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2006年  第1卷  第4期

船舶静力学计算及稳性衡准系统的设计和实现
石国政, 侯国祥, 方闯, 祝玉梅, 许士华
2006, 1(4): 1-06. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.001
摘要:
详述了船舶静力学计算及稳性衡准系统的一种设计与实现方案。系统由初始数据输入、系统内核计算、计算结果显示三个模块构成。系统实现是以Sybase作为后台数据库管理船舶静力学及稳性衡准计算的输入以及计算结果数据,以Visual Basic.NET作为开发平台来实现各项具体功能。对B样条的计算方法作为本系统中船舶静力学及稳性衡准计算的核心基础算法进行了详尽叙述。从船舶CAD设计文件中智能获取船舶型值信息(从而大大减少系统用户的输入工作量)是本系统实现的突出特点。
水面舰艇模块划分方法
张平
2006, 1(4): 7-10. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.002
摘要:

模块化技术是水面舰艇设计的一个重要发展方向,研究的基本问题是如何对水面舰艇模块进行分解。通过对对象分类的剖析,将该方法应用到了水面舰艇模块划分的原理之中。按总段、系统二个面属性对水面舰艇顶层模块进行了顶层划分,并给出了舰艇结构、动力推进、辅助系统、舰船电气、船舶装置和作战系统子层的模块划分。指出了水面舰艇模块类别、层次及模块划分对水面舰艇设计、建造的影响,为水面舰艇模块化设计及建造奠定了基础。

经验模态分解方法在结构冲击信号分析中的应用
姚熊亮, 张阿漫
2006, 1(4): 11-15,47. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.003
摘要:
介绍一种非线性非平稳信号分析的新方法,此方法是基于经验模态分解(EMD)技术的振动信号分析算法。基于这种方法编写了非线性信号分析程序,把振动信号分解成多个本征函数,在分析过程中比较EMD方法与传统的FFT方法,通过两种方法的对比分析,体现了基于EMD的希尔伯特一黄变换的先进性。对水下爆炸载荷作用下的舰船结构响应进行数值模拟分析,并将EMD方法应用于水下爆炸结构冲击信号分析。通过研究每一个本征函数,从本质上分析水下爆炸冲击加速度信号的组成成分及特点。
面内流固冲击载荷下加筋板的动力响应
彭英, 杨平
2006, 1(4): 16-20. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.004
摘要:
船舶在恶劣的海况下航行时,船舶结构遭到剧烈的波浪砰击作用,这种冲击载荷可能使船体结构发生屈曲而造成舰船结构总体承载能力的丧失,导致灾难性的后果。加筋板结构作为船舶结构的基本结构之一,研究其动力特性显得尤为重要。基于离散加筋板模型,对具有弹性约束边界的初缺陷矩形加筋板在面内流固冲击载荷下的动力响应问题进行了理论研究。取样条函数作为挠度试函数,运用加权残值法求得初缺陷加筋板动力响应的控制方程,采用四阶Runge—Kutta法求解该方程,并用Fortran语言编制了相应的计算程序。构造的B样条函数能适应板侧边上的任意弹性转动约束,讨论了初始几何缺陷、冲击载荷持续时间、加强筋及弹性约束的影响。结果表明,它们是影响加筋板动力特性的重要因素。适当增加弹性约束,减小初始几何缺陷及冲击载荷持续时间有利于提高加筋板的承载能力。
含轴对称裂纹的圆柱壳输入功率流特性
朱翔, 李天匀, 赵耀, 严谨
2006, 1(4): 21-25. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.005
摘要:
广泛应用于船舶与海洋工程等领域的圆柱壳结构因冲击、腐蚀、交变载荷等外力作用下常出现裂纹损伤,因此,对含裂纹的圆柱壳结构的动态特性进行研究具有重要意义。对含有环向轴对称表面裂纹的无限长圆柱壳的振动与输入功率流特性进行研究,将壳体中的表面裂纹模拟为线弹簧,运用线弹性断裂力学,考虑到裂纹的张开、滑移和撕裂三种状态,建立了裂纹区域的局部柔度矩阵。分析了在周向线力作用下圆柱壳在呼吸模式下的振动与波传播特性,并讨论了壳体中的输入能量流与裂纹参数数和结构参数之间的联系。结果表明裂纹的存在改变了壳体中的振动波和能量的传播特性,裂纹的位置和深度与功率流特性密切相关。
实时数据库在舰船电子信息系统中的应用研究
杨子晨, 冯浩
2006, 1(4): 26-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.006
摘要:

从舰船电子信息系统的发展趋势出发,分析了目前舰船电子信息系统中数据库系统的应用特点,阐述了实时数据库的技术优势。针对主流的商用实时数据库系统和工程需求,选择RDM实时数据库开展研究。阐述了RDM实时数据库系统的基本结构、开发方法和步骤,对RDM的两种技术实现方式进行了性能测试和对比测试,并对商用关系数据库和实时数据库开展了性能对比测试,试验数据表明应用实时数据库系统确实拥有性能上的优势。这些研究为未来实时数据库在舰船电子信息系统中的应用进行了有益的尝试。

