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2016年  第11卷  第2期

《中国舰船研究》2016年第2期目录
《中国舰船研究》编辑部
2016, 11(2): .
摘要:
[1] 基于闭排队网络的弹射器数量配置方法…陈红召,杨大鹏(1)[2] 基于任务流程的舰船RMS建模与仿真…原宗(5)[3] 通风模式对住舱人员咳嗽液珠扩散过程的影响…郑立捷,许建,吴方良,徐文涛,龙正伟(12)[4] 破损舰船瘫船状态倾覆概率评估方法…吕振望,马坤,李新萌(21)[5] 水下爆炸条件下自由场压力载荷时频特征分析…谢耀国,崔洪斌,李新飞,姚熊亮(27)[6] 近场爆炸载荷作用下某大型舰船结构剩余强度分析…田正东,李烨,李朋波,靳易安(33)[7] V型无压载水船舱口角隅疲劳寿命计算新方法…王琳,夏孟龙,解德(39)[8] 厚钢板疲劳裂纹扩展前缘应力状态试验与数值仿真…党之凡,乐京霞,董岩(51)[9] 壳板厚度对船舶加筋板结构耐撞性能的影响…黄东,龚榆峰,刘敬喜(58)[10] 桩靴支护结构对桩端极限承载力的影响…张兆德,吕国兴,张心(66)[11] 水动力噪声计算方法综述…李环,刘聪尉,吴方良,陈灿(72)[12] 舷侧阀通海口结构形式对声学性能的影响…徐建龙,张盛,潘国雄,张生乐(90)[13] 复合材料螺旋桨模型的应变模态与振动特性…黄政,熊鹰,杨光(98)[14] 有限长半充液圆柱壳振动特性分析…李天匀,王露,郭文杰,杨国栋,朱翔(106)[15] 一种装舰约束条件下的武器通道作战能力计算方法…裴雪兵,胥文清,陈吉超(111)[16] 船用蒸汽发生器给水系统的容错控制…赵淑琴,张永生(117)[17] 舰船轴频电场的轴地有源补偿技术…张安明,张海鹏,程峥华(121)[18] 初步设计阶段桅杆外形的隐身性评估与改进…杜晓佳,崔玫(127)[19] MBR运行参数对处理船舶含油餐饮废水的影响…刘喜元,李树,谢承利,王良武(133)
基于闭排队网络的弹射器数量配置方法
陈红召, 杨大鹏
2016, 11(2): 1-4,26. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.001
摘要:

弹射器配置数量对舰载机出动回收能力有很大影响,因此,在航母设计初期多方案论证阶段,弹射器的数量配置是必须考虑的关键问题之一。针对舰载机起飞过程的排队特点以及整个出动回收过程的闭环特点,基于排队理论建立舰载机出动回收过程的闭排队网络模型,分析弹射器数量对出动回收能力的影响,分析结果可用于支撑弹射器的数量配置设计方案。为验证模型的有效性,采用"高强度"演习中F/A-18舰载机的数据作为参数输入,结果显示模型计算分析结果与"高强度"演习结果一致。

基于任务流程的舰船RMS建模与仿真
原宗
2016, 11(2): 5-11,26. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.002
摘要:

舰船的可靠性、维修性、保障性(RMS)是影响舰船战备完好性的重要设计特性,为了丰富舰船装备RMS设计手段与分析方法,运用计算机建模与仿真技术,提出了基于任务流程建立舰船RMS仿真模型的总体思路,建立了反映舰船任务、装备、保障资源三者之间关联关系的动态描述模型,运用离散事件系统仿真的思想设计了舰船RMS仿真流程,在此基础上设计了舰船RMS建模与仿真平台的总体框架、功能模块和主要用户界面,并对系统进行了实现,该系统能够为舰船RMS设计提供技术手段支撑和分析决策支持。

通风模式对住舱人员咳嗽液珠扩散过程的影响
郑立捷, 许建, 吴方良, 徐文涛, 龙正伟
2016, 11(2): 12-20. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.003
摘要:

针对邮轮上呼吸道疾病发病率高及缺乏相关定量研究的现状,采用计算流体力学方法分析了游客在密闭住舱内因为咳嗽产生的液珠在空气中的传播扩散过程,对空气流动采用非定常雷诺平均纳维-斯托克斯方程求解,对液珠扩散采用欧拉模型求解,计算工况考察了改变通风模式和加大通风量等方式降低液珠浓度的控制效果。研究结果表明:加大通风量在置换通风模式比混合通风模式下可更好地控制液珠的扩散,混合通风模式需要3次换气才能把住舱内的液珠基本排空,而置换通风模式仅需2次换气,且住舱内液珠平均浓度的下降服从指数分布。此外,游客睡姿对呼吸区域内液珠浓度峰值和吸入剂量有较大影响。

