2020年 第15卷 第3期
2020, 15(3): .
摘要:
[1] 一种基于双模型的低成本多AUV协同定位方法…徐博，李盛新，张奂（1）[2] 基于FTO的船舶分布式编队的有限时间控制方法…余玲玲，王欣，李丽，黄蔚，付明玉（8）[3] 基于改进RRT算法的无人艇编队路径规划技术…欧阳子路，王鸿东，黄一，杨楷文，易宏（18）[4] 船舶参数横摇数值计算与力学机理分析…朱军，朱韬，王智宇，夏齐强，黄昆仑，葛义军（25）[5] 瘫船稳性横摇周期计算方法讨论分析…马坤，梅树猛，于津钊（32）[6] 规则波中无人艇回收的水动力性能分析…冯大奎，占进，严军，孙月，王先洲（38）[7] 船舶月池的阻力与流场特性及其改进型式…詹星宇，毛筱菲（45）[8] 高速船型融合特型球鼻艏的多方案优化设计…陆超，崔敬玉，孟凡华，余克涛（54）[9] 高性能舵的发展及技术现状…黎峰，胡红斌，李邦华，蒋曙晖（61）[10] 螺旋桨低频振动声辐射特性研究——水母模态…吴崇建，王春旭，陈志刚，杜堃，雷智洋（75）[11] 基于代理模型的水下结构物基座阻抗特性快速预报…夏志，刘均，程远胜（81）[12] 非周期系统的局域化现象研究…李宗威，纪刚，周其斗（88）[13] SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声计算分析…刘哲，吴帅，李广（95）[14] 弹性螺旋桨流固耦合振动特性分析…谈宇航，彭伟才（102）[15] 环壳过渡对潜艇锥-锥连接结构强度和稳定性的影响…荆腾，吴梵，张二，张宇晨（111）[16] 三体船屈服强度的可靠性研究…周渝航，冯国庆，张旭辉（117）[17] 基于改进AK-MCS法的船舶板架极限强度可靠性分析…罗文俊，王德禹（123）[18] 基于随机森林的离心泵滚动轴承故障诊断…周海军，王超伟，周国敬，周博（129）[19] 基于深度信念网络的船舶柴油机智能故障诊断…仲国强，贾宝柱，肖峰，王怀宇（136）[20] 船用推力轴承整体减振系统振动传递特性研究…胡泽超，徐伟，李正民（143）[21] 一种雷达罩通风方式的仿真分析及试验验证…陈红超，邵飞，李栋，林芃（149）[22] X舵潜艇空间旋回运动控制系统设计…夏极，黄斌（155）[23] 基于遗传算法的多模式推力分配策略模拟分析…赵伟，刘焕卫（161）[24] 基于多目标优化算法的船舶微电网重构…苏丽，王锡淮，肖健梅（169）[25] 基于双CPU的双以太网与双RS-422交互通信技术…何凯彦，李维波，许智豪，徐聪，李巍（177）
[1] 一种基于双模型的低成本多AUV协同定位方法…徐博，李盛新，张奂（1）[2] 基于FTO的船舶分布式编队的有限时间控制方法…余玲玲，王欣，李丽，黄蔚，付明玉（8）[3] 基于改进RRT算法的无人艇编队路径规划技术…欧阳子路，王鸿东，黄一，杨楷文，易宏（18）[4] 船舶参数横摇数值计算与力学机理分析…朱军，朱韬，王智宇，夏齐强，黄昆仑，葛义军（25）[5] 瘫船稳性横摇周期计算方法讨论分析…马坤，梅树猛，于津钊（32）[6] 规则波中无人艇回收的水动力性能分析…冯大奎，占进，严军，孙月，王先洲（38）[7] 船舶月池的阻力与流场特性及其改进型式…詹星宇，毛筱菲（45）[8] 高速船型融合特型球鼻艏的多方案优化设计…陆超，崔敬玉，孟凡华，余克涛（54）[9] 高性能舵的发展及技术现状…黎峰，胡红斌，李邦华，蒋曙晖（61）[10] 螺旋桨低频振动声辐射特性研究——水母模态…吴崇建，王春旭，陈志刚，杜堃，雷智洋（75）[11] 基于代理模型的水下结构物基座阻抗特性快速预报…夏志，刘均，程远胜（81）[12] 非周期系统的局域化现象研究…李宗威，纪刚，周其斗（88）[13] SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声计算分析…刘哲，吴帅，李广（95）[14] 