2019年 第14卷 第6期
2019, 14(6): .
摘要:
[1] 基于自适应反步滑模的水面无人艇集群控制…胡建章，唐国元，王建军，解德（1）[2] 基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法…欧阳子路，王鸿东，王检耀，易宏（8）[3] 基于模糊PID的无人帆船航向控制方法…张雪飞，袁鹏，谭俊哲，王树杰，徐泓燊，孙烨（15）[4] 全驱动型AUV三维路径跟踪控制系统设计及分析…姚金艺，曾庆军，赵强，朱志宇，戴文文（22）[5] 舰船特殊负载的电流型脉冲电源的设计与验证…严民雄，陈瑞，王伟，王五桂，胡锴（30）[6] 不对称全桥飞跨电容型MMC在船舶推进电机中的应用…郭燚，赵怡波，赵燃（37）[7] 基于层次分析—模糊综合评估法的电力推进船舶电能质量实时评估系统…张文保，施伟锋，兰莹，顾思宇，卓金宝（48）[8] 基于STM32+W5500的双环网磁场数据采集技术…余万祥，李维波，徐聪，李巍，何凯彦（58）[9] 基于并联式平台的船舶轴段定位及工作空间分析…兰君辉，李天匀，朱翔，李维嘉（67）[10] 潜艇内部液舱对声目标强度的影响分析…严家祥，邢军华，张均平（73）[11] 舰船进气格栅隐身性分析及灵敏度计算…杜晓佳，丁凡（81）[12] 高雷诺数下水翼涡发放频率预报方法…侯磊，丁云峰，王晴，宗智，孙雷，姜宜辰（88）[13] 水下吹除排污过程气体射流噪声数值模拟…蔡标华，肖龙洲，方超，秦子明，石兆存（98）[14] 水空跨介质航行器斜出水过程数值仿真…谭骏怡，胡俊华，陈国明，杨健，葛阳（104）[15] 多次水下爆炸作用下钢板动态响应数值模拟…张斐，张春辉，张磊，王志军，周春桂（122）[16] 多工况下基于子模型的矿砂船舱口角隅形状尺寸耦合优化分析…陈雪，王德禹（130）[17] 外置式耐压液舱实肋板拓扑和开孔尺寸优化…戴睿婕，刘勇，程远胜，刘均，张攀（139）[18] 水下结构物长基座拓扑与尺寸优化设计…王月，沈志华，肖伟，张攀，刘均，程远胜（147）[19] 考虑作动器输出约束的分散中间质量混合隔振系统建模分析…牛宁，刘钟，孙玲玲（155）[20] 基于波动法的双层板振动功率流分析…杨培凯，陈美霞，陈乐佳（164）[21] 基于修正大质量法的船体振动及水下声辐射预报…姜超君，向阳，何鹏，张波（172）[22] 非线性砰击载荷对某大外飘型船舶疲劳损伤的影响…徐志亭，赵超，王福花（180）[23] 不同柔性支撑甲板下汽车滚装船在斜菱状态时的结构强度分析…倪敏杰，俞伊姗，王立军，张吉萍，谢永和（186）[24] 基于隐式马尔科夫模型的舰队应召搜潜方法…卞大鹏，余珊珊，张诗，余明晖，王云（192）[25] 基于滤波器设计的水听器测量信号幅度修正方法…黄聪，朱伟锋，王晓熔（201）
[1] 基于自适应反步滑模的水面无人艇集群控制…胡建章，唐国元，王建军，解德（1）[2] 基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法…欧阳子路，王鸿东，王检耀，易宏（8）[3] 基于模糊PID的无人帆船航向控制方法…张雪飞，袁鹏，谭俊哲，王树杰，徐泓燊，孙烨（15）[4] 全驱动型AUV三维路径跟踪控制系统设计及分析…姚金艺，曾庆军，赵强，朱志宇，戴文文（22）[5] 舰船特殊负载的电流型脉冲电源的设计与验证…严民雄，陈瑞，王伟，王五桂，胡锴（30）[6] 不对称全桥飞跨电容型MMC在船舶推进电机中的应用…郭燚，赵怡波，赵燃（37）[7] 基于层次分析—模糊综合评估法的电力推进船舶电能质量实时评估系统…张文保，施伟锋，兰莹，顾思宇，卓金宝（48）[8] 基于STM32+W5500的双环网磁场数据采集技术…余万祥，李维波，徐聪，李巍，何凯彦（58）[9] 基于并联式平台的船舶轴段定位及工作空间分析…兰君辉，李天匀，朱翔，李维嘉（67）[10] 潜艇内部液舱对声目标强度的影响分析…严家祥，邢军华，张均平（73）[11] 舰船进气格栅隐身性分析及灵敏度计算…杜晓佳，丁凡（81）[12] 高雷诺数下水翼涡发放频率预报方法…侯磊，丁云峰，王晴，宗智，孙雷，姜宜辰（88）[13] 水下吹除排污过程气体射流噪声数值模拟…蔡标华，肖龙洲，方超，秦子明，石兆存（98）[14] 