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期刊信息/Journal information
中国舰船研究
中国舰船研究

许建

双月刊

1673-3185

cjsr@ship-research.com

027-88730832

430064

湖北省武汉市张之洞路268号

中国舰船研究/Journal Chinese Journal of Ship ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>办刊宗旨：高举创新的旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，提倡观念创新，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。读者对象：舰船行业的专家学者、大专院校的师生、科研院所的科技人员及相关领域的专业人员。
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    中大型无人船舶自主控制系统架构设计及实现

    徐亮王欣安刘希余秀...
    1-9页
    查看更多>>摘要：[目的]自主控制系统作为无人船舶的核心系统,负责协调全船其他系统,共同完成各项既定使命任务,是无人船舶技术的重要研究方向.[方法]首先,借鉴主导人类智能的"神经系统"的生理学结构和认知机制,归纳出对于无人船舶自主控制系统架构仿生设计的 6 点启示.然后,基于这些启示,从"中枢神经系统"和"周围神经系统"两个维度,研究自主控制系统的物理架构及其典型实现.最后,借鉴人类智能的信息处理流程,提出8 大功能模块构成的自主控制系统的功能架构以及面向服务架构(SOA)的设计思路.[结果]经研究得到了无人船舶自主控制系统物理架构和功能架构,[结论]其可为中大型无人船舶自主控制系统的总体架构、系统设计与产品研制提供路线参考.

    无人船舶智能体自主控制系统架构设计

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    欠驱动无人艇固定时间轨迹跟踪控制

    王巍凯苏航张恩华
    10-17页
    查看更多>>摘要：[目的]针对欠驱动无人艇系统内部存在模型参数不确定以及外部受到未知干扰等问题,提出一种具有抗干扰能力的固定时间轨迹跟踪控制策略.[方法]首先,通过模型转换将跟踪误差系统分为2 个子系统,分别开展控制器设计;然后,为解决系统内外的未知干扰问题,基于径向基神经网络和最小参数学习法对不确定项进行估计,从而保证系统具有抗干扰能力;最后,将双曲正切函数与滑模控制相结合,提出一种基于固定时间的跟踪控制方法,以保证无人艇可在固定时间内快速跟踪期望轨迹.[结果]仿真结果表明,跟踪误差可在固定时间内实现收敛并保持稳定,且其收敛时间与初始状态无关.[结论]该控制策略可对系统中的不确定项进行有效估计,具有良好的抗干扰能力,可为欠驱动无人艇的固定时间控制提供参考.

    欠驱动无人艇固定时间控制未知干扰滑模控制最小参数学习法

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    高速槽道双体艇船型设计与阻力性能评估

    蒋中沅丁江明李凌勋赵辉...
    18-27页
    查看更多>>摘要：[目的]槽道双体艇是一种中部贯通含有两个滑行片体的特殊滑行艇船型,中部槽道受到气旋抬升作用能使艇体脱离水面达到更高的航速,具有良好的快速性,同时在高速航行时能很快进入稳定状态.针对高速槽道双体艇的艇型参数化设计与阻力性能评估对于高性能船舶的船型开发与设计具有重要意义.[方法]采用clamped B样条曲线定义槽道双体艇的主要型线进行艇体船型参数化构型,并通过STAR-CCM+软件设置多船型方案对比,研究双体艇槽道尺寸和斜升角大小对艇体阻力性能的影响.[结果]得到比初始设计船型阻力降低 17.3%的优选船型方案.[结论]与同尺度同排水量单体滑行艇对比,结果证明,在中高速工况下,本文所研究的高速槽道双体艇具有更加优良的航行性能.

