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船舶操纵运动模型在线辨识与自适应控制研究
1
作者 黄立文 赵辉 +1 位作者 蒋祺伟 贺益雄 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期148-155,共8页
针对传统控制方法在不同船型、船速和外界干扰下精度不足的问题,以响应型船舶操纵运动模型为辨识对象,在递推最小二乘法中引入遗忘因子,解决了普通最小二乘法无法在线辨识及递推最小二乘法更新速度随数据累积下降的问题.通过操纵模拟器... 针对传统控制方法在不同船型、船速和外界干扰下精度不足的问题,以响应型船舶操纵运动模型为辨识对象,在递推最小二乘法中引入遗忘因子,解决了普通最小二乘法无法在线辨识及递推最小二乘法更新速度随数据累积下降的问题.通过操纵模拟器获取所需数据,采用带遗忘因子的递推最小二乘算法,在线辨识船舶操纵性指数K和T,并将辨识结果用于实时计算最优比例积分微分(PID)参数,提出了自适应最优PID航向控制方法.航向航迹控制仿真试验结果表明:与现有最优PID方法相比,自适应最优PID在不同船型和环境下均展现了较好的适应性,在航向稳定性、收敛时间和航迹偏差等指标上均优于最优PID. 展开更多
关键词 船舶操纵运动模型 参数辨识 航向控制 航迹控制 遗忘因子
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二代完整稳性直接稳性评估方法的研究现状与展望
2
作者 顾民 储纪龙 +1 位作者 张培杰 卜淑霞 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期3-11,共9页
船舶波浪中完整稳性是航行安全的核心保障,第二代完整稳性衡准(SGISC)的直接稳性评估方法尚未完善,是当前研究热点。旨在系统综述国内外二代完整稳性直接评估的研究进展与关键问题。在方法上,重点梳理参数横摇、纯稳性丧失、骑浪/横甩... 船舶波浪中完整稳性是航行安全的核心保障,第二代完整稳性衡准(SGISC)的直接稳性评估方法尚未完善,是当前研究热点。旨在系统综述国内外二代完整稳性直接评估的研究进展与关键问题。在方法上,重点梳理参数横摇、纯稳性丧失、骑浪/横甩、过度加速度、瘫船稳性5种失效模式的数值预报技术(含势流、黏流、黏−势耦合及智能方法),并深入分析3类解决稳性失效稀有性问题的统计外推法(极值理论、临界波群与波集、环境条件外推)。结果表明:势流与黏流方法在多数失效模式预报中已取得显著成果,智能方法与黏−势耦合方法展现出应用潜力,但仍存在智能方法依赖高质量数据,纯稳性丧失和骑浪/横甩的多自由度耦合模型精度不足,桨舵出水模型待完善,全黏流计算成本过高等关键问题。总之,未来评估方法应加强试验数据验证、优化黏流与外推方法结合、探究外推方法适用性、开展更多样船计算及规范智能方法数据库等方向的研究,为第二代完整稳性衡准直接稳性评估技术的工程化应用提供参考。 展开更多
关键词 船舶稳性 第二代完整稳性衡准 直接稳性评估 统计外推方法 数值预报方法 计算流体力学
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基于AHC-PSO-RF代理模型的大型集装箱船参数横摇运动快速预报
3
作者 孙强 谭杰 周耀华 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期104-113,共10页