破损舰船瘫船状态倾覆概率评估方法
吕振望, 马坤, 李新萌
2016, 11(2): 21-26. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.004
摘要:

国际海事组织已基本确定了完整船瘫船状态下的第2层薄弱性倾覆概率评估方法。由于破损舰船在风浪中运动的复杂性,破损舰船瘫船状态下的倾覆概率评估方法还未提出。基于完整船瘫船失效模式评估方法的思想,对破损舰船的横摇运动进行简化,提出一种评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法,并利用实船进行计算分析。分析各参数对倾覆概率的影响,研究对称进水和非对称进水这2种情况下的倾覆概率。结果表明:所提的用于评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法可行,其中非对称进水更为危险,可为研究破损舰船瘫船稳性提供参考。

水下爆炸条件下自由场压力载荷时频特征分析
谢耀国, 崔洪斌, 李新飞, 姚熊亮
2016, 11(2): 27-32,50. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.005
摘要:
在舰船结构水下爆炸试验中,为了研究水下爆炸条件下水中自由场压力载荷的时频特征,针对某水下爆炸试验自由场压力测试试验数据,基于小波分析对信号进行时频特性分析,得到水中自由场压力信号的时频分布和能量分布状况。分析结果表明:针对水下爆炸自由场压力载荷,基于小波分析技术对其时频特征进行分析,可得到水下爆炸自由场压力载荷所包含的频率信息、强度信息以及不同频段下的载荷持续作用时间等信息;另外,可对冲击波、滞后流和二次压力波这3个不同信号阶段进行频段与能量统计分析;在不同频段上对冲南击信号的能量进行统计发现,冲击波阶段在8 kHz以下频段集中了超过90%的能量,其中4 kHz以下频段的能量最大,在滞后流和二次压力波阶段,需特别重视250 Hz以下的低频段对船体结构及设备的影响,该结果对舰船结构及设备的抗冲击防护具有借鉴意义。
近场爆炸载荷作用下某大型舰船结构剩余强度分析
田正东, 李烨, 李朋波, 靳易安
2016, 11(2): 33-38. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.006
摘要:

近场水下爆炸载荷作用下舰船结构的毁伤效应及剩余强度问题一直是业内研究的重点内容之一。首先,对典型舰船设置近场水下爆炸工况,并结合通用FEM软件对近场爆炸载荷下的结构响应进行模拟。然后,根据近场爆炸产生的破口和塑性变形,对典型剖面剖面模数的损失进行分析,发现由近场爆炸引起的毁伤会导致剖面出现8%~10%的剖面模数的损失。最后,对破损舰船浮力重新分布后的波浪弯矩和静水弯矩进行计算,并结合军规对舰船在近场水下爆炸载荷作用后破损情况下的剩余强度进行分析。结果显示,在鱼雷的攻击下,该型舰船依然满足剩余强度要求。

V型无压载水船舱口角隅疲劳寿命计算新方法
王琳, 夏孟龙, 解德
2016, 11(2): 39-50. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.007
摘要:

提出一种计算V型无压载水船这种特殊船型结构疲劳寿命的新方法,该方法不受船型、航区航线及分析部位的限制,具有通用性。通过结合综合海洋决策支持系统(Integrated marine decision support system)提供的海浪数据,采用Matlab编程,得到只属于所计算船的特定的散布图和营运特性表。然后,通过SESAM软件计算在该营运特性表下的载荷,采用ABAQUS建模计算热点应力。最后,计算结构的疲劳寿命。结果表明,经过舱口优化后,无压载水船舱口角隅的疲劳寿命要高于母型船。