弹性螺旋桨流固耦合振动特性分析…谈宇航，彭伟才（102）[15] 环壳过渡对潜艇锥-锥连接结构强度和稳定性的影响…荆腾，吴梵，张二，张宇晨（111）[16] 三体船屈服强度的可靠性研究…周渝航，冯国庆，张旭辉（117）[17] 基于改进AK-MCS法的船舶板架极限强度可靠性分析…罗文俊，王德禹（123）[18] 基于随机森林的离心泵滚动轴承故障诊断…周海军，王超伟，周国敬，周博（129）[19] 基于深度信念网络的船舶柴油机智能故障诊断…仲国强，贾宝柱，肖峰，王怀宇（136）[20] 船用推力轴承整体减振系统振动传递特性研究…胡泽超，徐伟，李正民（143）[21] 一种雷达罩通风方式的仿真分析及试验验证…陈红超，邵飞，李栋，林芃（149）[22] X舵潜艇空间旋回运动控制系统设计…夏极，黄斌（155）[23] 基于遗传算法的多模式推力分配策略模拟分析…赵伟，刘焕卫（161）[24] 基于多目标优化算法的船舶微电网重构…苏丽，王锡淮，肖健梅（169）[25] 基于双CPU的双以太网与双RS-422交互通信技术…何凯彦，李维波，许智豪，徐聪，李巍（177）
2020, 15(3): 1-7.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01636
摘要:
目的 针对多自主水下航行器(AUV)上装备的惯性导航系统(INS)和多普勒速度计程仪(DVL)失效或未配备的情况，结合传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)估计，提出一种基于双模型的协同定位方法。 方法 建立相对运动模型和双领航状态空间模型，通过水声通信，利用相对运动模型估计跟随AUV的速度信息，再应用双领航模式的多AUV协同定位状态空间模型，进一步提高协同定位系统的鲁棒性和准确性，利用海试数据进行半实物仿真验证。 结果 结果表明，基于双模型的主从式多AUV协同定位方法，能够在跟随AUV上没有INS和DVL的情况下，实时估计跟随AUV的位置。 结论 该方法能够保障协同定位系统定位精度在允许的范围内，降低多AUV协同定位系统的成本。
2020, 15(3): 8-17, 37.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01708
摘要:
目的 由于速度测量值不可直接使用，因此针对有界环境干扰下的船舶编队控制问题，提出一种基于有限时间观测器（FTO）分布式编队的有限时间控制方法。 方法 首先，仅根据船舶的位置信息，设计一种FTO以观测其速度状态；然后，在领航信息仅局部已知的通信结构下，利用观测值和齐次法设计多船分布式编队的有限时间控制律，实现多艘船舶在有限时间内跟踪期望航迹并同时保持期望队形；最后，根据齐次性理论和李雅普诺夫稳定性判据，证明整个闭环系统的误差信号在有限时间内收敛。 结果 仿真结果验证了所提出的有限时间编队控制方法相比于传统渐近收敛的编队控制方法，可以为多船编队提供更快的收敛速度、更高的控制精度以及更强的抗干扰能力。 结论 研究结果可为多船编队的控制提供借鉴。
2020, 15(3): 18-24.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01639
摘要:
目的 为了解决无人艇编队在智能航行时全局路径规划与局部自主避碰问题，提出基于改进快速搜索随机树(RRT)算法的无人艇编队路径规划技术。 方法 针对无人艇编队形状稳定问题，在RRT算法扩展环节提出一种非严格保形修正向量与非严格保形控制圆区域，使搜索树有朝着严格保形坐标点生长的趋势；针对突发障碍物与非严格保形规划点碰撞问题，在RRT算法碰撞检测环节提出可调节避碰圆区域与障碍物修正向量，使无人艇安全避碰并最大程度地保持队形稳定。 结果 结果显示，无人艇编队在该算法作用下表现出了良好的保形性能，并能对突发障碍物进行有效的避碰。 结论 该算法效能高、稳定性强、路径规划质量高，在实际工程应用中具有重要的意义。