[目的]针对传统基于水动力学的数值模拟方法计算船舶参数横摇存在计算成本高、操作要求高且无法覆盖所有装载工况等问题,提出一种融合特征物理化重构、凝聚层次聚类(AHC)与改进随机森林(RF)的集成机器学习替代模型,用于高效预测船舶参... [目的]针对传统基于水动力学的数值模拟方法计算船舶参数横摇存在计算成本高、操作要求高且无法覆盖所有装载工况等问题,提出一种融合特征物理化重构、凝聚层次聚类(AHC)与改进随机森林(RF)的集成机器学习替代模型,用于高效预测船舶参数横摇幅值。[方法]利用AHC压缩特征维度,降低模型复杂度和计算开销;采用粒子群算法(PSO)对RF超参数进行全局寻优。[结果]基于某大型集装箱船多工况水动力数值模拟结果数据的验证结果表明:与广义回归神经网络(GRNN)及未优化RF模型相比,在迎浪和艉随浪工况下,该模型(AHC–PSO–RF)在横摇有义值预测中的决定系数(R2)平均提升5.84%与0.27%,均方根误差(RMSE)平均降低59.28%与10.69%,预测精度较高。此外,模型在单个装载工况的平均计算耗时相比于水动力数值模拟方法减少84.5%。[结论]该模型在批量预测任务中具备显著效率优势,证明了其作为高效替代方案的工程实用价值。 展开更多
关键词 船舶稳性 参数横摇 代理模型 凝聚层次聚类−粒子群优化−随机森林模型 集装箱船 动稳性预报
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分层流中潜艇尾迹特征的数值模拟及识别
4
作者 陈二云 刘兴生 +3 位作者 马振来 赵鑫鑫 李国平 杨爱玲 《中国航海》 北大核心 2026年第1期78-88,共11页
水动力尾迹是潜艇非声学探测的重要物理场之一。鉴于复杂的海洋环境,水动力尾迹的准确预测具有较大困难。采用多相流(VOF)方法对直航条件下潜艇分层流场进行数值模拟,获得航速、相对潜深和海水分层等因素对自由表面尾迹特征及内波尾迹... 水动力尾迹是潜艇非声学探测的重要物理场之一。鉴于复杂的海洋环境,水动力尾迹的准确预测具有较大困难。采用多相流(VOF)方法对直航条件下潜艇分层流场进行数值模拟,获得航速、相对潜深和海水分层等因素对自由表面尾迹特征及内波尾迹特征的影响规律。采用Canny边缘检测理论提取尾迹轮廓特征,测量尾迹角和横波张角。结果表明:潜艇在相对潜深较大且弗劳德数(Fr)较低条件下,自由表面尾迹并不呈现典型“V”形波;随着Fr数的增加,尾迹形态逐渐由“斑”状演变为平行波,最终呈现明显的“V”形波。海水密度分层的增强会加剧自由表面的扰动,使自由表面尾迹特征更加突出。研究结果可为潜艇水动力尾迹特征的图像识别提供参考依据。 展开更多
关键词 自由表面尾迹 内波 分层流 多相流 CANNY
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刚性安装设备缩比设计的冲击环境影响因素分析
5
作者 陈攀 魏强 +1 位作者 陈威 刘志忠 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第3期1-7,共7页
针对舰船设备在水下爆炸冲击下的安全性问题,本文基于1∶3缩比理论模型,建立了缩比双层底结构及设备模型,通过数值计算方法对舰船缩比结构和设备模型遭受水下爆炸时的动态响应进行研究,探讨刚性安装设备缩比设计时,实际缩比模型相比理... 针对舰船设备在水下爆炸冲击下的安全性问题,本文基于1∶3缩比理论模型,建立了缩比双层底结构及设备模型,通过数值计算方法对舰船缩比结构和设备模型遭受水下爆炸时的动态响应进行研究,探讨刚性安装设备缩比设计时,实际缩比模型相比理论缩比模型在质心偏移、连接螺栓数量及刚性接触面设置对缩比设备冲击环境的影响规律。研究表明,缩比设备质心三向偏移1/4时,设备基础的加速度、速度及位移响应变化范围均小于4%,影响可忽略;缩比后设备连接螺栓数量2个时,加速度峰值降低了13.4%,建议缩比设备模型螺栓安装点数量不少于4个;接触面设置对缩比设备基础加速度响应影响显著,全约束工况加速度峰值较节点接触高283.5%,需选择合适的刚性设备接触设置模式。研究结果阐明了舰船刚性安装设备缩比设计时冲击环境的主要影响因素,为舰船缩比模型设计提供了借鉴作用。 展开更多
关键词 水下爆炸 缩比模型 刚性安装设备 冲击环境