厚钢板疲劳裂纹扩展前缘应力状态试验与数值仿真
党之凡, 乐京霞, 董岩
2016, 11(2): 51-57. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.008
摘要:
复杂的环境载荷不可避免地会造成海洋结构物的疲劳损伤,而高强度厚钢板典型的三向应力状态会增加结构脆性,更加缩短结构的疲劳寿命。为研究厚板裂纹前缘应力状态沿板厚方向的分布,完成了3组36 mm板厚Q370QE高强度钢的标准疲劳裂纹扩展速率试验,得到了材料参数C,m以及应力强度因子门槛值。接着,应用有限元方法分别基于线弹性分析和塑性分析计算裂纹尖端应力强度因子和裂纹尖端局部约束因子,并解释试验中裂纹前缘由倾斜趋于平直的现象。计算所得裂纹尖端应力强度因子可描述板厚中心部分裂纹前缘的应力状态,但在试件表面处结果失真,而裂纹前缘局部约束因子因考虑了厚板的厚度效应,故沿板厚方向分布的裂纹尖端局部约束因子可有效量化裂纹尖端的应力状态分布。
壳板厚度对船舶加筋板结构耐撞性能的影响
黄东, 龚榆峰, 刘敬喜
2016, 11(2): 58-65. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.009
摘要:
从船舶加筋板结构缩尺模型的耐撞性试验出发,结合简化分析,详细讨论壳板厚度变化对加筋板结构耐撞性能的影响。给出2个船舶加筋板结构缩尺模型的准静态压入变形试验结果,提出新的简化分析方法,并将简化分析方法与试验进行对比。结果表明:理论计算结果与试验结果吻合较好,增加壳板厚度将显著提高加筋板结构的耐撞能力。
桩靴支护结构对桩端极限承载力的影响
张兆德, 吕国兴, 张心
2016, 11(2): 66-71. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.010
摘要:

以渤海湾"胜利五号"自升式作业平台桩基贯入工程实例为基础,优化自升式平台桩靴支护结构位置,采用有限元数值模拟位置优化后的桩端极限承载力,并与实际桩端承载进行比较。优化结果表明:沿桩靴径向和垂向优化发现桩端极限承载力由内向外是先增大、后减小,支护结构在r'/r=0.6,h/H=0.4处优化达到预期效果;合理优化桩靴支护结构的位置可以改变桩靴上端面土体流动方向,减小土体对桩靴上端面冲量及桩靴上、下端面土体流速差,稳定贯桩过程,能够增加桩端极限承载力。

水动力噪声计算方法综述
李环, 刘聪尉, 吴方良, 陈灿
2016, 11(2): 72-89. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.011
摘要:

准确量化评估水动力噪声,对研制反潜水面舰船、安静型潜艇和隐身鱼雷等高性能航行体具有重要意义。由航行体型线变化、表面曲率不连续和各种扰动引起的三维非定常外流场是航行体水动力噪声的源场。分述航行体表面湍流边界层、空腔振荡、空化和粗糙度诱发水动力噪声的机理和研究进展。在分析水动力噪声数值预报难点的基础上,综述流体动力噪声计算方法研究进展。着重比较在航行体水动力噪声工程预报方面有较好前景的3种方法:声类比法、粘声分离法和声边界条件法。

舷侧阀通海口结构形式对声学性能的影响
徐建龙, 张盛, 潘国雄, 张生乐
2016, 11(2): 90-97. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.012
摘要:

船舶内部包含大量的管路系统,舷侧阀排出口的结构形式直接影响船舶整体减振降噪的效果。选取实船典型管路系统的出口通海口结构为研究对象,建立通海口、管路系统、泵、船体外壳模型,利用数值仿真软件Fluent分析通海口结构的流场稳定性以及外部流场声压。通过研究多种通海口结构优化方案,明确了通海口声学性能较优的低噪声通海口。并分析了管路系统换装低噪声通海口后,整体管路系统中的通海口区域流场水动力噪声性能的变化规律。结果表明:相较实船通海口,低噪声通海口能有效增加通海口内部流场的稳定性,降低外部流场声压,有一定的降噪效果。

复合材料螺旋桨模型的应变模态与振动特性
黄政, 熊鹰, 杨光
2016, 11(2): 98-105. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.013
摘要:
采用有限元模态算法和应变模态测量试验对比金属桨和碳纤维桨模型的固有频率、位移和应变模态振型,试验测得铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内。碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,前者结构阻尼是后者的4倍左右。计算二者在流域中的湿模态,铜桨的前四阶湿模态固有频率比干模态减小18%~33%,碳纤维桨减小54%~64%。研究铜桨和不同铺层碳纤维桨之间的振动特性,得出有利于减轻振动的纤维铺层方式,优选出的碳纤维桨总振动加速度级(TAL)比试验用碳纤维桨降低2 dB。
有限长半充液圆柱壳振动特性分析
李天匀, 王露, 郭文杰, 杨国栋, 朱翔
2016, 11(2): 106-110. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.014
摘要:
基于能量泛函变分原理,研究有限长半充液圆柱壳自由振动特性和受迫振动特性。壳体各向位移采用三角级数与傅立叶级数的组合形式,利用三角级数与傅立叶级数的正交性,在变分后可消去其他2个方向的位移,只保留径向位移。通过对固液耦合接触面连续条件的正交化处理以及自由液面边界条件,可建立流体载荷幅值与径向位移幅值的关系,最终得到流固耦合控制方程。结果对比表明,能量泛函变分方法正确、有效,可为求解半充液圆柱壳固液耦合振动问题提供新的思路。
一种装舰约束条件下的武器通道作战能力计算方法
裴雪兵, 胥文清, 陈吉超
2016, 11(2): 111-116. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.015
摘要:

根据舰载作战系统武器打击通道的作战流程,分析武器通道中传感器视界、打击武器射界和时延性能等参数,提出一种考虑装舰约束条件和各系统设备战技指标匹配性的武器通道作战能力计算方法。该方法通过综合权衡武器通道传感器、指控系统和火力打击设备战技指标在实际装舰条件下的能力匹配性与战技指标的下降程度,将该武器通道的作战能力揉合成几个主要的战技指标,建立效用指数模型对指标进行归一化,最后,通过层次分析法对该武器通道的作战能力进行量化分析。仿真结果显示,在装舰约束条件下,防空反导作战武器通道反应时间、杀伤区域和系统多目标能力的匹配性对武器通道的作战能力影响较大。

船用蒸汽发生器给水系统的容错控制
赵淑琴, 张永生
2016, 11(2): 117-120,138. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.016
摘要:

为提高二回路控制系统的可靠性,以蒸汽发生器给水系统为对象,设计基于BP神经网络的水位容错控制系统。利用Matlab/Simulink仿真平台,建立容错控制仿真模型,并与蒸汽发生器的集总参数仿真模型联合,分别对水位传感器恒偏差、恒增益和卡死故障进行仿真测试。仿真结果表明,容错控制系统的故障诊断模块能够准确、迅速地诊断出传感器故障并启动容错控制模块进行容错控制,使得蒸汽发生器的水位能够稳定在设定值附近,系统运行稳定。基于BP神经网络的容错控制系统对于修正蒸汽发生器水位传感器的故障有效,可用于蒸汽发生器给水控制系统的设计,提高系统的可靠性。

舰船轴频电场的轴地有源补偿技术
张安明, 张海鹏, 程峥华
2016, 11(2): 121-126. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.017
摘要:

为了有效减少舰船轴频电场的影响,降低舰船的暴露率,在分析轴频电场产生机理和相关电学特性的基础上,提出舰船轴频电场的轴地有源补偿方法,分析轴地有源补偿系统的原理,设计系统的控制框架和功能框架。研究舰船轴地微弱信号监测与调理技术以及电场抑制系统的判断与控制技术,设计轴地有源补偿系统的驱动和功率输出模块,开展轴频电场抑制效果的模拟测试。试验结果表明:除去环境电场的影响,该系统对轴频电场的抑制能力超过75%,可以有效降低舰船轴频电场对舰船隐蔽性的影响。

初步设计阶段桅杆外形的隐身性评估与改进
杜晓佳, 崔玫
2016, 11(2): 127-132. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.018
摘要:

桅杆作为重要的雷达波散射源,将直接影响到整个舰船的隐身性。在舰船设计初期,如何评估和改进桅杆的隐身性显得十分重要。以一个典型的封闭式桅杆为研究对象,分析评估参数对隐身性计算结果的影响,得到该桅杆的主要反射机制,识别出桅杆大部分RCS峰值是由单次反射引起,并给出桅杆外形隐身调整建议。结果显示,若发生横摇,附属平台和桅杆主体结构产生的二面角效应会增强,所得结论可为初步设计阶段舰船桅杆的隐身性评估和改进提供参考。

MBR运行参数对处理船舶含油餐饮废水的影响
刘喜元, 李树, 谢承利, 王良武
2016, 11(2): 133-138. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.02.019
摘要:

膜生物反应器(MBR)处理船舶含油废水在工程中得到了广泛的应用,为了研究膜生物反应器运行参数对处理船舶含油餐饮废水的影响,通过生产油脂产生的废水模拟船舶含油废水的水质特性,搭建小型膜生物反应器陆上试验系统,用光谱仪等仪器测量化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)及氨氮等参数。研究膜生物反应器的水力停留时间(HRT)、COD和BOD及氨氮、膜压力、污泥浓度等指标之间的关系。系统稳定运行了70天。研究结果表明:膜生物反应器对油脂废水中COD、油、总碳(TOC)和BOD的去除率达80%以上,对氨氮的去除率达50%以上;油对膜的污染有较大影响。