- 张弛;郑欣颖;
在舰船结构抗水下爆炸作用响应模型研究中，为减少船体梁截面形式单一以及相似性准则的不足所带来的缩比模型较实船响应的误差，基于某水面典型舰船主要结构形式特点进行简化，保留船体梁横截面水线以上部分的矩形特征，主要改变水线以下截面形式，设计接近实船的大尺度梯形截面、弧形截面形式船体梁，爆炸药量采用某典型武器装药量，尽可能避免相似原则引起的误差。采用数值仿真方法系统对比研究截面形式变化对相同水下爆炸条件下船体梁整体运动响应特性的影响。结果表明水下爆炸气泡负压和耦合共振作用可以使得船体梁结构发生整体弯曲变形，并且弧形截面船体梁相较于梯形截面船体梁变形较大，其整体结构偏弱。
2022年21期 v.44 6-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K] [下载次数：144 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张弛;郑欣颖;
在舰船结构抗水下爆炸作用响应模型研究中，为减少船体梁截面形式单一以及相似性准则的不足所带来的缩比模型较实船响应的误差，基于某水面典型舰船主要结构形式特点进行简化，保留船体梁横截面水线以上部分的矩形特征，主要改变水线以下截面形式，设计接近实船的大尺度梯形截面、弧形截面形式船体梁，爆炸药量采用某典型武器装药量，尽可能避免相似原则引起的误差。采用数值仿真方法系统对比研究截面形式变化对相同水下爆炸条件下船体梁整体运动响应特性的影响。结果表明水下爆炸气泡负压和耦合共振作用可以使得船体梁结构发生整体弯曲变形，并且弧形截面船体梁相较于梯形截面船体梁变形较大，其整体结构偏弱。
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本文聚焦某沿海巡逻艇，采用基于RANS方程的数值模拟技术，开展不同重心纵向位置下巡逻艇阻力性能及桨盘面流场CFD数值模拟，获得在设计航速下不同重心纵向位置巡逻艇阻力性能以及桨盘面处的流场分布情况，对其阻力性能和桨盘面伴流场不均匀度进行了综合分析，最终获得本船重心纵向位置的最佳布置位置，为该类型巡逻艇重心位置的确定提供技术支撑。
2022年21期 v.44 10-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1808K] [下载次数：65 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 朱锋;蒋一;眭爱国;
本文聚焦某沿海巡逻艇，采用基于RANS方程的数值模拟技术，开展不同重心纵向位置下巡逻艇阻力性能及桨盘面流场CFD数值模拟，获得在设计航速下不同重心纵向位置巡逻艇阻力性能以及桨盘面处的流场分布情况，对其阻力性能和桨盘面伴流场不均匀度进行了综合分析，最终获得本船重心纵向位置的最佳布置位置，为该类型巡逻艇重心位置的确定提供技术支撑。
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基于内聚力单元方法，开发自定义材料子程序，结合损伤判据和疲劳损伤演化准则，建立复合材料层间疲劳损伤计算模型，并通过有限元对复合材料T型接头层合结构在疲劳载荷下的分层扩展行为进行数值仿真研究，结果表明位移控制下裂纹初期扩展较快，之后裂纹长度增长载荷降低，扩展速率逐渐缓慢，载荷控制相反，裂纹因长度增长而加速扩展。
2022年21期 v.44 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 2105K] [下载次数：256 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 卞鑫;李国琛;张凡;赵南;
基于内聚力单元方法，开发自定义材料子程序，结合损伤判据和疲劳损伤演化准则，建立复合材料层间疲劳损伤计算模型，并通过有限元对复合材料T型接头层合结构在疲劳载荷下的分层扩展行为进行数值仿真研究，结果表明位移控制下裂纹初期扩展较快，之后裂纹长度增长载荷降低，扩展速率逐渐缓慢，载荷控制相反，裂纹因长度增长而加速扩展。
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为提高机动平台水下活动时的生存概率，以平台及目标运动的向量误差构建相对误差散布域。分析目标散布要素和平台散布要素，以目标位置为中心点建立相对位置散布图，研究各向量误差的作用机理；以水下平台航向作为基准轴，依据时变的向量误差推导出合成误差椭圆要素；由平台和目标的初始态势及纯方位解要素的均方误差作为初始条件，仿真得到不确定位置散布域，以此作为水下平台规避威胁目标的依据。