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水面舰船弹性安装设备谱跌效应修正研究
6
作者 陈攀 魏强 +2 位作者 许崇喜 刘志忠 金泽宇 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第4期19-26,共8页
由于设备与安装基础之间弹性或者刚性连接,设备惯性力的动力反作用会改变安装基础处的冲击谱,尤其是设备安装频率处的谱值,通常把这个变化叫谱跌现象。对于水面舰船双层底内底上安装的设备,双层底结构比甲板结构刚度大,安装于双层底部... 由于设备与安装基础之间弹性或者刚性连接,设备惯性力的动力反作用会改变安装基础处的冲击谱,尤其是设备安装频率处的谱值,通常把这个变化叫谱跌现象。对于水面舰船双层底内底上安装的设备,双层底结构比甲板结构刚度大,安装于双层底部位的设备的谱跌效应与甲板部位的谱跌效应是否有相同规律需要开展进一步研究。本文以典型双层底结构和弹性安装设备为研究对象,分析设备质量、安装频率等因素对设备基础冲击环境的影响规律,数值计算和理论推导结果表明,对于双层底内底弹性安装设备,安装频率不变,设计谱速度与设备质量反相关;当设备质量超过20 t时,随着设备的安装频率增大,谱速度显著减小。最后基于设备质量和安装频率对设备冲击环境的影响,拟合得到适用于水面舰船双层底内底弹性安装设备冲击环境的计算公式,经数值计算验证其预报精度较好。 展开更多
关键词 冲击环境 双层底 谱跌效应 质量变化 安装频率变化
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基于结构安定性的半潜式平台立柱耐撞性分析
7
作者 刘成名 刘帆 +2 位作者 石天赐 冯国庆 任慧龙 《工程力学》 北大核心 2026年第1期269-280,共12页
为分析半潜式平台立柱结构在船舶撞击下的损伤特性并建立撞击安全性评估方法,基于结构安定性原理开展了撞击试验和数值模拟。通过设计开展加筋板准静态侵彻和动态反复撞击试验,分析了伪安定状态下结构的承载力和撞深特性。通过开展材料... 为分析半潜式平台立柱结构在船舶撞击下的损伤特性并建立撞击安全性评估方法,基于结构安定性原理开展了撞击试验和数值模拟。通过设计开展加筋板准静态侵彻和动态反复撞击试验,分析了伪安定状态下结构的承载力和撞深特性。通过开展材料拉伸试验建立了材料硬化模型和基于B-W断裂准则的损伤模型,完成了加筋板撞击试验的数值模拟。应用建立的数值模拟方法开展了立柱船撞分析,获得了立柱的临界弹性变形能,给出了保证立柱完整性撞击船应满足的质量和航速特性,初步提出了立柱结构撞击安全性评估衡准,可为半潜式平台立柱结构的耐撞性分析和评估提供参考。 展开更多
关键词 半潜式平台立柱 船舶撞击 撞击试验 伪安定 B-W断裂准则 数值模拟 安全性评估
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低雷诺数下沟槽表面水翼流场试验研究
8
作者 王诗洋 张郭杨 +2 位作者 周子宸 王超 汪春辉 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第2期1-6,共6页
为了探究顺流向沟槽对螺旋桨表面流场的影响,选取桨叶0.7半径处的翼型剖面为研究对象,利用高时间分辨率粒子图像测速系统对“月牙形”翼型表面的流场进行试验测试研究,对比分析了0.7 mm沟槽表面翼型和光滑表面翼型在流速0.2、0.3和0.4 ... 为了探究顺流向沟槽对螺旋桨表面流场的影响,选取桨叶0.7半径处的翼型剖面为研究对象,利用高时间分辨率粒子图像测速系统对“月牙形”翼型表面的流场进行试验测试研究,对比分析了0.7 mm沟槽表面翼型和光滑表面翼型在流速0.2、0.3和0.4 m/s以及迎角在5°、10°和15°的平均速度场、湍流度分布以及涡结构变化规律。试验结果表明,顺流向的沟槽可以有效降低近壁面的速度梯度并减少表面的涡结构分布,该现象在迎角10°、流速0.3 m/s时较为明显;随着流速和迎角的增加,沟槽对于流场的优化效果逐渐降低。 展开更多
