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。     

自动表面船用于岛礁水深测绘

岛礁具有重要的地位,然而对其附近水深的调查手段却不充分。比较了几种水深测绘手段的优缺点,设计了一种小型自动表面船用于岛礁水深测绘。该表面船底部安装声学测深仪,具备自动定位、导航与运动功能;其尾部安装两个电动推进器提供动力,通过独立控制两个推进器的转速,可实现船体的前进、后退和转向;利用无线电与岸基单元进行数据通讯。根据不同水深测绘条件,该船可以用三种控制方式进行水深测量:直接控制、间接控制和自主控制。测量数据实时传输到岸基单元,并自动存储于船载存储单元。初步试验结果表明,设计的自动表面船测量系统具有可行性。     

港口内靠码头系泊船运动的计算

本文以英国南海岸处Ｓｈｏｒｅｈａｍ港内系泊船为例，研究了港口内靠码头系泊船运动的数值计算问题。该船的实船实验和模型实验已经完成，为验证本文计算结果提供了依据。运动方程在时域内求解。在计算船体脉冲响应函数时，引入了船体阻尼系数在频率很低时的渐近表达式和一迭代算法。分析了港内共振波浪和其对船体的作用力。讨论了靠码头系泊船运动的非线性特征。计算结果与实验结果符合很好。     

第五讲 船舶运动性能是优选航线的重要依据

前面已经谈到,海洋水文气象条件是航行安全和经济航运的重要保证。在海洋环境中,船会遇到风、浪、流引起的阻力,也会发生遥摆砰击,结果往往导致航行失速、结构损伤,甚至造成严重的海难。而且,不同类型的船,即使在相同的海况条件下,呈现的运动状态也很不相同,所以在优选航线过程中不能忽视船舶本身的运动性能。 船的摇摆和砰击 船的摇摆包含6个方面的自由度: 1.横摇──围绕船的纵轴（由船头至船尾方向）所作的运动; 2.纵摇──围绕船的横轴所作的运动; 3.垂荡──船在垂直方向上的运动; 4.偏航──船体围绕垂直轴向的运动; 5.横飘──船体侧向运动。 6.前冲──船体纵向运动。 船的摇摆运动可用波动定律来描述,类似复合摆的运动,由简谐分析求得横摇和纵摇的     

日本新海洋研究船“MIRAI”号

日本海洋科学技术中心所拥有的新海洋研究船“MIRAI”号是世界上最大最先进的海洋研究船之一。该船建造于1997年,属于破冰船级,装备有许多高精度仪器和设备,可用于未来全球延时海洋气象和海洋学观测及研究。其超常船体和专门设计的防摇装置,使它能够承担高纬度区和极地区极端气候条件下的观测任务。船上还装有一套TRITON海洋观测浮标阵,这是它不同与常规海洋学研究船的又一特点。     

不同波长下KCS船运动响应与波浪增阻数值研究

准确预报船舶在波浪中的运动和力可以为船舶性能评估提供参考。采用naoe-FOAM-SJTU求解器,数值模拟固定和放开垂荡、纵摇自由度的KCS船在不同波长的迎浪规则波中的运动。首先运用数值造波方法生成不同波浪周期的Stokes一阶深水规则波,与Stokes波的理论值对比确保造波的准确性;然后计算固定或放开垂荡和纵摇自由度的KCS船在0.65 ≤ λ/L（波长/船长）≤1.95的遭遇波中的运动和阻力,研究KCS船的波浪增阻中绕射和辐射成分,且采用傅里叶分析法研究了运动与阻力的线性和非线性成分分布。结果表明,波浪绕射增阻受波长的影响不大,当波长接近船长时,船舶的垂荡和纵摇幅值以及波浪增阻均达到峰值,这主要由船体剧烈运动引起的辐射增阻导致,应避免船舶在此工况下航行。     