舰艇声呐围井结构变形校核及优化
许维军, 张阿漫, 李佳, 李克杰
2006, 1(4): 30-35. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.007
摘要:
声呐围井是声呐的工作环境,舰艇在遭受水下非接触爆炸载荷作用时,围井结构可能产生过大的变形从而影响声呐的正常工作。采用数值软件建立水面舰艇的三维有限元模型,并用整体模态对比法和局部模态对比法两种方法验证了计算模型的正确性。在此基础上,应用声固耦合法对该艇在遭受特定水下爆炸工况时的声呐围井结构的角点和围井壁进行了变形校核。文中对声呐围井结构的变形过大处采用多种优化方法,综合考虑多方面因素的影响,对比各种优化方法得出最佳的优化方案,旨在为为舰艇的声呐围井结构的设计提供参考。
舰艇系统遭受多次命中时的损伤评估
黄斌, 程智斌, 鄢宏峰
2006, 1(4): 36-40. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.008
摘要:
为对舰艇各系统生命力进行损伤评估,在假定的作战环境中对舰艇系统承受打击的能力进行量化。过去,生命力损伤评估分析主要以一次打击为重点,而多次打击评估尚处于摸索和试验阶段。因此,为了评估舰艇各系统在遭受多次命中时的生命力,通过分析舰艇被多次命中的特点,建立了合理的命中概率的数学模型,总结出了一步转移概率矩阵的数值计算方法,将随机过程中的马尔科夫链应用于多次命中的生命力评估问题,取得了较好的效果。通过举例比较了不同的系统分布在多次命中下的生命力状况,并通过计算机模拟试验验证了该计算方法的可行性和正确性。最后,引入了损伤评估的指标,通过加权的处理,较好地反映系统的生命力状况。
某柴油机基座结构抗冲击计算
吴广明, 梅永娟, 朱新进, 郑新元
2006, 1(4): 41-43,61. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.009
摘要:

利用ANSYS软件建立了某舰船柴油机基座的有限元模型,参照德国军标BV043/85及其他文献所提供的设备冲击谱公式,计算该柴油机基座应承受的垂向冲击载荷,用时间历程法对该柴油机基座进行了抗冲击计算。讨论设备刚性安装和设备弹性安装对基座抗冲击性能,在设备刚性安装的条件下,讨论了基座面板及纵向腹板厚度对基座抗冲击能力的影响。在设备带隔振器安装的情况下,研究隔振器刚度对基座抗冲击应力的变化情况。结果表明,在设备刚性安装的条件下,基座面板厚度对基座整体的抗冲击强度有重要的影响,而设备带隔振器安装显著降低基座在冲击状态下的应力。计算结果为舰船设备基座抗冲击设计打下了基础。

制动带的机械应力场分析
周勇, 向阳, 胡甫才
2006, 1(4): 44-47. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.010
摘要:
随着船舶朝大型化发展,锚机用带式制动器所承受的载荷越来越大,故研究带式制动器制动带工作时的应力情况具有重大的意义。通过MSC.Nastran平台,对带式制动器制动带在起锚工况下某一瞬时进行了线性静力分析,得出制动带的机械应力场分布,同时利用试验手段测取了制动带在此工况下部分特征点的应力值。在此基础上对制动带强度进行了校核,从而为带式制动器进一步合理改进及研究提供参考。
舰船电场隐身技术
郑军林, 陈新刚, 郑春兵, 赵留平
2006, 1(4): 48-51. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.011
摘要:

由于电场探测跟踪技术的发展和电场引信水雷的存在,研究舰船的电场隐身技术具有极其重要的军事意义。介绍了舰船腐蚀防护静电场、轴频电场、工频电场等不同类型舰船电场产生的原因,并阐述了国外为减少舰船电场所采取的防护措施:如利用有限元和边界元的ICCP系统计算机辅助设计,使得在有效保护船体的前提下,舰船的防护电场降至最低;采用电场防护系统及电磁保护结构工艺等措施来尽量消除已形成的舰船电场等。从采用防护措施后舰船电场的减少效果可看出加强舰船电场隐身身技术研究的必要性。

艉扰流板对穿浪双体船阻力影响的试验研究
左文锵, 董文才, 夏翔, 陆文理
2006, 1(4): 52-55. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.012
摘要:

通过两种典型片体线型的穿浪双体船静水阻力模型试验,研究了艉扰流板深度变化对穿浪双体船总阻力、航行纵倾角、船体上抬的影响规律。结果表明:艉扰流板可以调整穿浪双体船的航态,达到有效降低阻力的目的,减阻率可达6%~14%,略优于艉部楔形板的减阻效果,且安装和调整更方便;艉扰流板深度对总阻力的影响较大,深度过小,无减阻效果;过大,会引起高速时船体埋艏和阻力增加,其适宜的深度与艉板宽度之比约为1%~2.5%;艉扰流板减阻效果的获得主要是来源剩余阻力的减少。