关键词 平均速度场 沟槽表面 翼型 粒子图像测速 模型试验
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基于首次穿越概率的船舶随机横摇稳定性研究
9
作者 刘亚柳 张佳润 +2 位作者 卜淑霞 顾民 刘利琴 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期71-78,共8页
[目的]复杂海况下船舶动稳性评估是保障安全航行的关键,而现有基于规则波的横摇稳定性判别方法,难以精准识别随机波浪中的横摇不稳定域,亟需更有效的评估手段。[方法]采用随机分析方法探究随机波浪中非线性横摇运动的稳定性特征,借助首... [目的]复杂海况下船舶动稳性评估是保障安全航行的关键,而现有基于规则波的横摇稳定性判别方法,难以精准识别随机波浪中的横摇不稳定域,亟需更有效的评估手段。[方法]采用随机分析方法探究随机波浪中非线性横摇运动的稳定性特征,借助首次穿越理论,计算给定边界与初始条件下随机横摇运动的首次穿越概率。[结果]根据首次穿越概率,将随机海况划分为3个区域:高稳定区、中稳定区和低稳定区。[结论]成功计算出全浪向下横摇响应超过25°的概率,为船舶在不同波浪方向下随机横摇运动的稳定性评估提供了更多的参考信息。 展开更多
关键词 船舶稳性 非线性横摇 全浪向 首次穿越概率 随机稳定性 随机平均法
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IMO二代完整稳性:多维耦合机理、智能预报与高精度评估新维度
10
作者 顾民 马宁 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期1-2,共2页
稳性是保证船舶安全航行最主要的基本特性,是船舶设计建造的强制性法定要求。国际海事组织(IMO)于2008年颁布了《2008年国际完整稳性规则》,即第一代完整稳性规则,主要是基于经验背景,根据20世纪中期收集的船舶营运统计和气象衡准制定... 稳性是保证船舶安全航行最主要的基本特性,是船舶设计建造的强制性法定要求。国际海事组织(IMO)于2008年颁布了《2008年国际完整稳性规则》,即第一代完整稳性规则,主要是基于经验背景,根据20世纪中期收集的船舶营运统计和气象衡准制定的规定性规则,是基于船舶静力学理论,以船舶在静水中零速时,横风、横浪作用下的复原力臂曲线参数来描述。但第一代完整稳性规则无法体现船舶类型及其操作和环境条件的多样化,也无法体现现代船舶水动力学研究的新成果。 展开更多
关键词 多维耦合机理 高精度评估 IMO 完整稳性 智能预报
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基于循环谱分析的船舶辐射噪声周期性平稳特征研究
11
作者 戴卫国 李海涛 +1 位作者 付家鹏 马凯 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第3期127-132,共6页
针对船舶目标辐射噪声周期性平稳特征提取问题,本文进行船舶目标辐射噪声周期性平稳特征提取方法研究。利用循环谱提取船舶目标辐射噪声周期性平稳的线谱特征;通过经典及现代数字信号处理手段,利用船舶目标辐射噪的循环谱、循环谱频域... 针对船舶目标辐射噪声周期性平稳特征提取问题,本文进行船舶目标辐射噪声周期性平稳特征提取方法研究。利用循环谱提取船舶目标辐射噪声周期性平稳的线谱特征;通过经典及现代数字信号处理手段,利用船舶目标辐射噪的循环谱、循环谱频域相干性、循环频率在循环谱中的分布规律,提出一种局部特征-循环相干性线谱周期性平稳特征提取方法,提取船舶目标辐射噪声周期性平稳特征,有效提高绝对弱信号循环谱的循环线谱的信噪比。通过仿真及试验数据验证,本文提出的特征提取算法,对于弱目标、弱频率分量的特征提取相较于传统方法具备有效性,所提方法可为船舶目标识别提供有效的技术手段。 展开更多
