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2013年  第8卷  第3期

水面舰船建筑造型设计述评
王勇, 田斌斌, 徐青, 徐斌, 罗彩蓉
2013, 8(3): 1-5,57. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.001
摘要:

水面舰船建筑造型不仅关系着舰载设备的性能发挥,而且对舰船总体综合性能产生直接影响。提出了水面舰船建筑造型设计约束。通过对二战后三个特定时期典型水面舰船的功能、性能及造型协调处理分析,总结了水面舰船建筑造型设计发展的特点和趋势,给出了影响水面舰船建筑造型影响的主要因素。

带有舰尾流的舰载机进场动力补偿系统分析
钟涛
2013, 8(3): 6-11. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.002
摘要:

舰载机发生事故主要是在着舰过程中,其主要原因在于舰载机低速着舰时航迹控制不稳定。为克服这一不稳定问题,提高航迹控制精度,减轻飞行员在着舰阶段的工作负荷,飞机系统中需要引入进场动力补偿系统。采用F/A-18A舰载机参数、应用舰载机纵向运动小扰动线性化模型进行仿真分析,评价飞行品质,并引入飞机姿态控制系统来解决俯仰控制不稳定问题。完成进场动力补偿系统的设计,解决航迹角无法跟踪俯仰角这一航迹控制不稳定问题。引入舰尾流的垂直稳态分量验证了系统的抗扰动能力。

三体滑行艇在规则波中的数值预报
邹劲, 杨静雷, 蒋一, 崔桐
2013, 8(3): 12-15. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.003
摘要:
基于切片法原理,采用成熟的商业软件SeaKeeper计算三体滑行艇在迎浪规则波中的纵摇运动和垂荡运动幅值响应函数,并将两种不同速度下的理论预报结果与试验结果进行对比分析。结果表明:预报结果与试验值在趋势上较为一致,其遭遇频率也十分接近,说明使用切片法计算三体滑行艇在迎浪规则波中的运动是可行的。
水下非接触爆炸下舰船球鼻艏结构抗爆抗冲击性能数值仿真
孙丰, 王喆, 周姝, 谢晓忠
2013, 8(3): 16-21. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.004
摘要:
球鼻艏作为现代舰船的重要结构,具有降低流体阻力和装载声呐的作用,其结构强度直接关系到舰船的战斗力,而其抗爆抗冲击性能更是影响舰船生命力的重要因素。针对某舰球鼻艏结构,采用ANSYS软件建立有限元模型,并应用ABAQUS对其水下非接触爆炸载荷下的抗冲击性能进行数值仿真计算。计算结果表明,合理的结构设计及材料选择可使球鼻艏结构在不同水下非接触爆炸载荷下的塑性变形均处于安全范围内,并发现其主要薄弱环节位于导流罩与船体外板的连接区域,从而在设计中对薄弱环节进行适当加强。
水下舷侧防雷舱结构防护效能评估方法研究
侯海量, 张成亮, 朱锡
2013, 8(3): 22-26. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.005
摘要:
为评估大型水面舰艇舷侧防雷舱结构的防护效能,基于动力学和能量原理提出防雷舱结构防护效能评估的基本思路及方法。利用高速破片的穿甲能力和在不同介质中的速度衰减规律评估液舱吸收高速破片的效能;根据波动理论和能量原理确定高速碎片以及爆炸产物对液舱内壁的冲击载荷,并结合能量原理提出液舱内壁的破损判别准则。对典型防雷舱结构模型的液舱吸收效能和液舱内壁防护效能进行计算评估,评估结果与模型试验结果吻合良好。
梁腹板开孔后的横向极限承载能力分析
黄茜, 张世联, 郑轶刊
2013, 8(3): 27-32. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.006
摘要:
针对船体结构中强横梁腹板因铺设管道电缆等而开孔的现象,采用非线性有限元计算方法,对梁腹板开孔后的极限承载能力进行研究。以一受横向均布载荷的甲板强横梁为例,分析腹板开孔梁破坏的模式及原因,得到腹板开孔位置、尺寸及形状对梁极限承载能力的影响。并基于有限元数值解算结果,提出腹板开腰圆孔梁的极限承载能力预报公式,其与数值计算结果吻合较好,可为腹板开孔梁的设计提供参考。
基于承载能力的水下承压结构钢质模型制造质量检验要求分析
刘水根, 杨宇华
2013, 8(3): 33-39. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.007
摘要:

深水承压结构在研制过程中需要进行大量的缩比模型试验,而缩比模型的制造质量直接关系到试验能否达到预定试验目的,关系到试验结果的正确性。对影响深水承压结构缩比模型试验结果的各种制造质量因素进行分析,提出水下承压结构钢质模型制造质量检验要求;对于有初挠度超差的试验模型,通过理论分析,提出采用有限元方法进行评估计算。通过对4个实例的评估计算分析,证明采用有限元方法进行评估计算的结果可以作为有初挠度超差模型的制造质量验收依据。

基于NURBS 曲线和面域特性的邦戎曲线生成方法
刘显龙, 庄榕波
2013, 8(3): 40-44. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.008
摘要:

相比于三次样条曲线,NURBS曲线更适于表达复杂的船型曲线。为减小传统的梯形法或辛普森法在计算面积及面积矩时所产生的累积误差,直接采用VB二次开发AutoCAD生成横剖面面域来计算。结果表明,采用面域方法所得的面积及面积矩更准确,且程序实现后二者的运行速度差异不大。最后,给出邦戎曲线生成步骤说明,并通过实例介绍该方法在船舶工程中的应用。

基于熵权法和模糊集的船舶操纵性综合评价研究
张涛, 毕毅
2013, 8(3): 45-49. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.009
摘要:
采用熵权法—模糊集对船舶操纵性进行综合评价,建立船舶操纵性综合评价指标体系,阐述该方法的构造原理和操作步骤,并采用两种传统评价方法验证熵权法—模糊集在船舶操纵性综合评价中的有效性。以舵间距可调的双舵船自航模为研究对象,分别求取自航模在不同舵间距时操纵性评价指标的综合权重、模糊值以及评分函数,通过将综合评价结果与船模K′T ′P′ 指数进行对比分析,可得到更优的排序结果。该方法中,综合权重的确定克服了主观或客观单一方面赋权的不足,操纵性综合评价实现了由单一片面评价向全面综合评价的转变。熵权法—模糊集不仅在理论上具有优越性,在实际应用中也是可靠的,更适用于对船舶操纵性开展综合评价。
吊重作业起重船波浪中的运动响应
汪娟娟, 黄衍顺, 李怀亮, 谢维维
2013, 8(3): 50-57. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.010
摘要:
利用MOSES计算软件,运用三维势流理论建立起重船系泊状态下的吊重作业计算模型,计算吊重与船的六个自由度的运动,对吊重绕吊臂吊点的摆动进行研究,分析船舶系统的运动特性。在时域计算中,引入风浪流海洋环境条件,使计算条件更加符合工程实际。以一艘起重船为例,选取船体重心和吊物质心为关键点,改变系泊缆预张力,使缆绳张力控制在安全范围内。通过改变起吊要素,分析这些要素对吊重运动及船体运动的影响,以及吊重摆动与船体横摇运动的相互影响。
激振机悬挂安装方式对被激结构振动的影响分析与试验
王路才, 周其斗, 郭日修, 谢志勇, 陈东宾
2013, 8(3): 58-62. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.011
摘要:
以单自由度系统模型对激振机通过柔性驱动杆传递到结构上的激振力和通过弹性部件传递到结构上的扰动力进行分析比较,得出激振机附连在被激结构上对被激结构产生影响的工作机理。采用试验和数值模拟的方法,探讨激振机悬挂激振方式的频率适用范围以及在自由悬挂结构激振试验中的可行性。结果表明,当激振机最低工作频率高于安装频率3~4倍时,可以采用悬挂安装方式,且激振频率离安装频率越远,扰动力的影响就越小,但当激振机最低工作频率在安装频率以下频段时,便不能采用悬挂安装方式。
一种基于频域信息的机械系统异常振动识别方法
马俊
2013, 8(3): 63-65,99. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.012
摘要:

提出了一种基于频域信息的机械系统异常振动识别方法。该方法将振动特征向量选定为特定频率范围内的频率序列,构建马氏距离表征待评估数据与参考特征向量集之间的差异程度,然后利用蒙特卡洛法设定极限阈值,将待测信号与设定限值进行比较,从而实现对故障状态的探测。通过一个船用电机的试验,验证了所提方法的正确性。

短路故障时柴油发电机组隔振系统响应分析
陈奇, 蔡龙奇, 李晓茜, 张博, 李玩幽
2013, 8(3): 66-72. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.013
摘要:

柴油发电机组常采用隔振设计来减小振动和冲击。MAN公司要求核电柴油发电机组及其隔振系统能在发电机短路故障的情况下保证设备的安全,但该公司对短路故障时系统冲击特性的评估方法并未公开。分析了某机组及隔振系统静力学特性和动力学特性,计算了柴油发电机组及其隔振系统在正常运行时的振动特性,采用逐步积分法计算了系统在短路故障时的响应,计算结果与MAN公司计算结果一致,因而成功反演了该公司对于核电柴油发电机组隔振系统在短路故障时的冲击分析方法,可为我国同类产品的设计提供技术参考。

舰船推进轴系校中的多目标优化计算方法
周瑞
2013, 8(3): 73-77. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.014
摘要:

推进轴系校中的质量对于确保推进系统长期安全可靠的运转极为重要,也是保证舰船正常航行的关键因素,因此研究合理的校中计算方法以及确定最优的轴系校中方案是推进系统研究的重要内容之一。在建立舰船推进轴系校中多目标优化模型的基础上,分别定义了模型中的优化设计变量、优化目标函数以及约束条件。以某型舰船的推进轴系为研究对象,进行推进轴系校中的多目标优化计算分析,通过与Kamewa公司的计算结果进行对比,采用多目标优化后的支承变位能够获得更加均衡的轴承负荷分配结果,同时后轴架轴承的负荷也得到了一定程度的降低,达到了更加优化的校中效果,验证了方法的有效性。

舰船电力系统电磁兼容性研究现状综述
范昕
2013, 8(3): 78-84. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.015
摘要:

随着电力电子设备大量应用于现代舰船,电磁兼容性成为影响舰船生命力和战斗力的关键技术。在简析大功率电力电子设备对电力系统电磁兼容性影响的基础上,综述舰船常见电力电子变流设备的传导干扰作用机理、建模与预测研究进展,简析辐射电磁干扰建模的研究现状,概述开关电源和逆变器常用的对消与滤波等干扰抑制方法,并指出电磁兼容领域尚待进一步深入研究的通用性、高频非线性、实时性分析等热点问题和前沿方向。

单元小型化频率选择表面研究
邓峰
2013, 8(3): 85-88. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.016
摘要:

提出一种基于面—面耦合形成分布电容的单元小型化频率选择表面设计方法。采用在介质材料的正、反两面分别敷设金属导电层,通过上、下层导电片之间的面—面耦合形成较大的分布电容,进而明显降低频率选择表面周期单元尺寸。所设计的频率选择表面能够在未加载集总参数电容和电感的基础上使得频率选择表面的单元尺寸仅为λ/16 。不同入射角条件下的传输特性试验结果表明,所提出的频率选择表面设计方法适用于电子设备隐身天线罩的研制。

基于雷达信标机的舰载雷达对准新方法
李瑞, 段静玄, 朱伟锋
2013, 8(3): 89-93. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.017
摘要:

为在船厂有限配套条件下完成舰载雷达的对准工作,提出一种利用雷达信标机模拟雷达目标的对准方法。雷达信标机通过存储转发技术将雷达目标模拟为孤立目标以提高目标的辨识率,通过GPS手段测得信标机的坐标值,经坐标转换、误差修正等真值计算后给出雷达目标真值。实船试验表明,该方法的方位对准精度可达到角分级,距离对准精度可达到亚米级,满足舰载雷达对准的要求,且具有适用性强、精度高、易操作的优点。

物联网技术在海军舰艇工程中的运用探讨
郑卫东, 谭亮, 石剑, 姚腾钢
2013, 8(3): 94-99. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.018
摘要:

物联网技术是一种能够实现物、网间连接并能对物体进行识别、监控和管理的新型网络技术,目前其在军事领域的应用日趋广泛。对物联网技术应用的系统架构及其在国内外军事领域应用现状及发展趋势进行介绍,并以构建舰员定位感知系统网络模型过程为实例,探讨了实现被装洗涤保障、装备物资管理等系统的技术应用方案。最后,结合海军舰艇工程的特点,分析了物联网技术运用在信息安全、环境影响及电磁兼容性等方面存在的问题。结果表明:该技术将在加速我国海军舰艇工程信息化进程中发挥重要作用。

过热蒸汽流量仿真测量研究
张红岩, 程小亮, 孟清正
2013, 8(3): 100-105,109. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.019
摘要:

对于舰用蒸汽动力系统,准确测量某些过热蒸汽系统流量是非常重要的。过热蒸汽易形成汽液两相流,流量计在测量时,经常会出现测不准现象。以某舰用过热蒸汽系统均速管德尔塔巴流量计为研究对象,利用流场CFD建模技术分析管道内流量计流场分布与变化情况,通过建立模拟工况下管道内流量计三维数值仿真模型,实时在线测量过热蒸汽流量值;将仿真数据与通过计算锅炉产汽量得到的流量值进行对比,验证了仿真测量技术的有效性;最后通过滤波及中值的数学校正方法,提高了仿真精度,最终实现了过热蒸汽流量的仿真测量,为工程中过热蒸汽流量测量提供校正依据。

船用蒸汽发生器水位的模糊自适应PID控制
张永生, 赵淑琴
2013, 8(3): 106-109. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.020
摘要:

为了改善蒸汽发生器水位控制的控制效果,根据模糊控制的基本原理,设计了蒸汽发生器的模糊自适应PID水位控制器,该控制器的模糊推理系统能够根据水位误差与误差变化率对PID参数进行在线整定。借助Matlab/Simulink仿真平台,建立蒸汽发生器的仿真模型,对模糊自适应PID水位控制进行试验验证,计算工况为蒸汽负荷阶跃下降30%。结果表明,与常规PID控制相比,模糊自适应PID控制的超调量减小了约35%,调节时间缩短了约50%,提高了水位控制系统的控制品质。

亮背景下基于图像提取火源振荡频率研究
李培铭, 毛少华, 刘辉, 王俊新, 李元洲
2013, 8(3): 110-114. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2013.03.021
摘要:

振荡频率是燃烧火源的一个重要基本参数。在前人的基础上,发展一种亮背景下利用图像测量火源振荡频率的新方法。该方法基于Matlab平台,通过去除背景图像并选用最佳分类阈值进行图像二值化处理,可去除图像中的亮背景干扰,有效识别出图像中的火焰区域。在此基础上,对图像亮区面积的周期性变化过程进行快速傅立叶变换(FFT),提取出火源的振荡频率。在模拟船舶舱室内进行4组不同尺寸油盘的火源振荡试验并分别获取视频图像,然后采用该方法分析得到火源的振荡频率。通过将所得结果与Bejan理论公式进行比较发现,4组振荡频率计算结果均与理论预测值吻合较好,验证了新方法的可行性。