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2014年  第9卷  第6期

《中国舰船研究》2014年第6期目录
《中国舰船研究》编辑部
2014, 9(6): .
摘要:
[1] 张晓东,廖晶静,黄祥钊. 基于事件的舰载机出动回收作业流程建模方法[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):1-7.
[2] 桑德一,赵建军,杨利斌. 航母运动对着舰引导雷达精度的影响[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):8-13. 
[3] 张弩. 水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):14-18,25. 
[4] 程素秋,王树乐,陈高杰. 战斗部远场水下爆炸对舰船冲击损伤评估[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):19-25. 
[5] 孙斌,胡志强,王晋,等. 油轮侧撞损伤后剩余极限强度快速预报方法[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):26-33. 
[6] 莫立新,徐峰,郑绍文. 基于等效截面的复合材料板格弯曲正应力计算方法[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):34-38. 
[7] 刘序辰,彭飞,朱志洁,等. 基于非线性三维直角坐标转换的耐压壳体径向初挠度测量算法[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):39-42,58. 
[8] 肖邵予,汪浩. 某型Fabry-Perot光纤应变计的传感特性试验[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):43-47. 
[9] 杨念,易宏,刘勇. 焊缝对环肋圆柱壳振动声辐射的影响[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):48-52. 
[10] 朱军,唐海敬,黄昆仑. 潜艇极限承载力计算与分析[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):53-58. 
[11] 袭鹏,熊鹰,邱辽原,等. 多桨船舶自航因子数值预报[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):59-64,99. 
[12] 秦业志,阮礽忠. 吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):65-72. 
[13] 刘喜元,谢承利,王丹,等. 舰船细水雾红外隐身技术及其试验研究[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):73-79. 
[14] 王晓峰,王先洲,张志国,等. 考虑重力影响的高压气体吹除改进数理模型和试验对比分析[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):80-86. 
[15] 杨海. 考虑输入受限的水下滑翔机前馈控制设计[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):87-91,99. 
[16] 赵蕊,余琨,郑文成,等. 无人水下航行器分布式运动控制系统设计与仿真验证[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):92-99. 
[17] 吴子瑕. 钢板磁导率变化对船舶感应磁场的影响[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):100-103. 
[18] 喻浩,彭凌,刘自程,等. 异型同步发电机并联运行控制策略数值仿真[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):104-109.
[19] 荀振宇,杨元龙,王兴刚,等. 两种充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):110-114. 
[20] 谢力,魏汝祥,孙胜祥,等. 基于马氏距离的舰船装备修理价格组合预测[J]. 中国舰船研究,2014,9(6):115-119.
基于事件的舰载机出动回收作业流程建模方法
张晓东, 廖晶静, 黄祥钊
2014, 9(6): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.001
摘要:

为构建基于舰载机出动回收作业流程剖面分析规范化的合理逻辑模型,采用IDEF0设计框架及Petri网工具对其进行离散事件建模,搭建工程经验与仿真模型间的桥梁。根据工程经验,依照面向过程的IDEF0设计框架,理清舰载机出动回收作业流程中各组件系统间的信息交互和互操作关系,完成活动模型,以明确该流程中的事件触发规则和顺序, 并根据活动对应变迁、 信息流对应库所的原则, 构建舰载机出动回收作业流程Petri网模型,形成工程研制者及仿真研发者均能接受的舰载机出动回收作业流程逻辑仿真模型,该Petri网模型也可直接应用于舰载机出动回收作业流程离散事件系统的功能仿真。

航母运动对着舰引导雷达精度的影响
桑德一, 赵建军, 杨利斌
2014, 9(6): 8-13. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.002
摘要:

航母的海上运动严重影响着舰引导雷达的测量精度。为排除航母运动的影响, 提高雷达测量精度,分别分析了航母的平移运动和摇摆运动对雷达测量值的影响规律,并建立相应的误差模型。通过选取合适的航母运动参数,仿真航母的摇摆姿态角,进而根据误差模型仿真航母摇摆运动对雷达测量俯仰角和方位角的影响规律。结果表明:着舰引导雷达的方位角误差与航母艏摇角成线性关系,且与纵摇角无关;俯仰角误差与航母纵摇运动高度相关;距离误差不受航母摇摆运动的影响,且与航母平移运动关系不大。

水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法
张弩
2014, 9(6): 14-18,25. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.003
摘要:

水下爆炸中的气泡脉动载荷会造成舰船的鞭状运动,对其总纵强度产生很大威胁,是战争中造成船体总体毁伤与丧失生命力的主要原因之一。基于势流理论,推导并建立船体梁气泡弯矩的理论与计算方法,同时综合考虑气泡弯矩、船体静水弯矩、波浪弯矩及砰击弯矩等其他影响因素,建立一套完整的气泡作用下船体梁总纵强度估算方法。通过算例,校核典型工况下多种弯矩同时作用时船体梁的总纵强度。计算结果表明,气泡脉动载荷产生的总纵弯矩具有周期性鞭振特性,且数值大于其他弯矩。在评估舰船总纵强度与生命力时,应充分考虑气泡脉动载荷的影响。

战斗部远场水下爆炸对舰船冲击损伤评估
程素秋, 王树乐, 陈高杰
2014, 9(6): 19-25. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.004
摘要:

利用128核并行计算版ABAQUS软件对爆破型战斗部由远至近攻击舰船的5个工况进行数值模拟,给出主甲板、内底和底龙骨等重要部位的加速度响应,分析冲击因子为0.24~0.78时加速度响应的变化规律。利用实船爆炸试验测量结果对所用仿真算法进行对比验证,并提出采用相对加速度冲击因子的表征参数来评价战斗部远场水下爆炸对靶船的冲击损伤效果。研究成果可为爆破型战斗部毁伤能力评估及舰船结构抗冲击性能评估提供参考。

油轮侧撞损伤后剩余极限强度快速预报方法
孙斌, 胡志强, 王晋, 阳松
2014, 9(6): 26-33. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.005
摘要:
油轮舷侧的损伤情况与撞击船舶舷侧的球鼻艏形状关系密切,在油轮船体剩余极限强度预报中,不宜简单地将撞击区域完全视为破损失效。针对带球鼻艏船舶撞击油轮舷侧的3种典型碰撞场景,运用塑性力学原理,通过解析方法获得舷侧的具体损伤情况;然后通过解析方法计算得到破损后船体梁的极限强度。极限强度解析计算方法的准确性通过与3种箱型梁极限强度实验值的比较来进行验证。研究结果表明,所提出的方法对船侧损伤情况考虑周全,可以针对油轮船侧遭受带球鼻艏船舶撞击后的剩余极限强度进行快速、准确的预报。
基于等效截面的复合材料板格弯曲正应力计算方法
莫立新, 徐峰, 郑绍文
2014, 9(6): 34-38. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.006
摘要:

复合材料板格作为复合材料基本板架结构力学性能的最小分析单元,是由不同厚度、不同材料和不同铺设角度的单层板叠合而成。利用材料力学理论和经典复合材料层合板理论,推导一般情况下的复合材料板格中性轴位置控制方程,并采用等效截面方法,提出复合材料板格各单层弯曲正应力的计算公式。复合材料板格各单层的最大正应力由模量比和距中性轴位置共同决定。此公式形式上和各向同性材料弯曲正应力的计算公式一致,从而将弯曲正应力计算公式由各向同性材料扩展到各向异性材料,为掌握复合材料板架结构应力水平提供方便。此公式形式简洁,便于工程应用。

基于非线性三维直角坐标转换的耐压壳体径向初挠度测量算法
刘序辰, 彭飞, 朱志洁, 李宁
2014, 9(6): 39-42,58. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.007
摘要:
针对传统的bursa 七参数坐标转换模型不适合大旋转角度测量、过于依赖初值等问题,提出一种适合潜艇耐压壳体径向初挠度测量的基于六参数的非线性三维直角坐标转换模型计算方法。首先,在坐标转换的完整公式基础上推导出六参数模型公式。随后,利用改进的高斯—牛顿法对解算过程进行优化。最后,通过MATLAB程序将算法实现,代入工程实测数据和仿真数据,从解算精度和稳定性两方面与传统bursa模型进行对比,验证了算法的可行性与正确性。
某型Fabry-Perot光纤应变计的传感特性试验
肖邵予, 汪浩
2014, 9(6): 43-47. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.008
摘要:

光纤应变传感技术在国外已广泛应用于船体结构健康监测之中,而在国内鲜有工程实际应用的尝试,究其原因,光纤传感器的结构封装是影响光纤传感技术工程化应用的重要因素。针对某船体结构应力监测系统原理样机所选型的Fabry-Perot光纤应变计,介绍其测量原理,建立封装结构试验模型,并对该结构开展了静态应变传感特性、动态应变传感特性以及温度特性的试验研究。分析结果表明,该型光纤应变计静态、动态应变测量结果与基于电阻应变片的电测法结果偏差小于2%,从而验证了光纤应变计测量数据的准确性。同时,应变—温度的关系曲线也表现出良好的一致性和线性,这表明该型光纤应变计的封装结构能满足舰船温度环境条件。

焊缝对环肋圆柱壳振动声辐射的影响
杨念, 易宏, 刘勇
2014, 9(6): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.009
摘要:
将结构固有频率作为中间变量,研究焊接残余应力、结构固有频率和结构声辐射特性之间的关系。首先,分析焊接残余应力与结构固有频率之间的关系,并通过实验进行验证,结果显示焊接残余应力使结构固有频率发生了显著改变。然后,对固有频率—声辐射功率的灵敏度进行理论推导,并运用有限元法结合边界元法建立数值模型,计算该模型在指定范围内的固有频率—声辐射功率灵敏度,结果证明结构声辐射功率会随着固有频率的变化而发生显著变化。最后,综合分析焊接残余应力与结构声辐射之间的关系。结果表明,研究复杂结构的振动声辐射等动力学特性时,焊接残余应力是不能忽视的影响因素。
潜艇极限承载力计算与分析
朱军, 唐海敬, 黄昆仑
2014, 9(6): 53-58. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.010
摘要:
潜艇承载力是指抵抗静力载荷的能力,同时也是其动力抗沉能力大小的一个侧面。采用潜艇垂直面操纵性运动方程,考虑潜艇纵向水动力的平衡,将螺旋桨推力分解成系泊状态的推力和相对系泊状态减少的推力,导出潜艇承载力计算的动力学方程和承载力平衡方程。然后基于承载力平衡方程,提出潜艇极限承载力的4个衡准,并导出衡准参数的计算解析表达式。计算分析表明:螺旋桨是衡量潜艇承载力的重要因素,衡准参数能清晰地表征潜艇极限承载能力的大小,衡准参数的解析表达式可为承载力设计提供依据。
多桨船舶自航因子数值预报
袭鹏, 熊鹰, 邱辽原, 王展智
2014, 9(6): 59-64,99. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.011
摘要:
以某四桨水面船舶为研究对象,基于RANS方法和滑移网格技术,建立船、附体和螺旋桨整体计算模型,并运用小范围改变螺旋桨转速的方法和前后桨分别计算的方法预报该船的自航因子。结果表明:四桨船舶内、外桨的自航因子并不相等,内后桨的实效伴流分数和推力减额分数均比外前桨的大;提出的方法计算结果可靠,能够体现四桨船舶自航因子的差异性,并且符合推力减额与伴流关系的一般规律,可为多桨船舶的自航试验提供依据。
吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究
秦业志, 阮礽忠
2014, 9(6): 65-72. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.012
摘要:

在国内,吊舱推进器的设计还处于理论起步阶段,尤其是吊舱推进器螺旋桨,其设计方法尚未成熟,而螺旋桨的设计对于整个推进系统推进性能的影响又尤为关键,关系到船—机—桨匹配的综合推进性能。为此,采用常规螺旋桨敞水特性图谱等效设计POD螺旋桨参数的方法对吊舱推进器螺旋桨进行设计,分析吊舱式推进船舶船—机—桨的匹配性能。为了提高设计效率及优化推进系统的推进性能,针对吊舱式电力推进船舶,采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数,同时基于LabVIEW图形化编程语言开发船—机—桨匹配数值分析软件以对设计参数进行静态匹配计算,并与母船的推进效率进行对比,选取最优化的螺旋桨参数作为POD螺旋桨参数,以优化推进效率。研究结果表明:采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数的方案,同时结合开发的船—机—桨匹配数值仿真分析平台,可以方便、快捷地对吊舱式推进船舶进行船—机—桨匹配分析计算比较,提高推进性能。

舰船细水雾红外隐身技术及其试验研究
刘喜元, 谢承利, 王丹, 刘银水, 王良武
2014, 9(6): 73-79. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.013
摘要:

在物体表面喷洒水雾是有效降低红外辐射强度的途径,利用细水雾粒子的吸收、散射、水膜覆盖作用,可以有效衰减红外辐射强度。细水雾特有的相变和水膜流动特性已在工程中逐步得到应用。通过介绍舰船细水雾红外隐身技术的原理、国内外研究现状,讨论细水雾的分类、产生的原理以及常见的几种雾化喷嘴,并在此基础上定性分析雾滴粒径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度等对隐身效果的影响。试验研究表明:细水雾的雾滴直径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度对物体表面的红外遮蔽和降低影响较大;不同结构型式的喷嘴其雾滴粒径、雾滴浓度、水雾厚度、水膜厚度和水流速度等差别很大,对降低红外辐射的效果也各不相同;虽然供水压力和流量对水雾的形成有影响,但对低压细水雾而言,当压力和流量达到一定值时,细水雾对降低红外辐射强度的作用并不明显。

考虑重力影响的高压气体吹除改进数理模型和试验对比分析
王晓峰, 王先洲, 张志国, 冯大奎
2014, 9(6): 80-86. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.014
摘要:
考虑重力对吹除过程的影响,改进现有压载水舱高压气体吹除数理模型,并对原始数理模型与改进数理模型进行差异对比。通过高压气体吹除系统的模型试验,验证改进数理模型的可靠性。最后,使用改进的数理模型对影响吹除效率的因素进行分析。结果表明:在吹除系统中,当流水孔面积达到一定值时,可能出现流水孔面积增大,但流水孔的水的质量流量几乎不变的情况;当等效喷管喉部直径足够大时,高压吹除的速率与等效喷管喉部直径关系较小。
考虑输入受限的水下滑翔机前馈控制设计
杨海
2014, 9(6): 87-91,99. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.015
摘要:

自主式水下滑翔机是一类浮力驱动的无人装备,其控制系统对滑翔机的功能实现至关重要。考虑控制输入受限,以具有不稳定内部动态的水下滑翔机动力学系统为对象,构造前馈控制算法。这种前馈控制方法将有限时间间隔内的转换控制任务视为两点边界值问题,并将输入受限直接并入两点边界值问题中求解。仿真结果表明,在输入受限的情况下,所设计的控制系统能对水下滑翔机进行有效控制,为不稳定的内部动态求出有界的、因果的解。在控制输入无约束和控制输入受限的情况下,各状态变量的变化趋势相同,只是控制过程中各状态变量的幅度变化有所差异。

无人水下航行器分布式运动控制系统设计与仿真验证
赵蕊, 余琨, 郑文成, 向先波
2014, 9(6): 92-99. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.016
摘要:

针对传统采用RS422通信的集中式管理中心任务过重、可靠性差、抗干扰能力差等缺点,设计开发一种基于CAN总线的无人水下航行器分布式控制系统。与传统的集中式控制系统相比,该控制系统可以更容易地接入功能模块且无须对现有硬件进行重新设计,具有很好的可扩展性,并充分考虑了该航行器的安全性及可靠性问题。首先, 给出分布式控制系统的构建方案,再针对核心PC104控制管理中心给出主要控制模型方法,随后通过建立空间运动方程, 完成对控制系统的模型建设和控制器软硬件设计工作,并通过实验室数字仿真和半实物仿真进行验证。结果表明,该控制系统具有性能稳定、传输效率高等特点,能够满足无人水下航行器的使用要求。

钢板磁导率变化对船舶感应磁场的影响
吴子瑕
2014, 9(6): 100-103. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.017
摘要:

船舶用钢由于受焊接和切割等热处理及加工工艺的不同,磁导率会发生较大变化,导致舰船磁场也发生改变。在电磁理论的基础上,通过舰船磁场数字仿真计算,研究钢板磁导率变化对船舶感应磁场特性权重的影响,分析舰船磁场的变化范围,并通过磁性物理船模试验进行验证。结果表明,当钢板磁导率变化范围为20%时,船舶感应磁场各分量特征曲线总体趋势保持不变,但其磁场幅值发生较大变化,其中纵向磁化磁场变化19.3%,横向磁化磁场变化17.1%,垂向磁化磁场变化16.2%。

异型同步发电机并联运行控制策略数值仿真
喻浩, 彭凌, 刘自程, 鹿婷
2014, 9(6): 104-109. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.018
摘要:

异型同步发电机的并联稳定运行是船舶电力系统发展中遇到的新问题。研究同步发电机投入并联运行的条件,并以此为基础设计并联运行的控制策略,然后利用调速器下垂的特性实现同步发电机间的有功功率分配,利用自动调压装置下垂的特性实现同步发电机间的无功功率分配。最后,在MATLAB/Simulink中建立异型同步发电机并联运行的仿真模型,并对并联控制策略进行验证。仿真结果表明:在发电机的并车过程中,冲击电流得到了有效控制;在并联运行中,发电机的有功功率和无功功率实现了预期的合理分配。

两种充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟
荀振宇, 杨元龙, 王兴刚, 程小亮, 张晓滨
2014, 9(6): 110-114. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.019
摘要:

为给船舶蒸汽动力系统设计提供技术支撑,采用考虑蒸发和冷凝的热相变模型描述蒸汽蓄热器汽、液两相的热质传递规律,并结合缓慢充汽和快速充汽计算边界条件,基于CFX实现不同充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟。计算结果表明:在缓慢充汽起始阶段,船用蒸汽蓄热器水位波动大,最终水位保持平稳且略有升高;缓慢充汽过程中,船用蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律; 在快速充汽过程中,蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律,计算结果与试验数据基本吻合。

基于马氏距离的舰船装备修理价格组合预测
谢力, 魏汝祥, 孙胜祥, 尚凡葵
2014, 9(6): 115-119. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.020
摘要:
为更加准确地确定舰船装备全寿命费用,提高装备经费的使用效益,针对我国舰船装备修理价格影响因素多、不确定性大的特点,提出采用组合预测方法对其进行预测建模;针对基于欧氏距离的组合预测方法不能处理用于组合的单项预测模型之间的相关性问题,提出采用马氏距离作为建模基础,建立基于马氏距离的舰船装备修理价格组合预测模型。应用结果显示,基于马氏距离的组合预测要比基于欧氏距离的组合预测以及各单项预测具有更好的稳定性,预测风险更小。
《中国舰船研究》2014年(第9卷)总目次
《中国舰船研究》编辑部
2014, 9(6): 120-122. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.06.021
摘要:
基于事件的舰载机出动回收作业流程建模方法…张晓东, 廖晶静, 黄祥钊(1)
航母运动对着舰引导雷达精度的影响…桑德一, 赵建军, 杨利斌(8)
水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法…张弩(14)
战斗部远场水下爆炸对舰船冲击损伤评估…程素秋, 王树乐, 陈高杰(19)
油轮侧撞损伤后剩余极限强度快速预报方法…孙斌, 胡志强, 王晋, 阳松(26)
基于等效截面的复合材料板格弯曲正应力计算方法…莫立新, 徐峰, 郑绍文(34)
基于非线性三维直角坐标转换的耐压壳体径向初挠度测量算法…刘序辰,彭飞,朱志洁,李宁(39)
某型Fabry-Perot光纤应变计的传感特性试验…肖邵予, 汪浩(43)
焊缝对环肋圆柱壳振动声辐射的影响…杨念, 易宏, 刘勇(48)
潜艇极限承载力计算与分析…朱军, 唐海敬, 黄昆仑(53)
多桨船舶自航因子数值预报…袭鹏,熊鹰,邱辽原,王展智(59)
吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究…秦业志, 阮礽忠(65)
舰船细水雾红外隐身技术及其试验研究…刘喜元, 谢承利, 王丹, 刘银水, 王良武(73)
考虑重力影响的高压气体吹除改进数理模型和试验对比分析
… 王晓峰, 王先洲, 张志国, 冯大奎(80)
考虑输入受限的水下滑翔机前馈控制设计…杨海(87)
无人水下航行器分布式运动控制系统设计与仿真验证…赵蕊, 余琨, 郑文成, 向先波(92)
钢板磁导率变化对船舶感应磁场的影响…吴子瑕(100)
异型同步发电机并联运行控制策略数值仿真…喻浩, 彭凌, 刘自程, 鹿婷(104)
两种充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟
… 荀振宇, 杨元龙, 王兴刚, 程小亮, 张晓滨(110)
基于马氏距离的舰船装备修理价格组合预测…谢力, 魏汝祥, 孙胜祥, 尚凡葵(115)
《中国舰船研究》2014年(第9卷)总目次…(120)