关键词 循环谱 相干性 船舶辐射噪声 平稳特征 循环频率分布特性
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基于直接计数法和动力学模型的横浪中破损船舶倾覆概率计算研究
12
作者 段建文 马宁 史琪琪 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期63-70,共8页
[目的]旨在基于直接计数法和动力学模型对横浪瘫船状态下破损船舶的倾覆概率进行计算分析,进而改进现行破损船舶稳性评估规范中,基于剩余稳性参数对倾覆概率进行保守估计的方法。[方法]根据所建动力学模型综合考虑波浪−船体−进舱水的耦... [目的]旨在基于直接计数法和动力学模型对横浪瘫船状态下破损船舶的倾覆概率进行计算分析,进而改进现行破损船舶稳性评估规范中,基于剩余稳性参数对倾覆概率进行保守估计的方法。[方法]根据所建动力学模型综合考虑波浪−船体−进舱水的耦合效应。对于波浪−船体耦合,采用瞬时湿表面压力积分方法计算非线性船体回复力和Froude−Krylov力;通过STF方法和脉冲响应函数法计算辐射力和绕射力;结合试验获得的破损船舶横摇阻尼,考虑流体黏性的影响。对于波浪−进舱水耦合效应,采用修正的伯努利方程,计算破口处的水体流入流出速率。对于船体−进舱水耦合,采用集中质量法计算进水晃荡力,同时通过瞬时湿表面压力积分方法考虑进水对船体的静压力。对于进水的黏性耗散作用,采用半经验公式进行近似计算。基于IMO规范和上述动力学模型,采用直接计数法计算破损船舶倾覆概率,并将其表示为时间的边际概率函数。[结果]将模型应用于破损船舶标准模型DTMB 5415,开展横摇运动响应和倾覆概率计算,主要结果如下:1)基于动力学模型计算得到的横摇运动响应结果,与试验结果对比显示,峰值对应周期附近的相对误差均在20%以内;2)该破损船模在30 min内的倾覆概率随有义波高的增大而升高,当波浪跨零周期接近船舶破损后的横摇固有周期时,倾覆概率达到最大值。[结论]研究表明,对于横浪中破损船舶倾覆概率,采用所提方法计算能够得到较为客观准确的结果。 展开更多
关键词 破损船舶 稳性 倾覆概率 动力学模型 直接计数法 边际概率函数 横浪 耦合效应
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考虑水动力升力效应的船舶随浪中纯稳性丧失运动预报分析
13
作者 张晋雅 马宁 +1 位作者 段建文 史琪琪 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期12-22,共11页
[目的]旨在研究随浪中横倾与航速共同作用下水动力升力效应的影响,提升纯稳性丧失的数值预报精度。[方法]首先,发展基于统一理论的六自由度弱非线性运动模型的数值计算方法,该方法不仅耦合耐波性与操纵性的动力学特征,还通过涡格法(VLM... [目的]旨在研究随浪中横倾与航速共同作用下水动力升力效应的影响,提升纯稳性丧失的数值预报精度。[方法]首先,发展基于统一理论的六自由度弱非线性运动模型的数值计算方法,该方法不仅耦合耐波性与操纵性的动力学特征,还通过涡格法(VLM)引入升力项,以表征横倾角和航速变化所引起的横向流体作用;其次,针对涡格法可能导致升力项高估的问题,采用计算流体力学(CFD)方法,对船舶自航时的涡脱落情况进行定量分析,进而对涡格法所计算的升力项进行修正;最后,将修正后的六自由度运动模型预报结果与公开发表的模型试验数据进行对比验证。[结果]结果显示,当船速增高时,升力对船舶横摇响应具有显著的放大效应;经CFD修正后的升力项可有效降低涡格法的高估偏差,提升六自由度运动模型对船舶随浪非线性横摇运动的预报精度。[结论]所做研究明确了升力效应对船舶随浪非线性横摇运动的影响规律,验证了基于涡格法和CFD修正的六自由度弱非线性运动模型在船舶横摇运动预报中的有效性,可为船舶稳性评估及航行策略制定提供技术支持。 展开更多