水空跨介质航行器斜出水过程数值仿真…谭骏怡，胡俊华，陈国明，杨健，葛阳（104）[15] 多次水下爆炸作用下钢板动态响应数值模拟…张斐，张春辉，张磊，王志军，周春桂（122）[16] 多工况下基于子模型的矿砂船舱口角隅形状尺寸耦合优化分析…陈雪，王德禹（130）[17] 外置式耐压液舱实肋板拓扑和开孔尺寸优化…戴睿婕，刘勇，程远胜，刘均，张攀（139）[18] 水下结构物长基座拓扑与尺寸优化设计…王月，沈志华，肖伟，张攀，刘均，程远胜（147）[19] 考虑作动器输出约束的分散中间质量混合隔振系统建模分析…牛宁，刘钟，孙玲玲（155）[20] 基于波动法的双层板振动功率流分析…杨培凯，陈美霞，陈乐佳（164）[21] 基于修正大质量法的船体振动及水下声辐射预报…姜超君，向阳，何鹏，张波（172）[22] 非线性砰击载荷对某大外飘型船舶疲劳损伤的影响…徐志亭，赵超，王福花（180）[23] 不同柔性支撑甲板下汽车滚装船在斜菱状态时的结构强度分析…倪敏杰，俞伊姗，王立军，张吉萍，谢永和（186）[24] 基于隐式马尔科夫模型的舰队应召搜潜方法…卞大鹏，余珊珊，张诗，余明晖，王云（192）[25] 基于滤波器设计的水听器测量信号幅度修正方法…黄聪，朱伟锋，王晓熔（201）
2019, 14(6): 1-7.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01521
摘要:
目的 针对多艘欠驱动水面无人艇组成的集群系统控制问题，研究虚拟结构法的控制策略。 方法 首先，将集群控制问题转化成无人艇与虚拟结构之间位姿跟踪误差的镇定问题，通过改变虚拟结构的几何形状，实现集群的队形变换。然后，将集群控制器的设计分为运动学和动力学2个部分，充分考虑不确定干扰，设计欠驱动水面无人艇集群的自适应反步滑模控制器，基于李雅普诺夫理论证明闭环系统的稳定性。最后，采取直、曲线航迹航行，开展集群队形变换等仿真试验。 结果 仿真结果表明，无人艇集群的协同运作效果显著，队形变换流畅，且能够自适应应对各种不确定干扰。 结论 集群系统展现出较强的鲁棒性与灵活性，可为后续实艇试验奠定理论基础。
2019, 14(6): 8-14.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01450
摘要:
目的 提出一种实现无人水面艇（USV）在高速航行时自动规避障碍物的方法。 方法 将双向搜索树（Bi-RRT）算法与速度障碍法相结合，得到基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法。针对Bi-RRT算法扩展操作中父节点延伸方向位于锥形碰撞区内的情况，提出避碰危险度系数与障碍物排斥向量，使父节点延伸方向有远离障碍物中心的趋势。同时，针对算法实时性问题，提出两棵搜索树并行延伸扩展的方式，以及当父节点延伸方向位于锥形碰撞区外时触发的目标吸引向量，以加速算法收敛。 结果 结果显示，采用上述改进方法设计的算法搜索树延伸失败次数降低，规划的避碰路径短且更加平滑。 结论 该改进Bi-RRT算法实时性强、路径规划质量高，对实际工程应用有重要意义。
2019, 14(6): 15-21.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01518
摘要:
目的 无人帆船在复杂海况下会出现航向状态不稳定的现象，为提高帆船在多变和未知环境下的抗干扰能力与航行的稳定性，实现对帆船航向的准确控制，提出一种结合传统PID技术的模糊自适应控制方法。 方法 建立响应型三自由度的Nomoto运动数学模型，借助Matlab的Simulink建模工具搭建模糊规则和仿真控制器，对PID控制参数进行实时在线优化调整。分别在不同航速和加入随机扰动下，与传统PID控制进行对比研究，分析不同的控制方法对航向的影响情况，并通过试验进行对比验证。 结果 结果表明，应用模糊PID方法控制小型无人帆船的航向，具有较好的自适应能力和较强的鲁棒性。 结论 研究成果可为无人帆船的航向控制设计提供参考。
2019, 14(6): 22-29.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01520
摘要:
目的 为满足全驱动型自主式水下机器人（AUV）水下搜救、回收及海底地貌成像等实际任务需求，研究全驱动型AUV三维路径跟踪控制应用的方法。 方法 阐述自主研发的"探海I型"全驱动型AUV系统组成，研究并建立该AUV推进器、水平面和垂直面控制的数学模型，设计一种新颖的智能积分S面三维路径跟踪控制器，分析设计的控制系统的稳定性，并通过仿真及湖上试验进行验证。 结果 结果表明所开发的AUV运行可靠，设计的控制器能较好地完成三维路径跟踪任务，可满足水下实际任务的需求， 结论 其三维路径跟踪控制器对全驱动型AUV及其他领域的路径跟踪控制应用具有借鉴意义。
2019, 14(6): 30-36, 66.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01439
摘要:
目的 为了突破特殊负载上舰的供电保障性问题，对特殊负载脉冲电源的储能方式和拓扑设计进行研究。 方法 以某特殊负载的电气参数和供电需求为例，采用储能密度较大的电容-电感混合储能方式，通过拓扑设计，将传统的电压源型斩波电路改造成电流源型电路，利用电力电子器件和续流回路来控制存储于电感中的能量，从而满足特殊负载脉冲电流快速性的要求。通过电阻-电容-二极管（RCD）缓冲电路吸收主电路中的漏感，以减小主开关的关断尖峰电压。 结果 仿真和试验的结果一致，表明通过参数设计的电源拓扑可成功输出幅值为1 kA、频率为1~6 kHz、上升/下降时间均在100 μs以内、占空比为20%~50%的脉冲电流。 结论 基于电容-电感混合储能的电流型脉冲电源，通过合适的参数设计配置，可以解决频率千赫兹级、幅值千安级脉冲电流的供电保障性问题。
2019, 14(6): 37-47.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01506
摘要:
目的 模块化多电平变换器（MMC）因其独特的模块化特性和较低的开关频率等优点，在交流传动系统中表现出良好的调速性能。针对MMC在船舶中压低频工作模式下的子模块电容电压波动问题和传统高频注入法所导致的共模电压过大问题，提出一种适用于船舶电力推进系统的不对称全桥飞跨电容型MMC改进型拓扑。 方法 首先，介绍改进型电路拓扑的工作原理和低频工况下电容电压的波动缘由；然后，结合方波注入法与可设置截止频率的环流注入法，设计相应的控制方案；最后，基于Matlab/Simulink仿真平台，搭建带有螺旋桨负载的6 kV/36 MW永磁同步推进电机模型，模拟船舶电力推进系统的分级正车启动工况。 结果 仿真结果表明：该方案可以将低频段电容电压的波动百分比由16%降低至8%以内，且无共模电压注入。 结论 研究成果可为船舶中压直流电力推进系统的变频器设计提供参考。
2019, 14(6): 48-57.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01527
摘要:
目的 随着电力电子器件在船舶上的广泛应用和船舶电力系统容量的不断增加，船舶电能质量问题日益突出。为此，设计一种电能质量实时评估系统。 方法 首先，基于电力推进船舶电力系统的特点和船舶电能质量的研究现状，分析主流电能质量评估算法的优缺点与可行性；然后，根据最新评估标准，筛选可以反映船舶电力系统运行特点的8个电能质量指标，构建多层次评估体系，提出基于层次分析法（AHP）-模糊综合评估（FCE）法的船舶电能质量实时评估系统；最后，基于电力推进船舶实验装置进行可行性验证，并通过Matlab软件设计相应的图形用户界面（GUI）。 结果 该评估系统可以实现船舶电能质量的1 s级实时评估打分，同时生成定性与定量2种形式的评估结果。 结论 AHP-模糊综合评估法可以成功应用于船舶电能质量的实时评估系统，有利于船舶电力系统设备的集中监测管理，并为其他评估方法在船舶领域的应用提供一种新的设计思路。
2019, 14(6): 58-66.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01446
摘要:
目的 为了实时获取某舰船外部环境中不同方向的多个磁场信号，用于制定舰船消磁的合适方案及为舰船实现磁隐身提供数据基础，构建一种分布式双环网数据采集系统。 方法 该系统基于ARM嵌入式架构，将STM32F4系列芯片作为微控制器，实时获取现场128个通道的磁场数据，借助以太网通信技术将数据传送至集控中心/上位机。 结果 该系统能够按照既定的处理策略，对舰船各个不同部位的磁场数据进行预处理，然后通过光纤双环网传送到集控中心/上位机供后续处理。 结论 现场运行测试表明，该数据采集系统能够可靠、准确、实时获取现场的多通道、大数据，具有推广应用价值。
2019, 14(6): 67-72.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01382
摘要:
目的 目前的轴系安装多采用手工吊装模式，安装过程需要耗费大量人力和工时，也不便于维修和调整。为提高轴系安装作业的自动化水平，设计一种特殊的六自由度并联式平台，用于实现轴系的智能安装。 方法 建立基于传感器的观测模型，利用三边质心定位算法对轴段进行定位，计算平台与轴段接触点的位置条件，通过分析平台各种工况极限位置条件得到轴段工作空间。 结果 据此可预估轴段安装现场工作空间的安全性，有效避免装配作业时不必要的损坏， 结论 为工程应用提供理论指导和技术支持。
2019, 14(6): 73-80.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01524
摘要:
目的 研究潜艇内部液舱对声目标强度控制的影响。 方法 采用基于Kirchhoff高频近似的板块元方法，计算并分析处于潜艇耐压壳体内部不同位置的液舱对目标强度的影响规律，研究4种液舱结构改进方案的目标强度控制效果。 结果 结果表明：内部液舱主要在1~3 kHz频段对目标强度有影响，其中处于舷侧中心线附近的内部液舱对目标强度影响不大，而处于舷侧底部的内部液舱则有较大影响；位于中心线附近的液舱内壁倾斜有利于降低正横目标强度，而位于底部的液舱内壁倾斜虽可大幅降低3 kHz以上频段的目标强度，但对1~3 kHz低频段目标强度的降低效果仍无法抵消存在内部液舱带来的影响。 结论 在潜艇设计中，需对内部液舱采取相应措施，减小其对目标强度的影响。
2019, 14(6): 81-87.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01529
摘要:
目的 舰船进气格栅的几何参数众多，对所有几何参数开展雷达波隐身性优化的计算成本过大，为此，需掌握格栅雷达散射截面（RCS）灵敏度较大的几何参数序列。 方法 以某典型舰船进气格栅为研究对象，开展进气格栅参数化建模、电磁散射计算参数设定和计算方法研究，利用中心有限差分方法计算各几何参数对屏蔽效率的灵敏度。 结果 获取了各几何参数下的雷达波散射特性变化规律和进气格栅隐身优化的几何参数序列，验证了构建的舰船进气格栅隐身性分析及灵敏度计算方法的合理性和可行性。 结论 分析计算结果可应用于舰船进气格栅的雷达波隐身优化设计中。
2019, 14(6): 88-97.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01525
摘要:
目的 高雷诺数下水翼绕流问题因其原理复杂、计算困难，一直是水动力领域关注的热点。基于涡量-流函数的离散涡（DVM）模型是一种无网格方法，可有效克服数值粘性问题。同时，在涡量集中区分辨率高，可有效模拟高雷诺数流场中的旋涡运动。使用一种随机涡方法对高雷诺数下二维刚性水翼涡发放频率进行预报。 方法 以NACA 66系列水翼为例，与试验数据对比验证其对涡发放频率预报的准确性。应用此方法分析高雷诺数下来流速度及初始攻角大小对水翼涡发放频率的影响规律。 结果 结果表明：涡发放频率会随来流速度呈非线性增加；随着水翼攻角的增加，泄涡尺寸和涡强不断增大，泄涡频率降低。 结论 来流速度和水翼初始攻角对二维水翼涡发放频率有显著影响，可为螺旋桨桨叶二维剖面的涡发放机理探究，甚至全桨的振动噪声预报提供参考。
2019, 14(6): 98-103.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01541
摘要:
目的 研究水下航行体污水吹除产生的辐射噪声的规律特性和影响因素。 方法 基于大涡模拟（LES）与FW-H方程计算方法，对航行体贮容器排污过程进行流场分析和辐射噪声定量计算。 结果 数值模拟与实验结果均表明，辐射噪声主要受吹除压力和背压压差的影响，压差越大，辐射噪声越大，且其基本不受吹除背压影响。贮容器内水排空后，水下直接喷射排气会产生辐射噪声的"拐点"，排气噪声显著上升；频谱图呈现低频特性，频率主要分布在1 500 Hz以内，且有明显峰值。 结论 为控制舰船水下吹除排污过程的辐射噪声量级，应尽量控制排气压差，并防止高压气体直接喷射至海中。
2019, 14(6): 104-121.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01519
摘要:
目的 水空跨介质航行器（TMAUV）的斜出水过程是一个强非线性、非定常、流场变化剧烈的过程。基于一种可变体的TMAUV的水下构型，利用CFD流体仿真软件，对该构型在典型工况下的出水过程进行数值仿真。 方法 分析航行器在此过程中不同阶段的流场变化特性及其载荷的分布，比较航行器以不同的俯仰角和攻角出水时，在2个典型位置的流体速度场分布和航行器所受流体作用力的特性。 结果 结果表明，航行器倾斜跨越水空界面时两侧的流场和载荷会出现不对称的剧烈变化，俯仰角越大，在水下部分流场受动范围越小，跨越出水部分受影响越大；与零攻角出水相比，航行器带攻角倾斜出水会导致表面所受流体作用力出现高频率、大幅度的反向震荡，影响出水的稳定性。 结论 研究结果可为研究潜射导弹出水、船舶航行、潜艇跨介质等问题提供研究思路和理论参考。
2019, 14(6): 122-129.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01431
摘要:
目的 为了提升多次水下爆炸载荷作用下舰船结构的抗爆性能，给出一种模拟多次水下爆炸的数值方法。 方法 通过试验与数值仿真相结合的方法研究多次水下爆炸载荷作用下直径为600 mm、厚为5 mm的背空固支45#钢板的动态响应，得到钢板的塑性变形历程并分析其塑性变形规律。 结果 结果表明：背空固支45#钢板在多次水下爆炸载荷作用下的塑性变形形貌呈类球冠形，变形模式以弯曲变形和双向拉伸变形为主。药量与爆距一定时，钢板中心挠度增量随着水下爆炸加载次数的增加而逐渐减小，且第二次爆炸加载后挠度增量为首次爆炸加载后挠度的1/3。总药量不变时，与多次均匀水下爆炸加载结果相比，单次水下爆炸加载后钢板的挠度与厚度减薄率均偏大，中心挠度最大相差20.25%。 结论 试验与仿真结果具有较好的一致性，研究结果可为舰船防护设计提供参考。
2019, 14(6): 130-138, 154.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01511
摘要:
目的 针对以往优化船舶舱口角隅时只对角隅肘板形状进行优化的不足，提出一种角隅形状尺寸耦合优化方法。 方法 首先，提出适于优化的子模型选取原则和方法，并据此构建优化模型，解决以往不能保证子模型用于优化时的精度问题。然后，采用新的工况筛选方法选择用于优化的危险工况，解决船舶多工况计算量大的问题。最后，使用模拟退火算法对舱口角隅进行耦合优化，得到最优的形状尺寸设计，同时通过灵敏度分析筛选对应力敏感的设计变量，并只对其优化，得到与优化所有变量相近的结果，基于此给出矿砂船角隅的必要优化结构。 结果 结果显示，所提出的舱口角隅形状尺寸耦合优化方法，能在同等质量限制条件下使角隅应力水平下降更多，且计算成本低。 结论 所得结论可为实际矿砂船和其他船舶的结构优化设计提供参考。
2019, 14(6): 139-146.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01460
摘要:
目的 为了简化建造工艺和减轻液舱结构重量，对外置式耐压液舱实肋板结构进行拓扑优化和开孔尺寸优化设计。 方法 首先，利用Hyperworks/Optistruct对外置式耐压液舱整体模型进行结构应力分析。然后，在拓扑优化中，除与液舱壳板和耐压船体壳板相连的约100 mm长条状范围外，以实肋板其他范围内的单元密度为设计变量；以与实肋板相连的液舱壳板和船体壳板上结构的典型应力及实肋板体积分数为约束，以实肋板上最大Mises应力最小化为目标，针对满载和空舱两种工况，利用商用软件Hyperworks/Optistruct对实肋板结构进行拓扑优化。