2020, 15(3): 25-31.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01618
摘要:
目的 参数横摇是船舶在波浪中的特殊失稳现象，现有研究认为，波浪经过船体时稳性参数的变化是激发船体横摇的主要原因，但其力学机理并不明确。 方法 首先，基于惯性坐标下的垂荡和纵摇耦合运动方程，以及船体坐标下的横摇运动方程，建立垂荡、纵摇和横摇的混合动力学模型；然后采用所提出的摇荡耦合切片计算方法，数值计算船舶参数横摇运动，分析数值计算的横摇运动规律，并基于能量原理提出发生参数横摇的衡准。 结果 研究结果表明，船舶发生参数横摇的力学机理是，在横摇角增大过程中回复力矩系数吸收的能量小于横摇角减小过程中回复力矩释放的能量；发生参数横摇的衡准是，回复力矩系数一阶谐波分量的相位角位于[0，π]内。 结论 明确参数横摇力学机理有助于深入认识参数横摇失稳模式的物理本质，提出的参数横摇衡准对于船舶第2代完整稳性衡准的制定具有参考意义。
2020, 15(3): 32-37.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01574
摘要:
目的 国际海事组织(IMO)对第2代完整稳性衡准的制定工作正处于不断推进与完善阶段，其中，瘫船稳性第1，2层薄弱性评估方法因是基于不同的原理制定，故样船评估结果的一致性问题较为明显，需进一步讨论分析评估方法的准确性。 方法 横摇周期是影响评估结果的主要因素。首先，基于船舶运动微分方程，对使用现有横摇周期计算方法进行评估存在的问题予以分析讨论；然后，将SDC 5/6/8标准中的横摇周期计算方法运用到瘫船稳性第1层薄弱性衡准中，编写程序；最后，选取24艘样船72种载况，采用现有方法和修正方法对计算结果进行对比分析 结果 结果表明，对于非线性特征明显的船舶，使用该横摇周期计算方法进行薄弱性评估，可以得到更加准确的结果。 结论 建议使用基于非线性的横摇周期计算方法进行薄弱性评估以及后续操作限制的制定。
2020, 15(3): 38-44.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01595
摘要:
目的 小艇回收过程是典型的多体相互干扰的动力学问题，纵向滑道回收是常用的回收方式，小艇在大船尾流中快速运动冲向艉部捕捉装置时，受到大船的尾流影响，可能会出现倾覆的危险。 方法 采用粘性流数值波浪水池、重叠网格和六自由度运动等技术，以DTMB 5415为母船，模拟Fridsma型无人滑行艇(以下简称无人艇)快速接近母船过程中的干扰运动。计算分析无人艇在波浪中的运动特性，在此基础上开展波浪中小艇在大船尾流中的运动仿真。 结果 计算结果与试验结果的比较表明计算方法可靠。仿真计算结果表明小艇受大船尾流的影响较为明显。 结论 当小艇运动方向不在大船尾流正中心时，小艇的纵倾和横摇会受到显著影响，最终导致倾覆现象的发生。
2020, 15(3): 45-53, 101.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01594
摘要:
目的 月池是一种从甲板至船底的贯穿船体的开口结构。船舶航行时，月池内流体的复杂流动会给阻力性能带来严重影响。 方法 采用计算流体动力学（CFD）方法对带月池船舶的静水阻力及月池流场进行数值模拟，并对阶梯型与切角型这2种典型月池改进型式的阻力性能进行验证。 结果 结果显示，月池的设置使得船舶总阻力增幅达50.88%，产生的月池阻力与压差阻力的大幅增加值接近，阶梯型和切角型月池对月池增阻的最大降低幅度分别可达80%和40%。流动细节详细呈现了流场内的漩涡运动过程、月池引起阻力增加的规律以及改进型式月池对月池增阻的改善机理。 结论 月池引起的阻力变化与流场内的周期性漩涡运动密切相关，并随航速变化有所差异。阶梯型月池增加了流体运动的阻尼，切角型月池缓解了漩涡对后池壁的强烈作用，能够较好地降低月池引起的增阻。