深海钻探船“地球号”在下北半岛近海试运行——2007年服务于IODP的检验和培训

科学钻探船“地球号”于2001年4月份开始建造,2005年夏季竣工。船体总长210 m,总吨位57 087 t,位于船中部的钻塔其顶部距海面有121 m,目前是世界上最大的科学钻探船。“地球号”不仅船体庞大,同时也综合了科学钻探定位和分析的集成技术,这包括可以在水深2 500 m(将来可达4 000     

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。     

含月池和输运管的深海采矿船水动力特性研究

深海采矿船是未来人类获取深海矿产资源的重要装备,研究其水动力特性具有重要意义。月池和输运管是影响深海采矿船水动力特性的重要因素。以世界上第一艘超深水采矿船“鹦鹉螺新纪元”号为研究对象,基于三维势流理论,分析月池尺寸、输运管长度及内径对采矿船水运动特性的影响。结果表明：月池开口会使采矿船垂荡、纵荡和纵摇运动出现共振峰,峰值随着开口尺寸的增加而增大,其中垂荡运动峰值可增加将近2倍;输运管的存在会明显改变采矿船横摇运动固有周期,增大垂荡运动峰值,降低横摇运动峰值,对横荡和纵荡运动的影响亦较大,当输运管长度为 5 000 m,内径为0.480 5 m时,横荡和纵荡响应峰值能够达到无输运管时的3倍以上。通过探究月池开孔和输运管不同参数对采矿船运动的影响,为深海采矿船月池和输运管设计提供一定的借鉴和参考。     

浮式生产储油船船体疲劳计算

船体结构的疲劳问题一直是船舶设计者十分关注的问题，特别是高强度钢在船体结构中的广泛使用，使船体结构的疲劳破坏问题更加突出。本文以一大型浮式生产储油船（Floating Production and Storage and Offilading)为例，系统地介绍了一种基于S－N曲线和Miner线性疲劳累积损伤原理，计算船体在局部结构应力热点处的疲劳寿命。该方法考察了船舶运营期内的实际工况和海况条件，船体局部应力热点的焊接情况，几何形状，受载形式以及尺寸效应等因素。计算中借助了DNV船级社的SESAM程序系统的部分模块。     

动力定位采矿船高海情下的运动响应分析

本文对具有动力定位深海采矿船高海情下的运动响应及运动特性开展研究。针对具有6个推进器构成的动力定位系统,考虑高海情及空载和满载两种典型工况,基于推力最小和运动最小条件,应用卡尔曼滤波器结合线性二次型最优控制理论的控制算法优化推力,进行动力定位系统的参数整定,实时优化调整推力的方向和大小,计算采矿船高海情下的运动和推力的时间历程响应和分析运动特性。经计算,得到了深海采矿船空载和满载工况在高海情下实施海上定位的浪向及需要的推力大小,确定了采矿船动力定位系统在高海情下的适应性,评估了高海情下深海采矿船的定位能力。     

涌浪作用下港内大型集装箱船运动特性数值研究

随着船舶大型化和港口建设深水化发展,外海不同周期波浪作用下大型系泊船泊稳问题与小型系泊船相比出现了新的特点。为此,利用数值模型方法研究了在不同入射角度和周期的涌浪作用下港内大型系泊船的水动力响应,针对系泊船的泊稳情况探讨了船舶的运动规律和运动特性。研究发现,在涌浪周期较大的情况下,限定波高的泊稳标准不足以用来确定系泊船的正常作业条件,港内泊船的水平运动（纵荡、横荡和艏摇）极易超出运动标准值并影响装卸作业效率,并且船舶的水平运动表现出主要由次重力波主导的低频运动特性,而垂直运动（垂荡、横摇和纵摇）表现出主要由短波主导的波频运动特性。     

叩问球深层的探索——大洋科学考察船

"挑战者"号科学考察船开创了一种有系统有目标的近代海洋科学考察方式,为地球科学带来了一场革命."挑战者"号是一艘典型的三桅蒸汽动力帆船,船长68.9米,船载量2300吨级,由皇家海军军舰改装而成.在爱丁堡大学的查尔斯·汤姆森的提请下,伦敦皇家学会从英国皇家海军那里获得了"挑战者"号的使用权.并于1872年进行了对船只的...     