关键词 船舶稳性 横摇运动 弱非线性运动模型 六自由度 涡格法 水动力升力 计算流体力学
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规则波中船舶甲板上浪与参数横摇运动耦合影响分析
14
作者 张佳润 卜淑霞 +2 位作者 刘亚柳 刘利琴 刘依伦 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期23-36,共14页
[目的]旨在研究参数横摇与甲板上浪间的相互作用,以评估甲板上浪对船舶非线性运动的影响。[方法]在势流理论框架内建立考虑甲板上浪作用的船舶垂荡−纵摇−参数横摇三自由度耦合计算模型并进行数值求解,随后,以C11型集装箱船为例,研究参... [目的]旨在研究参数横摇与甲板上浪间的相互作用,以评估甲板上浪对船舶非线性运动的影响。[方法]在势流理论框架内建立考虑甲板上浪作用的船舶垂荡−纵摇−参数横摇三自由度耦合计算模型并进行数值求解,随后,以C11型集装箱船为例,研究参数横摇与甲板上浪间的相互作用。[结果]结果显示,参数横摇显著扩大了发生甲板上浪的海浪频率范围,增加了上浪水量和上浪水体产生的载荷;甲板上浪及积水会对船舶波浪中的复原力臂曲线产生显著的强非线性影响,使复原力臂减小甚至变为负值,从而显著降低船舶的波浪稳性;当甲板上存在舷墙时,上浪水体会越过舷墙周期性流入流出甲板,使甲板上始终存有一定量的水体,而甲板上浪和积水会使船舶吃水增加产生一定的艏倾,从而增大参数横摇响应幅值,且上述作用会随积水量的增加而增加。[结论]所做研究可为评估甲板上浪对船舶稳性的影响提供一定的参考。 展开更多
关键词 船舶稳性 适航性 甲板上浪 参数横摇 三自由度耦合模型 非线性运动 规则波
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基于体积力法的ONR内倾船骑浪运动CFD模拟与分析
15
作者 曾柯 鲁江 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期146-155,共10页
[目的]针对操纵/耐波耦合的骑浪失稳模式直接评估研究需求,开展骑浪运动模拟与分析。[方法]采用基于RANS方程的计算流体力学(CFD)方法,结合重叠网格技术和螺旋桨体积力模型,建立自航模在波浪中六自由度失稳运动预报方法。以国际稳性ONR... [目的]针对操纵/耐波耦合的骑浪失稳模式直接评估研究需求,开展骑浪运动模拟与分析。[方法]采用基于RANS方程的计算流体力学(CFD)方法,结合重叠网格技术和螺旋桨体积力模型,建立自航模在波浪中六自由度失稳运动预报方法。以国际稳性ONR内倾船为研究对象,模拟其在高航速下在随浪和艉斜浪规则波中的骑浪现象,并与公开文献中的试验结果进行对比。[结果]计算结果显示,静水中不同航速下螺旋桨转速的平均计算误差为10.11%,总阻力平均计算误差为3.13%,骑浪发生的波浪条件与试验结果吻合较好,最大横摇幅值计算结果与试验结果趋势一致。[结论]研究表明,基于螺旋桨体积力模型的模拟方法可以成功预报出高航速下的骑浪现象,而且相比真实的桨模型计算效率更高。对于ONR内倾船型,航速越高,骑浪平衡状态的垂荡值越大,纵摇和横摇角越小,且会呈现出不同程度的埋艏上浪现象。 展开更多
关键词 船舶稳性 ONR内倾船 骑浪运动 规则波 体积力法
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16 MW三立柱半潜式浮式海上风电平台拖航作业模型试验
16
作者 李刚 易丛 +3 位作者 付升雷 李张翰熠 陈静 温斌荣 《造船技术》 2026年第1期31-35,76,共6页