    槽道艇参数化设计船型优选计算流体力学

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    阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性影响研究

    宋科委龚杰杨海燕葛珅玮...
    28-34页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在分析阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性的影响.[方法]以一条半排水型方尾船为研究对象,基于RANS方法并结合重叠网格技术进行阻流板安装前后船舶在规则波中的阻力与运动特性数值仿真,总结船舶阻力、姿态与运动响应随波长与航速的变化规律.[结果]结果表明:阻流板在规则波中的减阻率比静水减阻率大 1.03%～2.43%;阻流板对垂荡和纵摇传递函数的影响随着波长的增大而变大,λ = 2LPP工况下的垂荡传递函数TF3 和纵摇传递函数TF5 平均降低了 3.5%和 1.4%;当船舶出现甲板上浪时,阻流板可使TF3 和TF5 的降低率分别达到 9%和 3%.[结论]研究方法与研究成果可为船舶节能装置设计与性能预报提供技术参考.

    船舶阻力规则波阻流板运动响应数值模拟

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    对转式全回转舵桨的立柱优化分析

    刘振华张燕贺俊松
    35-41页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在研究立柱对对转式全回转舵桨敞水性能的影响.[方法]采用基于雷诺平均方法与k-ω湍流模型,对不同立柱型式的对转式全回转舵桨进行模型尺度和实尺度下的水动力性能预报,研究流场特性并监测后桨伴流,分析优化前后立柱尾部的流动分离现象.[结果]结果表明,立柱前缘削薄并整体前移的优化方案,使得整个舵桨的敞水推进效率提高 1.01%;立柱采用扭曲设计且切面引入拱度的优化方案,使得敞水推进效率提高 1.15%.另外,模型尺度的立柱尾部流动分离比实尺度的严重.[结论]研究表明,优化后的立柱可以改善立柱尾部的流动分离现象,提高后桨吸收前桨的尾涡能量,增加后桨流入量,对于提高对转式全回转舵桨的推进性能具有工程实用意义.

    对转式全回转舵桨立柱优化水动力性能模型尺度实尺度

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    基于Kriging代理模型的水下目标模型几何参数识别方法

    刘江刘彦森黎胜
    42-51页
    查看更多>>摘要：[目的]水下目标参数识别可为目标分类识别提供依据,为此,提出一种基于Kriging代理模型的水下目标参数识别方法.[方法]首先,对敷设声学覆盖层的水下目标模型在螺旋桨和主辅机激励情况下的结构表面低频振动声辐射与声辐射灵敏度进行分析;然后,基于分析结果建立低频声辐射功率代理模型,并基于该代理模型构造由低频声辐射响应特征和目标参数组成的样本空间;最后,基于所构建的样本空间,建立目标参数识别代理模型并选取测试点进行模型验证.[结果]结果显示,测试样本的实际目标参数值与所构建代理模型的目标参数预测值吻合良好;利用有限元法和边界元方法可以实现考虑阻尼材料频变特性的黏弹性阻尼结构的低频声辐射分析,并能解决商业软件无法大批量处理振动结果文件的问题;影响水下目标模型低频振动声辐射的主要目标参数为目标长度、最大半径、基层壳厚度和声学覆盖层厚度.[结论]基于Kriging代理模型的水下目标参数识别方法可以通过声辐射线谱特征准确预测水下目标模型的主要目标参数值.

    代理模型声辐射水下目标参数识别声学灵敏度黏弹性阻尼

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    船用承压结构变形场混合数字孪生监测模型方法实现

    谢红胜黄子轩刘炎朱嘉明...
    52-61页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在为实现船舶的全生命健康监测设计一种面向结构健康监测的混合数字孪生系统.可实时采集及反馈关键舱室结构的变形,从而提升航运的信息化和安全管理能力.[方法]首先,采用奇异值分解法对多组载荷形成的物理场信息进行数据压缩降维得到特定的标准正交基,创建基向量与载荷关系的响应面模型,输出基于实时输入载荷的有限元降阶模型.其次,采用基于地统计学的克里金插值算法,按照特定拓扑结构布点,将实时的传感器数据和降阶模型输出的补充点位数据经由卡尔曼滤波算法进行融合修正,共同计算监测对象的变形情况.最后,通过构建变形监测软硬件系统,实现监测物理特性的采集到可视化的全过程.[结果]该系统在预设的载荷下,硬件采集系统能够稳定进行数据采集,配套的应用程序能够按照预期的要求进行实时可视化采集.[结论]该结构健康混合数字孪生系统满足船舶的健康监测需求,对未来船舶的高度一体化、智能化发展具有一定的参考意义.