2020, 15(3): 54-60.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01556
摘要:
目的 为满足某特殊用途舰船的功能需求，需在艏部加装大型球鼻艏作为特种设备的载体。为克服大型球鼻艏作为特型附体给舰船快速性带来的不利影响，对高速船型融合特型球鼻艏的船型方案进行优化设计。 方法 采用逐步趋近分析方法，对该船型及附体进行多方案对比分析，利用数值模拟的方式优选阻力性能好的船型，并通过模型试验进行验证。 结果 结果表明，最终优化形成的圆舭型融合圆柱形球艏船型是满足布置需求且快速性能兼优的船型。 结论 在相同计算条件下，数值模拟能够较精准地预报各船型方案间的阻力差别，所提出的多方案优化设计方法是优化船型行之有效的方法。
2020, 15(3): 61-74.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01504
摘要:
舵的性能与船舶性能密切相关，高性能舵的应用对提升船舶操纵性和快速性有着重要意义。从效能、效率及空泡性能这3个方面对高性能舵的发展和技术现状进行综述，分析4种高效能技术、3种高效率技术、3种效能与效率综合优化技术以及3种抗空化技术的作用机理及其性能优缺点，提出针对不同船型特点的高性能舵设计方案。通过综述揭示：舵的效能和效率是相互制约的两个方面；对舵的效能和效率进行综合优化，已逐渐成为舵设计技术发展的重要方向；高航速船舶应关注压力分布、端部分离和间隙流动对舵空泡性能的影响。基于研究现状提出了高性能舵未来发展的技术趋势。对高性能舵技术的分析和展望可为未来高性能舵的开发设计提供思路和参考。
舵的性能与船舶性能密切相关，高性能舵的应用对提升船舶操纵性和快速性有着重要意义。从效能、效率及空泡性能这3个方面对高性能舵的发展和技术现状进行综述，分析4种高效能技术、3种高效率技术、3种效能与效率综合优化技术以及3种抗空化技术的作用机理及其性能优缺点，提出针对不同船型特点的高性能舵设计方案。通过综述揭示：舵的效能和效率是相互制约的两个方面；对舵的效能和效率进行综合优化，已逐渐成为舵设计技术发展的重要方向；高航速船舶应关注压力分布、端部分离和间隙流动对舵空泡性能的影响。基于研究现状提出了高性能舵未来发展的技术趋势。对高性能舵技术的分析和展望可为未来高性能舵的开发设计提供思路和参考。
2020, 15(3): 75-80.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01960
摘要:
目的 发现了一种螺旋桨噪声新成分——螺旋桨低频弹性被激发而形成的声辐射，特别是桨叶同相模态被激发引起的强烈声辐射，我们称之为"水母模态"，由其激发诱导的推进器轴系艇体系统低频窄带声辐射，并称为"水母效应"。为揭示其形成机理，开展螺旋桨低频固有振动特性研究。 方法 基于精细网格有限元方法分析螺旋桨的模态特征，得到空气和水介质中螺旋桨模态特性以及桨叶失谐对模态特性的影响规律；引用循环对称结构振动理论，对数值计算结果予以进一步验证。 结果 结果表明，在空气和水介质中，螺旋桨振动模态具有分组特征以及组内呈现出单频、重频模态的特征；桨叶失谐对重频模态影响较大而对单频模态/振型影响较小；精细化有限元计算结果与循环对称结构理论分析一致。 结论 本研究揭示了螺旋桨的低频模态特性，为螺旋桨低频噪声机理分析和控制提供了理论支撑，具有理论和工程应用价值。
2020, 15(3): 81-87.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01536