最后，基于Matlab和ANSYS联合优化，以实肋板上von Mises应力和剪应力为约束，以相应结构重量极小化为目标，对实肋板开孔进行尺寸优化，从而得到精细化开孔方案。 结果 拓扑优化结果表明，外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中、下部。开孔尺寸优化结果表明，相比初始方案，实肋板剪应力增加38%，其他关注区域应力相当时，内部实肋板上结构重量可降低19%。 结论 两类优化设计均表明，外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中下部，且从下到上开孔面积应逐渐减小。
2019, 14(6): 147-154.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01461
摘要:
目的 基座结构的阻抗值及不同加载点间的阻抗均匀性会影响水下结构物辐射噪声。 方法 以一典型水下结构物长基座结构为研究对象，将基座腹板单元密度作为设计变量，提出以提高基座阻抗均匀性为目标的拓扑优化数学模型，并根据优化结果提出有效的腹板开孔形式。在此基础上，以基座各板厚作为设计变量，同时将基座的阻抗值及阻抗均匀性作为目标，建立基于宽容排序法的多目标尺寸优化数学模型，获得基座面板、腹板和肘板板厚优化方案。 结果 拓扑结果表明，基座腹板上并不以相同的模式开孔，且腹板开孔中心与其几何中心不同。尺寸优化结果表明，改变基座面板、腹板以及肘板板厚的搭配，可使案例阻抗离散度最大值减小9.37%，同时基座重量降低33.31%，且加载点阻抗最小值基本不变。 结论 为了提高不同加载点间的阻抗均匀性，不宜在基座腹板上以相同的模式开孔；为了兼顾阻抗均匀性和阻抗值，基座各构件不同区域板厚可不相同。研究结果可为水下结构物基座优化设计提供参考。
2019, 14(6): 155-163.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01505
摘要:
目的 研究舰船主动隔振系统的能量波动特性。 方法 首先，建立一种浮筏混合隔振系统广义数理模型，包含有多向复合扰动振源、分布参数主/被动一体式隔振器、分散中间质量及弹性安装基础，并从声振能传递与控制角度揭示系统的耦合振动机理。然后，结合工程中隔振系统的应用，设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组，研究隔振器内共振、中间结构波动效应、中间质量与机器质量比以及不同作动器布置方案对系统能量传递的影响。 结果 分析结果表明：相比于传统的浮筏隔振系统，尤其是在中、高频共振区，分散中间质量隔振系统对于振动能量的隔离效果有明显的提高；对作动器施加约束降低了未施加约束时的理论预测误差。 结论 此类混合隔振系统在整个频段内具有良好的隔振效果，隔离性能超过传统隔振系统15 dB以上，且考虑作动器输出约束后更符合工程实际。
2019, 14(6): 164-171.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01494
摘要:
目的 耦合双层板结构是船体中的常见结构, 研究其结构振动及其功率流特性具有重要意义。 方法 基于薄板理论, 采用波动法建立有限尺寸双层板的振动模型, 在结构耦合及激励处离散, 由连续条件将各离散板的运动方程组装。运用上述方法, 验证波动法解析解与有限元法数值解的准确性。在此基础上, 分析激励力角度、连接件角度及其厚度对振动功率流的影响。 结果 研究结果表明:弯曲振动功率流和面内振动功率流均随着频率的增加而增大, 而面内振动功率流在低频段远小于弯曲振动功率流, 随着频率的增加, 二者逐渐靠近；弯曲振动功率流在全频段随着激励力角度的增加而增大, 面内振动功率流在高频段随之减小；随着连接件的倾角和厚度的增大, 都会使接收板的振动功率流降低。 结论 研究结果对于双层板结构的设计及应用具有一定的参考价值。
2019, 14(6): 172-179.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01557
摘要:
目的 大质量法（LMM）可将设备机脚的激励加速度转化为力载荷，是结构振动响应与声辐射仿真分析的常用方法。为提高LMM在船体声振响应计算方面的应用精度，提出对LMM的修正。 方法 首先，分析LMM的适用原理，得出合理的大质量倍数区间; 然后，基于船舶的阻尼分析，引入瑞利阻尼质量比例系数对LMM加以修正; 最后，将修正前、后的LMM计算结果分别与某油船测试的数据进行对比，并基于修正大质量法（M-LMM）计算所得船体谐响应结果，进一步计算船舶水下辐射声功率与垂直声场指向。 结果 结果显示，在20~200 Hz分析频段内，应用2种LMM计算所得的振动响应频谱曲线趋势相近，但M-LMM的计算结果更接近于实测值，平均误差仅2.70%。 结论 M-LMM可提高船体响应仿真精度，能为船舶前期设计阶段提供更准确的设计依据。
2019, 14(6): 180-185.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01491
摘要:
目的 常规疲劳损伤谱分析法只考虑了线性波浪载荷对疲劳寿命的影响，对于大外飘型船舶，如何考虑非线性砰击载荷的影响成为疲劳损伤计算的难点。 方法 首先，采用非线性时域方法计算船体总弯矩的时历分布；然后，结合雨流计数法，统计出船体节点在非线性砰击载荷下的疲劳应力范围分布，进而得到船体节点考虑非线性砰击载荷影响的疲劳损伤；最后，将其与线性波浪载荷产生的疲劳损伤予以对比，计算非线性砰击弯矩对某大外飘型船舶疲劳总损伤的放大系数。 结果 经计算，考虑砰击载荷后，疲劳损伤放大约40%。 结论 采用该计算方法对具有严重砰击载荷的船舶进行疲劳损伤计算具有实际参考意义。
2019, 14(6): 186-191.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01528
摘要:
目的 研究汽车滚装船在斜菱状态下的横向强度问题。 方法 设计7种不同柔性支撑甲板结构方案，利用有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN，计算船体结构的应力及分布，比较分析不同设计方案下对舱段结构强度的影响。根据挪威船级社（DNV）指导性文件，对不同设计方案下汽车滚装船舱段的结构强度进行评估。 结果 结果表明：不同柔性支撑甲板初始层位置的设定会对船体结构强度产生一定影响，并在柔性支撑甲板与刚性支撑甲板分界处出现应力明显增大的现象。 结论 研究结果可为同类型船舶的设计建造提供参考意见。
2019, 14(6): 192-200.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01507
摘要:
目的 为提高搜索到目标潜艇的概率，更有效地开展水面舰艇编队搜潜行动，对舰艇应召搜潜路径规划问题进行研究。 方法 首先，构建基于隐式马尔科夫模型（HMM）框架的水面舰艇应召搜潜模型，设计两阶段启发式求解的方法，使搜潜命中概率期望值最大，利用进化算法（EA），通过对种群内的个体进行交叉和变异操作，避免出现局部最优的问题，并与常规搜潜方法进行对比；然后，通过实验研究不同分割策略对路径优化的影响。 结果 单舰搜潜和多舰搜潜的仿真实验表明，采用所提方法能够获得最大化搜潜命中概率期望值以及最优搜潜路径。而分割次数的实验表明，合理的重新划分搜潜区域，有利于找到总体更优的搜潜路径。 结论 该模型能找到最优搜潜路径，有效提高水面舰艇编队搜潜效率。
2019, 14(6): 201-206.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01477
摘要:
目的 受制作工艺的限制，水听器在不同频点上的灵敏度存在起伏。由于采集设备只能通过设定某个固定的参考灵敏度进行声电转化，这将导致宽带测量信号与实际信号存在偏差，需要通过幅度修正来提高测量信号的准确性。为此，提出一种基于滤波器设计的幅度修正方法，将幅度修正转化为FIR滤波器的设计问题。 方法 首先，利用二阶锥规划设计出满足幅度修正特性的滤波器系数；然后，对测量信号进行时域滤波，从而实现幅度修正。 结果 处理结果表明，修正信号的相对误差随着滤波器长度的增加而减小。当滤波器长度为257时，修正信号的相对误差仅为0.3%。 结论 该方法克服了傅里叶变换分块处理需要时间积累的缺陷，仅通过时域滤波的方式即可获取连续准确的修正信号，具有实时性好、相对误差小、运算量低等优势。
