端口受控哈密顿方法的电力双推进无人船航向航速控制

以电力双推进无人船航速航向控制为主要研究问题,使用永磁同步电机作为无人船螺旋桨的驱动电机,采用基于端口受控哈密顿(PCH)方法,有效的降低了系统损耗,使无人船驱动系统输出功率得到了优化。仿真结果表明,系统能较快达到稳定状态,实现了无人船的速度控制要求,提升了无人船系统的续航能力。     

无人船监测与测量技术进展

为了促进无人船技术得到快速发展,较系统地综述了无人船监测与测量的基本原理、主要性能和典型应用,同时对无人船的船身结构、动力系统、测量载荷等硬件设备以及数据处理、岸基控制等软件系统做了较为详细的阐述。最后对当前无人船测量技术发展中存在的难题进行了深入分析与探讨,以期我国的无人船监测与测量技术能够得到较为迅速的发展并得到广泛的应用,满足社会发展的需要。     

混合驱动水下滑翔机高效推进螺旋桨设计

水下滑翔机尾部增加推进器实现其快速前进,螺旋桨是推进器的核心部件,要求其具有较高的推进效率、振动小、噪声低。首先通过分析螺旋桨的推进效率随直径、转速的变化关系,引入低速高效螺旋桨的设计理念,提出基于数学计算软件及三维建模软件的螺旋桨三维建模方法;然后,运用数学计算软件及螺旋桨曲线算法快速绘制螺旋桨的三维曲线,并对螺旋桨的直径、叶数、叶片厚度及倾角进行优化,大幅提高螺旋桨的推进效率;最后,在数学计算软件中计算出螺旋桨的特征点在空间笛卡尔的坐标,将桨叶的特征点导入三维建模软件,生成三维实体。文中所述方法提高了设计螺旋桨的推进效率及模型构造的准确性。     

泵喷推进器在某水下航行器降噪方面的应用

通过对某采用对转螺旋桨作为推进方式的水下航行器噪声进行深入分析,了解和掌握了其噪声特点。 针对对转螺旋桨在降噪方面的不足,对采用泵喷推进器降噪进行分析研究,提出水下航行器各装置降噪改进设想。 在综合考虑了鳍舵以及附体对航行噪声的影响,以及原产品对航行性能的要求后,对泵喷推进器进行了初步方案设计,采用该泵喷推进器有望使噪声降低 4 ~ 5 dB。     

基于无人船的水质监测及控制系统设计

针对执行水质监测任务过程中固定浮标监测站单点监测存在局限性、船载观测人员取样耗时耗力等问题,本文设计了一种搭载多点、分层自动采水取样装置的智能无人船水质监测系统,可实现目标水域的多点、分层连续水质数据测量及取样。该智能无人船具备基于快速随机树(Rapid Random Tree)算法的自主避障和快速路径规划功能,解决了现有无人船技术存在的多障碍自主路径规划难等问题。同时,本设计结合了ARM9控制芯片、M5310无线传输模块,通过可视化的显示界面和远程WEB访问的功能,大大提升了科研人员及时处理特殊情况便捷性。通过实验测试及比对分析,证明本设计具有智能高效、稳定可靠等优点,能够满足职能部门对于水质监测工作的需要。     

微型缆控水下观测机器人推进动力分析

文中针对一款配置4个螺旋桨且五自由度运动可控的微型缆控水下观测机器人进行了推进动力性能分析,采用流体力学方法计算了螺旋桨推力和扭矩,以及机器人的总体运动阻力和运动效率等关键动力参数。该水下机器人利用水平配置的螺旋桨推进器可实现前后移动和横向转弯,利用两个V型配置螺旋桨推进器可完成垂向、横向和横滚运动。文章首先对单个螺旋桨转速分别为3 000 rpm,4 000 rpm,5 000 rpm时进行了水动力学分析,计算了不同转速下对应的前向推力和阻力扭矩,拟合了转速-推力和转速-扭矩曲线;其次,对水下机器人整体模型在前向、横向和垂向三个方向上进行了水动力学计算,分析了机器人的整体运动阻力,拟合了机器人的速度-阻力曲线;然后,对应比较螺旋桨的转速-推力曲线和机器人的速度-阻力曲线,大致得出不同螺旋桨转速下机器人的推进速度,明确螺旋桨转速与机器人运动速度的对应关系,为螺旋桨水动力分析确定入口速度;最终,根据螺旋桨入口速度,重新计算螺旋桨水动力,绘制了转速-推力和转速-扭矩曲线,并确定机器人的推进效率,得出了螺旋桨转动和水下机器人整体运动的关键动力参数。     