摘要:
目的 基座结构的阻抗值直接影响水下结构物的隐蔽性能，通常借助有限元仿真获得基座阻抗特性。直接将阻抗有限元分析嵌套在基座优化设计中过于耗时，不利于优化设计，探究采用代理模型的方式直接拟合参数输入-阻抗输出的映射关系，取代有限元仿真，提高优化设计效率。 方法 选取水下结构物典型平台基座结构作为研究对象，首先计算分析其阻抗特性，然后分别通过4种常用代理模型（SVR，BPNN，RBF和Kriging）构造阻抗预报代理模型，对比分析其拟合精度。在此基础上，结合阻抗频响函数特性和工程实际，提出针对性的数据前处理方法，定量评估数据前处理方法对代理模型预报精度的提升效果。 结果 不同的代理模型在拟合平台基座阻抗特性精度上存在差异，其中Kriging代理模型在决定系数、标准化均方根误差和标准化最大绝对误差3项评价指标上均取得了最好的结果。基于前处理数据构建的代理模型与初始代理模型相比，标准化均方根误差和标准化最大绝对误差分别减小了9.80%和15.43%。 结论 Kriging代理模型对于拟合基座参数输入-阻抗输出的映射关系具备较好的适用性，提出的阻抗数据前处理方法可以进一步提高代理模型的预测精度。
2020, 15(3): 88-94.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01591
摘要:
目的 结构非周期性产生的局域化效应可通过局域化因子定量描述，为研究其产生机理及具体表达式，需查明局域化因子的变化规律。 方法 从波动分析角度出发，分析周期结构通频带和止频带的产生原理，对比研究周期结构与非周期结构不同的传递特性。基于Furstenberg定理，给出非周期局域化因子的数学表达式。以弹簧质量链模型为实例，导出相应周期系统的通频带和止频带以及非周期系统的局域化因子数学表示式，以此研究局域化因子随频率的变化规律。基于蒙特卡罗方法的数值仿真，验证相关结论的正确性。 结果 结果表明，局域化程度与导致周期结构成为非周期结构的扰动方差相关；局域化因子具有随机分布特性，但随着单元数量的增加而向极限逼近，且极限值可预报。 结论 研究结果有助于理解一般非周期结构的振动局域化现象，并对指导工程振动控制具有一定的参考作用。
2020, 15(3): 95-101.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01625
摘要:
目的 研究小水线面双体船（SWATH船）螺旋桨脉动压力激励艉部引起的辐射噪声。 方法 由于通常的载荷施加方式与实际情况差别较大，2个螺旋桨之间相互影响，因此建立某SWATH船全船声固耦合计算模型，采用船模试验结果对脉动压力引起的辐射噪声进行计算，定量分析不同载荷施加方式和2个螺旋桨激励力之间相位差的影响。 结果 结果表明：不同载荷施加方式对辐射噪声的影响非常显著，相对于实际的载荷分布，采用集中力或均布力等常规方式得到的计算结果偏大，其中施加集中力时计算结果最大。双桨激励力之间的相位差对辐射噪声也有明显影响，双桨同相时辐射噪声最大，并随着相位差增大而逐渐减小，双桨反相时噪声最小。 结论 所做研究可为SWATH船螺旋桨脉动压力引起的辐射噪声预报和控制提供参考。
2020, 15(3): 102-110.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01540
摘要:
目的 研究弹性螺旋桨在水流中的振动响应特性。 方法 基于CFD/FEM流固耦合方法，利用Work-bench平台中的ANSYS-CFX模块对螺旋桨进行双向流固耦合水动力求解，分析弹性螺旋桨变形及应力应变响应特性；考虑到流固耦合对固有特性的影响，利用ACT_Acoustic模块计算桨叶湿模态，结合弹性螺旋桨固有特性和流固耦合水动力结果进行弹性螺旋桨频谱分析。 结果 流固耦合水动力结果相较不考虑流固耦合的定常计算结果更接近试验回归曲线；与干模态相比，弹性螺旋桨前5阶湿模态固有频率减小19%~37%，且四阶和五阶干湿模态振型存在交错情况。频谱分析结果表明，水动力轴向推力和扭矩是弹性螺旋桨在流场中振动响应的主要影响因素，且主要引起弹性螺旋桨的一阶湿模态悬臂振动；桨叶面上，从叶梢处到导边和叶中部分，再到随边部分，最后到叶根处，结构响应逐渐降低。 结论 所做研究可为弹性螺旋桨流固耦合计算分析提供方法途径，也为螺旋桨流固耦合振动噪声分析打下了一定基础。
2020, 15(3): 111-116, 122.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01600
摘要:
目的 为解决潜艇耐压结构中两个不同锥角的圆锥壳结合处的应力集中问题，提出一种锥-环-锥新型结构形式，并探讨该连接结构的影响、锥-环-锥结构的可行性和适用的锥角范围。 方法 运用ANSYS有限元软件建立系列不同锥角的加肋锥-环-锥与锥-锥结构模型，以得到上述2种不同锥角的结构过渡段的典型应力、舱段弹性稳定性情况。通过对比分析，得出环壳过渡对不同锥角下的锥-锥结构力学性能的影响规律。 结果 结果表明，左、右锥壳锥角差值越大，通过环壳降低峰值应力的作用更大，当两侧锥角差值大小γ1-γ2 < 10°时，使用环壳过渡的作用较小；半径较大一侧锥角较小时，锥-环-锥与锥-锥结构的失稳发生在过渡段半径较小一侧的锥壳，而锥-环-锥结构的稳定性优于锥-锥结构；半径较大一侧锥角较大时，结构失稳发生在半径较大的锥壳，且锥-环-锥结构的稳定性与锥-锥结构一致。 结论 研究结果可为锥-锥连接结构的设计及物理试验提供参考。
2020, 15(3): 117-122.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01546
摘要:
目的 三体船作为一种高技术新型船舶，需要特别关注其结构强度问题。传统的数值方法是以确定性的方法进行分析，然而作用在船体上的载荷、结构形式和材料性能等随机因素均具有不确定性，因此需采用可靠性的方法来计及这些随机因素对船体强度的影响。 方法 将三维势流理论与船体强度直接计算相结合，得到三体船某特殊结构单元von Mises应力的短期时历分布，进而得到应力的长期分布和序列统计的极值分布。综合单元极限强度和载荷要求，列出极限状态方程，得到可靠性指标。对典型结构的失效概率、安全系数进行计算，并对一些随机变量进行影响分析。 结果 研究表明：三体船连接桥处应力集中系数较大，安全系数为0.86，而由于甲板的中和轴较高，甲板安全系数为2.4，材料不确定性对可靠性指标的影响更大。 结论 提出的三体船屈服强度可靠性研究方法可为后续三体船优化提供良好的数据支撑。
2020, 15(3): 123-128, 168.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01580
摘要:
目的 船舶结构极限承载能力不足会导致海损事故，为此提出改进AK-MCS法，用于船舶结构极限强度可靠性研究。 方法 通过引入信息熵中的学习函数H对样本点进行二次寻优，以提高最佳样本点的质量，从而提高Kriging模型的精度和更新效率；采用K折交叉验证替代AK-MCS法的迭代停止准则，解决原本迭代停止准则过于保守的问题，以有效避免发生过学习和欠学习状态，从而以较少的样本点训练Kriging模型，实现对极限状态函数的高度拟合。使用非线性振荡器数学模型进行验证，并将改进AK-MCS法应用于船舶板架的极限强度可靠性研究。 结果 仿真结果表明，改进AK-MCS法调用有限元模型的次数比原方法减少了38%，验证了改进AK-MCS法的求解效率和精度。应用结果表明，该方法的计算精度最高，且调用有限元仿真次数比原方法减少32%，验证了改进AK-MCS法在船舶板架极限强度可靠性研究中的适用性和高效性。 结论 使用改进AK-MCS法研究船舶板架极限强度的可靠性，可评估船舶实际航行中局部结构尤其局部较危险结构的失效概率。