以16 MW三立柱半潜式浮式海上风电平台为研究对象,采用模型试验方法,考虑静水拖航和不规则波拖航条件,研究该平台在不同方向下的水动力特性。结果表明:在静水拖航条件下,0°方向(两个次立柱平行在前)的阻力显著大于180°方向(... 以16 MW三立柱半潜式浮式海上风电平台为研究对象,采用模型试验方法,考虑静水拖航和不规则波拖航条件,研究该平台在不同方向下的水动力特性。结果表明:在静水拖航条件下,0°方向(两个次立柱平行在前)的阻力显著大于180°方向(主立柱在前)的阻力,阻力比值绝对值为1.10~1.60;在静水拖航和不规则波拖航条件下,0°方向的纵摇幅值均大于180°方向的纵摇幅值。建议该平台在实际拖航作业中采用180°方向的拖航布置。 展开更多
关键词 三立柱半潜式浮式海上平台 拖航作业 模型试验 静水拖航 不规则波拖航 阻力 纵摇幅值
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输入约束下船舶横摇混沌运动模糊自适应反步控制
17
作者 苗泽旭 张显库 马道成 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期114-121,共8页
[目的]为解决复杂海况中参数激励引发船舶横摇运动混沌现象导致的渐进性倾覆风险,提升航海安全保障能力,提出一种输入约束下船舶横摇混沌运动模糊自适应反步控制方法。[方法]该方法结合反步法与模糊自适应控制,针对横摇角速度/加速度设... [目的]为解决复杂海况中参数激励引发船舶横摇运动混沌现象导致的渐进性倾覆风险,提升航海安全保障能力,提出一种输入约束下船舶横摇混沌运动模糊自适应反步控制方法。[方法]该方法结合反步法与模糊自适应控制,针对横摇角速度/加速度设计模糊状态观测器进行实时估计,针对未知非线性函数引入模糊逻辑系统进行逼近,针对减摇鳍控制输入问题构建辅助控制系统进行约束。[结果]仿真实验表明,相较于已有文献的控制方法,本文所提方法平均绝对值误差(MAE)降低47.28%,平均积分绝对值(MIA)降低17.74%,平均全变差(MTV)降低57.20%,收敛时间降低44.62%。[结论]因此,所提方法可有效抑制参数激励型横摇混沌运动,显著增强控制系统鲁棒性、降低倾覆风险,为船舶航行安全提供技术保障。 展开更多
关键词 船用减摇装置 自适应控制系统 模糊逻辑 反步 参数横摇混沌 输入约束 模糊状态观测器
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极地航行船舶积冰情况下破损稳性评估
18
作者 郭骏峰 陶佳彬 +3 位作者 柴威 向祖权 蔡博奥 唐立斐 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期55-62,共8页
[目的]针对极地航行条件下由船舶积冰和破损引发的安全问题,开展积冰船舶在破损状态下的稳性评估研究。[方法]首先,基于飞沫结冰理论建立积冰预测模型;然后,以DTMB 5415船舶为研究对象,分析风速和温度对船舶积冰量的影响规律;接着,计算... [目的]针对极地航行条件下由船舶积冰和破损引发的安全问题,开展积冰船舶在破损状态下的稳性评估研究。[方法]首先,基于飞沫结冰理论建立积冰预测模型;然后,以DTMB 5415船舶为研究对象,分析风速和温度对船舶积冰量的影响规律;接着,计算完整船舶与破损船舶在不同积冰时长下复原力臂曲线与重心的变化,分析积冰与破损情况对船舶静稳性的影响;最后,运用极限动倾角评估船舶动稳性,计算不同积冰时长下破损船舶的极限动倾角与能承受的极限风速。[结果]结果显示,积冰与破损共同作用将显著降低船舶稳性:当积冰6 h时,破损船舶的极限动倾角相比无积冰条件下完整船舶的极限动倾角,从64.8°降到了62.1°,能承受的极限风速由33.1 m/s降至16.0 m/s;当积冰12 h时,破损船舶的稳性已不满足IMO规范的要求。[结论]相关研究可为船舶积冰影响因素分析,以及积冰与破损共同作用下的船舶稳性评估提供重要参考。 展开更多
关键词 极地船舶 破损稳性 稳性 静稳性 动稳性 积冰预报