    混合数字孪生监测模型克里金算法数据融合

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    敷设抗冲覆盖层的双层圆柱壳抗冲性能研究

    师子锋伍世杰殷彩玉刘敬喜...
    62-73页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在研究双壳体潜艇非接触水下爆炸下的抗冲性能,提出在壳体表面敷设抗冲覆盖层的防护方法,以内壳冲击响应为评价指标,研究不同敷设方式下的抗冲击效能.[方法]采用声-固耦合法,建立外流场-外壳体-舷间水-内壳体的非线性流-固耦合冲击动力学模型,对内外壳外表面均敷设覆盖层(工况2)、仅内壳外表面敷设覆盖层(工况 3)和仅外壳外表面敷设覆盖层(工况 4)情况下的壳体冲击响应及覆盖层抗冲击效能进行对比分析.[结果]结果表明,对于工况 2,内壳体迎爆面不同测点处的加速度、速度和位移峰值平均降低量分别达 94.1%,81.2%和 23.3%,周向和纵向微应变峰值平均降低量达 67.7%和 88.3%;对于工况 3,相应值分别为 60.4%,45.4%和-2.1%,以及 34.6%和 68.0%;对于工况 4,相应值分别达 86.7%,75.1%和20.3%,以及 68.6%和 77.8%.[结论]针对双壳体潜艇,在壳体上敷设抗冲覆盖层可有效降低内壳冲击响应,尤其是加速度和速度响应.在外壳体外表面上敷设覆盖层时的抗冲击效果更好.

    双壳体潜艇水下爆炸抗冲覆盖层

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    基于模型预测控制的双机组混合动力船舶能量管理研究

    周寅正陈俐
    74-83页
    查看更多>>摘要：[目的]船舶柴电混合动力系统合理分配柴油机和电机输出功率,可大幅降低油耗和排放.针对传统混合动力能量管理策略的性能最优与运算实时的矛盾,提出采用模型预测控制(MPC)进行能量管理瞬时优化.[方法]首先,利用反向建模法搭建由双柴油发电机组、储能系统、岸电组成的客渡船混合动力系统能量流模型;然后,提出以油耗和电能消耗的总温室气体(GHG)排放为目标函数,在系统约束条件下可在线滚动优化求解的MPC能量管理算法,最终进一步进行了不同预测时域长度的灵敏度分析.[结果]仿真结果表明,MPC较传统规则控制方法可分别降低 4.85%的燃油消耗量和 3.54%的温室气体总排放.[结论]相比于传统的规则控制策略,MPC油耗低,温室气体排放少,且计算负荷较小,具有良好的实船应用潜力.

    双机组混合动力模型预测控制温室气体排放

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    基于故障树和产生式规则的故障诊断专家系统设计

    宋龙飞陈玉清金振俊
    84-92页
    查看更多>>摘要：[目的]为充分运用核动力装置的运行管理经验辅助核动力操纵人员进行故障诊断,设计一种船用核动力装置故障诊断专家系统.[方法]首先,根据故障树与产生式规则之间的逻辑一致性,提出一种将故障树知识转化为产生式规则的方法;然后,对采用正、反向混合推理方法的专家系统知识库和推理机进行优化设计,并依据故障树最小割集和重要度分析结果设计正向推理策略以简化推理流程;最后,根据人工对故障状态判断的思路设计状态监测模块,实时采集关键设备参数以转化为专家系统可识别的设备信息.[结果]结果显示,采用所提方法可解决专家系统知识获取困难的问题,能在保证推理准确度的前提下提升推理效率,实现了专家系统的在线故障诊断功能.[结论]研究表明采用所提方法可提升专家系统获取知识的能力和推理效率,对保障核动力装置的运行管理安全具有重要意义.

    核动力装置故障树专家系统产生式规则故障诊断

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