2020, 15(3): 129-135.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01646
摘要:
目的 离心泵组出现故障后会给所在平台任务完成及战备完好性的提升带来较大影响。为解决离心泵组常见的故障检测与定位问题，提出一种离心泵滚动轴承故障诊断方法。 方法 首先使用局部特征尺度分解（LCD）对滚动轴承信号进行自适应分解，然后提取分解后各内禀模态分量（ISC）的样本熵作为故障特征，并利用随机森林对离心泵滚动轴承进行故障诊断，最后结合故障诊断试验，基于离心泵组中所注入的轴承故障的监测数据分析验证上述方法的正确性。 结果 试验结果表明，该方法能有效诊断出离心泵滚动轴承的故障模式。 结论 对离心泵组相应故障诊断方法的研究可为提高机电设备诊断能力奠定基础，为泵组故障预测与健康管理系统的建立提供技术支持。
2020, 15(3): 136-142, 184.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01551
摘要:
目的 为了提高船舶柴油机智能故障诊断的精度，引入深度学习方法，提出一种基于深度信念网络（DBN）的船用柴油机智能故障诊断方法。 方法 采用多层限制性玻尔兹曼机（RBM）堆叠成DBN，并采用对比散度方法对模型参数进行求解。通过无监督预训练和有监督微调的训练方法，从故障样本数据中提取深层次的隐性特征并获得较好的初始化参数。 结果 基于AVL BOOST船舶柴油机故障仿真实验进行样本数据分析，结果表明：DBN对训练样本集和测试样本集的故障识别率分别为98.26%和98.61%，比BP神经网络（BPNN）和支持向量机（SVM）具有更高的故障识别准确率和更好的泛化性能，可以避免浅层神经网络因随机初始化权值而陷入局部最小值和精度较低等问题。 结论 与BPNN和SVM相比，DBN更适用于船舶柴油机的智能故障诊断应用。
2020, 15(3): 143-148.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01535
摘要:
目的 采用推力轴承整体减振技术可改变推进轴系的纵振传递路径，衰减螺旋桨传递至船体的振动能量，从而实现降噪的目的。 方法 为掌握螺旋桨不同方向激励力的传递规律，建立桨-轴-船体的数值分析模型，分析螺旋桨纵向和横向单位激励力作用下系统的振动传递特性，对比推力轴承整体减振与传统刚性支撑两种安装方式下船体的振动响应，并识别出对应的优势模态，然后利用间接识别法计算螺旋桨的纵向力谱，并以此作为输入评估系统的减振性能，最后对推力轴承整体减振系统的激励响应特性进行实验研究。 结果 结果表明，与传统刚性支撑方案相比，推力轴承整体减振技术对于螺旋桨横向激励衰减效果不明显，但对于螺旋桨纵向激励具有10 dB以上减振效果。 结论 应用整体减振技术可使船用推力轴承纵向振动具有良好的衰减效果，所得结论可为船用推力轴承减振装置设计提供一种新的思路。
2020, 15(3): 149-154.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01549
摘要:
目的 雷达罩是现代舰船雷达隐身防护的必要装备，为保证雷达罩内雷达的转动及发射性能不受影响，需解决雷达罩内的环境温度控制问题，而传统设计的通风空调方式不符合要求，为此，提出一种封闭式雷达罩内的通风空调方式。 方法 该通风空调方式是将空调风管接入雷达基座的腔体，送风口位于腔体壁面，利用腔体作为静压箱送风。为验证所提方式的有效性，以某试验用封闭式雷达罩为对象，构建物理模型及数值计算模型，开展雷达罩内的热分布和通风效果的仿真模拟及试验测试。 结果 结果表明：采用雷达罩基座通风空调方式后，雷达罩内的温度能满足设计要求，且温度分布比较均匀。 结论 所设计的雷达罩基座通风空调方式可以满足封闭式雷达罩内的环境控制要求和用于现代舰船雷达隐身设计。
