚地碇泊时,锚和锚链经常受到周期性的高拉伸负荷和海水的腐蚀;在抛锚和起锚时还受到附加的冲击负荷和强烈的磨损;在大风浪航行中锚露在船壳外面部分经常受到大风浪的冲击,锚爪和船壳贴拢处局部受力很大,如不服贴会造成敲伤船壳板的情况。因此,锚和锚设备在制造、安装、修理后必须经过严格的检验,以保证其具有良好的质量和足够的强度。     

具有横倾抑制功能的船舶PID微分补偿航向控制

为改善船舶航向自动舵性能和减小船舶转向时的横倾幅度,提出一种基于模糊逻辑控制和滑模PID微分补偿的船舶航向保持控制策略。分析PID控制的积分超调问题和船舶转向时的横倾特点。对PID控制进行滑模变形,并引入微分项对PID控制的积分项进行补偿以消除积分超调。以横倾角和横倾角速度为输入设计模糊控制规则,对滑模PID微分补偿控制器参数进行调节以减小转向时横倾角。以集装箱船"MV KOTA SEGAR"MMG模型为控制对象进行MATLAB仿真。仿真结果表明:该控制器能够减小船舶转向时的横倾幅度,最大横倾抑制率可达71%;解决了PID控制的积分超调问题,具有参数易调节等特点。     

面对数据丢包的船舶航向保持网络预测控制器

针对网络控制系统中存在的数据丢包问题,使用一种带有常值补偿机制的广义预测控制(Generalized Predictive Control,GPC)算法设计船舶航向保持的网络预测控制器.首先,利用TrueTime工具箱仿真使用传统GPC算法设计的船舶航向保持的网络预测控制器.然后,考虑数据丢包对船舶航向保持的网络控制系统造成的影响,使用带有常值补偿机制的GPC算法设计一种新的船舶航向保持的网络预测控制器并进行仿真.仿真结果表明,在数据丢包情况下,采用新方法设计的控制器可以减少船舶航向调节时间,从而改善船舶航向保持的网络预测控制器的控制效果.     

船舶最近会遇距离值与避让行动幅度的估算

在分析船舶航向交角、船速比与船舶相对航向的关系的基础上 ,得出了船舶避碰的数学模型 ,并对船舶最近会遇距离值与避让行动幅度的估算方法进行了讨论和误差分析     

基于改进遗传算法的岛礁区航路规划模型

为解决船舶穿过岛礁区时危险度大、航行难、航路规划复杂等问题,提出应用实数路径点编码配合采取精英保留策略的遗传算法。考虑船舶的转向困难性、航程、人为指定经过路径点以及船舶安全性,建立适应度函数评价模型。在电子海图平台上提取障碍物特征多边形顶点坐标,规划出最佳航路。该算法能解决多约束条件下的多目标优化问题。对舟山岛礁区进行实例验证。结果表明,改进后的遗传算法能够解决岛礁区的复杂航路规划问题,且实现简单,收敛速度较快,也不易陷入局部极小值。随着自动控制技术的不断发展,可为船舶在岛礁区的自主航行提供理论支持。     

考虑复杂气象变化的智能船舶动态航线规划方法

鉴于恶劣海况将引起船舶失速、剧烈横摇甚至倾覆,为避开恶劣海况区域,提出一种考虑复杂气象变化的智能船舶动态航线规划方法。通过改进A*算法的启发式函数,将风、浪对船舶失速的影响加入路径代价值的估算中,进而规划出一条避开恶劣海况的动态航线。跨北大西洋的航线规划仿真结果表明:本文提出的动态航线规划方法可以将船舶的跨洋航行时间缩短18.17%,并且能有效地避开风浪较大的危险海域。运用该动态航线规划方法能缩短船舶航行时间,节约航行成本,提高航运企业的经济效益。     

船舶永磁同步推进电动机的基于滑模变结构的SVM-DTC方法

为解决船舶电力推进系统在螺旋桨负载受到风浪干扰时的稳定性问题,采用永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)作为推进电动机,在空间矢量调制(Space Vector Modulation,SVM)方法和直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)方法的基础上,提出一种基于滑模变结构的SVM-DTC方法.通过Simulink搭建模型进行船舶工况仿真,对推进电动机的转速和电磁转矩进行分析.仿真结果表明采用滑模控制的船舶电力推进系统具有很好的静态、动态特性和鲁棒性.