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基于深度学习的实海环境船舶动稳性预报方法
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作者 崔昕邈 张欣媛 +1 位作者 张杰 黄礼敏 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期43-54,共12页
[目的]针对IMO二代稳性评估方法忽视实海环境时空变化特性、难以准确评估船舶失稳风险的问题,对基于实海环境的船舶稳性敏感性指数预报方法进行研究,以提升集装箱船航行安全保障能力。[方法]结合IMO提出的第二代完整稳性衡准与深度学习... [目的]针对IMO二代稳性评估方法忽视实海环境时空变化特性、难以准确评估船舶失稳风险的问题,对基于实海环境的船舶稳性敏感性指数预报方法进行研究,以提升集装箱船航行安全保障能力。[方法]结合IMO提出的第二代完整稳性衡准与深度学习方法,建立区域敏感性指数的高精度预报模型,进一步以典型集装箱事故船为研究目标,验证稳性敏感性指数预报结果的准确性。[结果]预报模型在时间与空间分辨率方面较二代稳性评估方法显著提高,能够准确识别失稳风险发生的具体位置和时刻,模型预测结果与实际事故风险分布高度一致,未出现风险高估情况。模型相较IMO稳性评估方法,更能反映复杂海况下的稳性风险差异。[结论]建立的敏感性指数预报模型充分考虑实海海洋环境的时空变化特性,能够实现实海环境下船舶二代稳性的快速预报,提升了二代稳性风险预报的准确性与实用性,该研究成果可为集装箱船的航行安全保障、航线规划修正等提供辅助决策信息,对保障船舶及货物的安全具有重大意义。 展开更多
关键词 船舶稳性 第二代完整稳性衡准 稳性评估 参数横摇 典型事故评估验证 深度学习方法
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艏斜浪作用下船舶参数横摇特性分析
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作者 刘武阳 姚朝帮 +2 位作者 赵加鹏 余嘉威 张志国 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期79-89,共11页
[目的]船舶参数横摇是第二代完整稳性中的典型失稳模式之一,常发生于迎浪和随浪下。当船舶在艏斜浪中航行时,会同时受到参数激励和波浪强迫激励两方面因素的影响,同样有可能引起大幅横摇甚至是倾覆,故进行艏斜浪下的船舶参数横摇特性分... [目的]船舶参数横摇是第二代完整稳性中的典型失稳模式之一,常发生于迎浪和随浪下。当船舶在艏斜浪中航行时,会同时受到参数激励和波浪强迫激励两方面因素的影响,同样有可能引起大幅横摇甚至是倾覆,故进行艏斜浪下的船舶参数横摇特性分析。[方法]基于功能分解势黏流耦合求解器HUST−SWENSE和结构化动态重叠网格求解器HUST-Overset,引入五阶Stokes非线性规则波模型,开展艏斜浪作用下KCS船的参数横摇特性数值仿真研究。首先,根据公开的迎浪下KCS船的参数横摇约束模型试验数据,进行数值仿真计算;然后,对不同艏斜浪作用下KCS船的参数横摇进行数值模拟,分析浪向角增大时的波浪强迫激励作用以及波陡增加导致的非线性作用对横摇运动特性的影响规律。[结果]结果显示,不同航速下的参数横摇幅值以及周期的预报值与试验数据之间的平均偏差在5%以内,验证了采用所提数值方法计算迎浪参数横摇的可靠性;浪向角的增大和波陡的增大均会显著影响参数激励和波浪强迫激励作用。[结论]所做研究可为艏斜浪工况下参数横摇的数值预测、风险评估以及航速/航向优化提供依据。 展开更多
关键词 船舶稳性 参数横摇 势黏流耦合 非线性规则波 艏斜浪 重叠网格
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