船载波浪发电设备设计及其性能研究

为解决小型无人船由于船体空间紧凑,携带燃料较少导致的续航力差、航程短等问题,本文以三体船为平台,将摆式波浪能发电技术与多体船相结合,提出了一种新型船载波浪发电设备设计方案。该发电设备可由主侧船体之间的波浪运动响应差异驱动,在海上航行时捕获波浪能并转化为电能,以此来补充船上能源。通过数值软件对三体船进行性能预报,结果表明,在四级海况下迎浪航行时,三体船平均波浪能捕获功率可达3.57 kW,波浪能一级转换效率为7.32%,能够有效的补充船上能源。同时,安装船载波浪发电设备具备减摇减荡的效果,提升了三体船的航行稳定性,进一步体现了该装置的可行性和实用性。     

推进器失效对深海采矿船动力定位性能的影响分析

深海中蕴藏着丰富的矿产资源,深海采矿船是深海采矿的重要装备,通过动力定位系统控制采矿船的海上位置,动力定位系统由若干推进器组成。采矿船在海上受到风浪流作用,推进器一旦失效极易发生采矿船运动失控等安全事故,本文研究推进器不同失效方式下动力定位性能,分析推进器不同失效方式动力定位功能的损失。根据势流理论计算波浪载荷,数值模拟深海采矿船不同位置的单个推进器失效和多个推进器失效方式下的时域运动响应,对比各种失效方式对深海采矿船纵荡、横荡、艏摇三个自由度运动的影响,分析各种失效方式对剩余推进器推力的影响。研究结果表明：采矿船空载90°浪向,推进器不同失效模式对于纵荡运动影响远小于对横荡和艏摇运动影响,船艉单推进器失效对于纵荡和艏摇动力定位的影响大于两个推进器失效影响;对于采矿船多自由度运动动力定位两个推进器失效大于单推进器失效影响;一侧两个推进器或两侧推进器同时失效,对动力定位的影响相同,对于横荡运动的影响最大。本文揭示了深海采矿船推进器失效对于采矿船运动的影响程度和机理,对于深海采矿船的安全作业具有指导意义。     

一种海洋环境监测无人船系统及其海洋应用

无人船是一种新型的无人多功能海洋监测平台,能够以遥控或自动方式完成连续性海洋参数测量。针对湖泊和近海的海洋环境监测,自主研发了一种双体双推进式无人船系统"USBV"。利用该无人船系统,搭载信标差分GPS、单波束测深仪和CTD(温盐深仪),于2014-10-11在连云港当路水库和连岛海域,开展了水深、温度和盐度的自动航行监测。通过分析无人船的自动航行性能和深度、温度与盐度的测量结果,验证了无人船"USBV"用于海洋环境监测的自动性和可行性。     

北欧海盗船

在挪威的博物馆里,陈列着一条划桨木船。这是人们在1904年从奥斯陆发掘出来的北欧海盗船。这条海盗船长约23米,宽约4米多,是一艘吃水浅的快速木船。据记载,当年北欧海盗使用这种船,以斯堪的纳维亚半岛为中心,出没于北海海域达两个多世纪。这种船宛如生活在北海地区的海象,能够经受得住北海惊涛骇浪的袭击。北欧海盗船的特点是船底平浅。没有在一般木船上所能看到的船中心线龙骨。船体结构使用的木板同船体尺寸相比又薄又窄;当拼在一起时,恰似铠甲一般,具有充分的弹性,便于承受外界袭     

无人机正射影像辅助无人船测深的作业方法探讨

无人船测深系统被越来越广泛地应用于采集水深数据。在复杂水域环境中进行作业时,无人船受到工作底图及导航方式的限制,难以采用自动航行模式进行测绘,因此提出了一种无人机正射影像辅助无人船测深的作业方法。通过无人机快速获取测区正射影像成果,利用正射影像辅助进行测区划定和测线布设,避开可能造成作业风险的水上障碍物和岸滩。并在此基础上进行自动航行线路的规划设计,在水位不低于正射影像获取水位时开展无人船测深作业。经验证,采用该方法能够最大限度的完成测绘任务,同时降低作业强度与风险,具有较好的应用价值。     

海商法视角下对CMI无人船调查问卷的思考

为解决无人船适用海商法存在的问题,促进我国无人船海上运输产业的健康可持续发展,文章从法理的角度阐释国际海事委员会无人船调查问卷中无人船的法律地位、船长和船员的认定以及无人船的碰撞责任,提出无人船适用海商法存在不确定性风险;在海商法领域,无人船的法律地位认定、船长和船员的识别以及船舶碰撞责任的适用仍存在问题,解决上述问题的有效路径是明确无人船的法律地位、将岸基控制人员识别为船员、采用过错责任原则认定无人船的碰撞责任以及合理分配船东与生产者之间的碰撞责任,以合理规避无人船的风险。     