中小型舰艇综合导航系统研究
施闻明, 章阳, 高建伟
2006, 1(4): 56--57,66. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.013
摘要:

舰艇航向、位置和姿态等导航信息直接影响舰艇的航行安全以及武备的使用效能。采用信息融合技术研究中小型舰艇综合导航系统,目的是以解决现役中小型舰艇导航设备信息获取分散,没有导航信息综合处理装置的问题,结合姿态传感器,为武备使用提供精确的姿态信息。介绍了中小型舰艇综合导航系统的组成、关键技术、技术优点以及最终达到的战技指标。仿真结果表明,使用该综合导航系统的舰艇在各个方面指标均优于未使用该系统的舰艇,可见该系统可在一定程度上解决现役中小型舰艇装备独立测量、信息精度不高以及无姿态测量信息的问题,该系统可以保证舰艇的航行安全和武备的使用效能,因此具有较好的实用性和较高的军事价值。

对中速艇甲板室设置伸缩接头的思考
陈远汉, 胡要武, 钱伟
2006, 1(4): 58-61. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.014
摘要:

根据国内各舰船规范对舰船甲板室设置伸缩接头的有关规定,回顾并揭示了早期舰船甲板室设置伸缩接头的原因及后来在中速艇上的使用情况。在现有中速艇甲板室结构设计实践和大量实艇使用情况的基础上,运用ANSYS整船计算技术,对某快速巡逻艇实船总纵强度计算结果进行了理论分析。通过分析,在中速艇的主船体采用钢质结构,上层建筑或甲板室用铝质结构的情况下,当总纵弯曲发生时,其铝合金甲板室的总纵弯曲应力远小于钢质主船体的最大总纵弯曲应力,因此,可证明铝合金上层建筑或甲板室的总纵强度一般是没有问题的,可以不设置伸缩接头。

基于永磁同步电机的零航速减摇鳍伺服系统研究
姚绪梁, 张晓飞
2006, 1(4): 62-66. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.015
摘要:
现有的船舶零航速减摇鳍都采用液压伺服系统,但是存在许多缺点。为了克服这些缺点,探索了电伺服系统在零航速减摇鳍上的应用。根据零航速减摇鳍的负载特性和对驱动能量的要求,选择了适合该系统的驱动电机和主电路形式。按照从内环到外环的顺序确定调节器的形式和参数。为了减小负载扰动的影响,设计了适合该系统的非线性PID调节器,并提出了一种实用的参数整定方法。在Matlab平台上对该伺服系统进行仿真,仿真结果表明,系统动态性能良好,完全满足零航速减摇鳍的要求。
电子机柜辐射特性的混合建模分析
黄松高, 宋文武, 易学勤
2006, 1(4): 67-70,75. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.016
摘要:

基于实验数据模型和解析法的混合分析思路,将各类电子电气设备的电磁兼容标准检测数据与基本的电磁辐射等效源,如电流环、电偶极子、磁偶极子等的计算理论进行了有机结合。采用电流环路等效辐射源替代电子机柜的电磁辐射源,采用偶极子辐射原理分析电子机柜辐射特性,结合系统内电磁兼容分析程序(IEMCAP)原理,建立了设备的电磁兼容性(EMC)标准考核数据与偶极子辐射的近似解析法相结合的混合模型,并通过屏蔽室内进行的实验验证证明了本方法的正确性。根据该模型可直接编制成软件并形成评估手段,为有限空间内电子机柜电磁辐射干扰的预测仿真和各种重要舱室内设备的EMC优化布置设计提供了新的思路。

基于APDL的桅杆优化设计
周建侯, 王书文
2006, 1(4): 71-75. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.017
摘要:

利用APDL的程序与宏技术组织管理ANSYS的有限元分析命令,实现参数化建模,施加参数化载荷与求解以及参数化后处理结果的显示,以实现参数化有限元分析全过程。在参数化的分析过程中,可以简单修改其中的参数,达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种设计方案的目的。通过对某舰艇桅杆的优化设计,简要阐述了基于APDL的优化设计的基本概念及设计过程,描述了桁架桅杆的优化设计过程,对优化结果进行了分析。

舰船装置的隐身技术
钟玉湘, 许士华
2006, 1(4): 76-80. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.04.018
摘要:

舰船隐身技术是目前很多国家重点研究的国防高新技术之一。由于舰船隐身设计是一项系统工程,舰船装置的隐身设计必须与总体、结构及动力等专业配合展开,因而其隐身方法和措施的选择有其自身的特点。探讨了舰船装置设计中主要应用的隐身技术,如雷达隐身、红外隐身和声隐身技术的发展、特点及应用现状,并且分别探讨了这些隐身技术的实现途径——外形隐身技术或材料隐身技术,介绍了外形隐身技术的若干方法,并且综述了材料隐身技术的特点和应用范围及存在的问题和研究趋势。