帆船运动史

帆船及帆船运动的发展 帆船运动历史悠久，可以追溯到远古时代，它伴随着人类文明史的发展而发展。     

竞技帆船运动的世界格局

欧洲的竞技帆船运动有着悠久的历史．帆船运动的优秀选手大都集中在欧洲。在欧洲，帆船运动是一项群众性的运动，拥有着众多的追随者。国际帆联的会员国有三成以上来自欧洲。     

帆船·攻略阶

帆船运动集合了娱乐性、观赏性、探险性、竞技性于一体。现代帆船运动更是各国人民进行航海文化交流的重要渠道．并且已经成为在世界沿海国家和地区最为普及且最受欢迎的体育活动之一。任何户外运动，基本安全常识都是必修课程，帆船运动当然也不例外，比起其他陆地运动，帆船运动所需要掌握的安全常识更加广泛。     

帆船·攻略阶

帆船运动集合了娱乐性、观赏性、探险性、竞技性于一体。现代帆船运动更是各国人民进行航海文化交流的重要渠道．并且已经成为在世界沿海国家和地区最为普及且最受欢迎的体育活动之一。任何户外运动，基本安全常识都是必修课程，帆船运动当然也不例外，比起其他陆地运动，帆船运动所需要掌握的安全常识更加广泛。     

减弱船磁效应对海洋地磁测量精度影响的方法研究

船磁效应一直是影响海洋地磁测量精度的一个重要因素。传统船磁模型只取磁方位角为变量,改正后测线数据存在系统差和船磁影响的起伏变化,给不断累积的地磁数据拼接带来困难。磁正西北和北东方向的测线网受船的感应磁性变化的影响最小,东西向测线之间船磁影响差异最小,而磁南北向测线之间正好相反,据此可从测线布设方案着手减弱船磁效应影响。完备的船磁模型可以兼顾考虑测线航向、地磁总场、磁倾角和拖缆长度的变化,通过不同拖缆长度的主、副测线网交点差平差或三点各两种不同拖缆长度的方位测量,实现地磁异常分离和完备船磁效应的改正。实例说明固定船磁,甚至负的垂直分量,会使船磁效应随纬度出现可观变化,需要完备船磁模型的解算和改正才能解决这个问题。     

波浪作用下带月池结构船体运动数值预报

流体在月池内发生共振时,有可能给船舶带来多种危险。建立基于N-S方程和VOF法的三维数值波浪水池,通过实现船体与波浪的耦合运动,对月池内流体发生活塞运动共振情况下的船体运动做出了数值预报,研究了船体运动和月池内流体运动的相互影响。通过与无月池结构船体运动对比,得到了共振情况下月池内流体活塞运动会增大船体垂荡运动的结论;通过与船体静止情况下月池内流体运动的对比,得到了船体运动会增大月池内流体活塞运动的结论。另外还研究了月池内的流场变化,以研究月池振荡的机理。     

瘫船稳性第二层薄弱性衡准研究

基于IMO第二代完整稳性草案中瘫船稳性第二层薄弱性衡准的有关研究,分析草案提出的简化计算方法,采用一个单自由度船舶横摇运动微分方程,利用例船CEHIPAR2792数据,编译相应程序,求得不规则横风横浪作用下瘫船横摇运动相应特征,进而计算特定海况下的倾覆概率及特定海区的平均倾覆指数,并与草案值进行对比。分析不同拟合扶正力臂曲线方法和剩余稳性高对计算结果的影响,并对瘫船稳性第二层薄弱性衡准方法进行修改。