无人船声学探测设备集成设计优化方法研究

常规海底探测任务多使用声学探测设备,按照预设测线航行作业,载体航行扰动和自噪声往往直接影响数据质量和作业效率。通过水动力仿真模拟和实船测试等技术手段研究无人船集成声学探测设备的方法,提出设计优化方案来指导无人船的设计与制造,最终实现实船所测数据满足95%置信区间小于0.25,达到IHO44特优级标准,充分证明提出的关于无人船声学探测设备集成设计方法的研究是可行的,具有推广和深入研究的意义。     

测量无人艇研究进展综述

主要基于船体、航速、续航能力、作业海况、搭载仪器、操作方式以及主要用途等方面,详细阐述了国内外测量无人艇的技术参数,分析了国内无人艇的不足和重点攻克的技术,以及螺旋桨、喷泵两种推进方式的优缺点;分析了测量无人艇艇型、自动控制、载体总体设计及集成、环境感知、通信等关键技术及实现途径;指出测量一体化、智能化水平的提升、水陆一体化测量技术、组网测绘为测量无人艇未来的发展方向。     

跨域无人系统协同技术在海洋监管工作中的应用

文章介绍无人机、无人船和水下无人潜水器等及其组成的跨域无人系统协同技术的进展和应用,分析海域海岛、自然资源和生态环境等海洋监管面临的问题,研究结果表明跨域无人系统协同技术可低成本和高效率地提升海洋监管能力,并探究跨域无人系统海上监管的创新模式。     

无人船运动控制方法综述

为实现无人船海上自主作业,无人船运动控制的快速性、准确性以及鲁棒性亟待提高。首先从全驱动控制和欠驱动控制角度,分别概括了国内外无人船航向控制、航速控制、轨迹跟踪控制以及路径跟踪控制的主流控制方法。其次,归纳总结了处理海洋环境不确定扰动的研究进展,包括扰动的建模和消除、抑制扰动的主流方法。最后,总结了无人船运动控制现状与存在的问题,并从工程应用和理论研究两个角度对未来的研究方向进行了展望。     

摆动尾鳍水动力性能的试验和数值研究

鱼类能够在水下高速度、低噪音、高效率地游动。鱼类出色的推进性能通过其摆动尾鳍实现。这种摆动尾鳍推进方式已经用在了水下无人航行器上。因此研究摆动尾鳍的水动力性能是非常有意义的。对摆动尾鳍的推进水动力性能进行了详尽的研究。设计、装配了一套仿尾鳍推进系统,并对其进行了相应的水动力试验。在试验中研究了运动参数对摆动尾鳍水动力性能的影响。与此同时,采用基于雷诺平均N-S方程的数值方法对摆动尾鳍的水动力性能进行了研究。在数值计算中采用了k-ωSST湍流模型和有限体积法。数值计算结果和水动力试验结果进行了比较。对尾鳍表面的压力分布和流场中的尾涡结构进行了分析。水动力试验和数值计算都表明摆动尾鳍可以产生推进力和较高的推进效率。     

用于拆平台的双船协同动力定位试验研究

大型海洋结构物的退役和拆除是油气行业面临的一个巨大挑战。双船起重拆除法提供了一种低成本、高效、灵活的解决方案,该方案采用两艘具有动力定位功能的半潜运输船从平台两侧将平台上层组块托起,随后协同托举运输至第三艘半潜运输船上后转运送至陆地。在这个过程中涉及到两艘及三艘船的协同动力定位作业,这对动力定位系统的同步性具有很高要求。多船近距离协同动力定位会受到螺旋桨与螺旋桨、船体与船体及螺旋桨与船体之间的干扰,动力定位的性能会受到影响。为此开展了相应的水池模型试验研究,对复杂环境下多船协同动力定位性能进行了分析,包括定位精度、功率消耗等,并对动力定位风险点进行了深入研究,验证了双船起重拆除法的可行性,并对实际工程的施工提供一定指导意见。     

自由吸气螺旋桨导管防蚀装置的试验研究

近几十年来,导管螺旋桨的试验研究取得了巨大的进展。因它显著提高了重负荷桨的推进效率,故在拖船、拖网渔船以及大功率的超大型油船上得到了广泛的应用。从节省能源角度出发,人们对导管桨的应用也更加重视。但在实际使用中,由于导管内壁的严重空泡侵蚀,造成钢板穿孔漏水,大大降低推进效率,为此必须进行修补或更新,这     

深吃水多立柱平台稳性与水动力分析

在深水平台的设计与分析中,调整某一结构参数提高某一性能的同时,常常受到其他功能或性能上的约束,因此引起了平台各项功能及性能之间的相互竞争。以一种创新的深吃水多立柱平台(Deep Draft Multi-Spar)为目标,探讨平台结构特征参数如立柱直径、立柱高度、立柱间距和压载舱位置与平台稳定性能、水动力及运动性能、结构要求和功能要求之间的关系。水动力分析和响应计算结果显示,随着DDMS平台吃水深度的降低,垂荡、纵摇和纵荡RAOs均逐渐增大,运动性能降低,并与典型的Spar和半潜平台的RAOs进行了比较。