2020, 15(3): 155-160.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01501
摘要:
目的 为了解决潜艇X舵的空间旋回运动控制问题，采用模糊控制方法设计X舵空间旋回模糊操纵系统。 方法 构造权限模糊系统，以解决旋回过程中X舵对于纵倾、横倾的控制力分配问题。对潜艇水平面定深和空间变深旋回控制进行仿真。 结果 研究表明，设计的潜艇X舵空间旋回模糊控制系统具有较好的控制效果，能实现无纵倾无横倾旋回运动。 结论 验证了X舵空间旋回模糊控制系统的有效性，对于潜艇操纵有一定的参考借鉴价值。
2020, 15(3): 161-168.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01644
摘要:
目的 为提高不同海况下半潜式平台的定位能力，针对其动力定位系统提出3种基于遗传算法的最优推力分配模式。 方法 首先，通过分析目标函数中不同项对系统功率、推进器磨损及推力误差的影响，确定推力角和松弛矩阵的权值系数；然后，提出一种限选法来降低推力损失，并采用设置上游推进器禁止进入推力禁区的方法来避免推进器之间的水动力干涉；最后，针对复杂多变海况下的推力分配问题，使用提出的3种推力分配策略进行仿真模拟。 结果 结果表明，限选法能够有效降低系统的能耗、推进器磨损和推力误差；提出的推力分配策略在复杂海况下有效。 结论 所提方法及策略能在一定程度为动力定位系统的设计提供思路和参考。
2020, 15(3): 169-176.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01534
摘要:
目的 为了解决现有约束多目标优化算法在求解船舶微电网重构时收敛性和分布性不佳的问题，提出一种基于两阶段差分进化（TSDE）算法的约束多目标优化方法。 方法 第1阶段采用双种群混合法（即自适应罚函数法和可行性法则）来处理约束条件；第2阶段将第1阶段产生的双种群合并为单种群，再采用可行性法则解决约束优化问题；最后，在不同的阶段采用不同的精英选择策略和改进无参数变异算子，从而进一步优化差分进化算法。 结果 根据算例仿真结果：在故障1和故障2工况下，TSDE算法求得的最小负荷失电量分别比基于混沌迁移及无参数变异差分进化（CMPMDE）算法和基于环境Pareto支配选择差分进化（EPDSDE）算法降低了185 A和940 A；在故障1工况下，TSDE算法的最少开关操作数比CMPMDE算法多1次，与EPDSDE算法相同；在故障2工况下，TSDE算法的最少开关操作数比CMPMDE算法和EPDSDE算法均少1次。 结论 TSDE算法求得的最优非劣解集更接近真实的Pareto前沿且分布较为均匀，在满足重构时间要求的前提下，该算法可以更好地保证船舶的安全稳定运行。
2020, 15(3): 177-184.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01516
摘要:
目的 随着舰船综合电力系统（Integrated Power System，IPS）电气化水平的不断提高，舰船实时获得设备信息和实现智能化控制是保证设备安全稳定运行、正确决策的前提。 方法 搭建基于双CPU的双以太网与双RS-422交互通信系统，研究该系统的硬件和软件实现方法。 结果 在发生故障时能够快速切换到备用网络，从而保证现场信息的实时传输，增强系统的抗干扰能力和通信可靠性。 结论 该通信系统在舰船综合电力能量管理系统、分布式变电站、电力电子变换装置和工业现场监控系统等需要实时在线监测和数据传输的场合具备较高的使用价值。