2022年21期 v.44 21-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1789K] [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 单玉浩;夏卫星;
为提高机动平台水下活动时的生存概率，以平台及目标运动的向量误差构建相对误差散布域。分析目标散布要素和平台散布要素，以目标位置为中心点建立相对位置散布图，研究各向量误差的作用机理；以水下平台航向作为基准轴，依据时变的向量误差推导出合成误差椭圆要素；由平台和目标的初始态势及纯方位解要素的均方误差作为初始条件，仿真得到不确定位置散布域，以此作为水下平台规避威胁目标的依据。
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针对船舶低频噪声控制问题，基于局域共振隔声理论，采用声学有限元方法，开展薄膜型声子晶体低频隔声特性研究，探究声子晶体构型对其隔声性能的影响，明确声子晶体正方形构型方案，基于明确的构型方案分析腔体厚度、薄膜数量以及薄膜厚度结构参数等对隔声性能的影响。研究表明，薄膜声子晶体隔声峰值频率随配重质量的增加而降低，双侧薄膜声子晶体低频隔声性能优于单侧薄膜方案，增加腔体和薄膜厚度均可提高声子晶体的隔声性能。
2022年21期 v.44 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 2092K] [下载次数：384 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 杨坤;汤旸;吴恒亮;王博涵;
针对船舶低频噪声控制问题，基于局域共振隔声理论，采用声学有限元方法，开展薄膜型声子晶体低频隔声特性研究，探究声子晶体构型对其隔声性能的影响，明确声子晶体正方形构型方案，基于明确的构型方案分析腔体厚度、薄膜数量以及薄膜厚度结构参数等对隔声性能的影响。研究表明，薄膜声子晶体隔声峰值频率随配重质量的增加而降低，双侧薄膜声子晶体低频隔声性能优于单侧薄膜方案，增加腔体和薄膜厚度均可提高声子晶体的隔声性能。
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“奋斗者”号全海深载人潜水器使用氧烛作为应急情况下的供氧手段，期间3名乘员在载人舱内生存。氧烛是一种化学产氧手段，受工作原理所限，其产氧过程中有可能会产生微量CO，人体自身新陈代谢时亦会有CO排出。一氧化碳是一种毒性很强的有害气体，出于安全性考虑，有必要对氧烛供氧条件下载人密闭空间内一氧化碳浓度进行评估，确认其是否处于安全范围。为此，“奋斗者”号进行了一系列试验，对氧烛供氧条件下载人密闭空间内的一氧化碳浓度进行测量。本文对这些试验进行介绍，对试验的结果进行分析并给出结论。
2022年21期 v.44 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K] [下载次数：235 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 姜磊;何再明;李栋梁;王骏超;李宇杰;刘彤;
“奋斗者”号全海深载人潜水器使用氧烛作为应急情况下的供氧手段，期间3名乘员在载人舱内生存。氧烛是一种化学产氧手段，受工作原理所限，其产氧过程中有可能会产生微量CO，人体自身新陈代谢时亦会有CO排出。一氧化碳是一种毒性很强的有害气体，出于安全性考虑，有必要对氧烛供氧条件下载人密闭空间内一氧化碳浓度进行评估，确认其是否处于安全范围。为此，“奋斗者”号进行了一系列试验，对氧烛供氧条件下载人密闭空间内的一氧化碳浓度进行测量。本文对这些试验进行介绍，对试验的结果进行分析并给出结论。
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为研究轴颈变形影响下的水润滑轴承液膜分布问题，以考虑轴颈变形的液膜膜厚方程为基础，依据轴系校中结果对忽略轴颈变形、考虑轴倾斜以及考虑轴弯曲3种处理方法下的膜厚分布进行对比；以考虑轴弯曲条件下的液膜模型为基准，进行水润滑轴承流固耦合计算，对忽略轴颈变形以及考虑轴倾斜产生的误差进行分析。研究结果表明，考虑轴弯曲的膜厚方程计算得出的液膜厚度分布更接近水膜实际情况。以轴弯曲模型为基准，则有忽略轴颈变形会导致液膜沿轴向分布偏离实际情况，将轴颈变形简化为轴线的倾斜会导致液膜压力大小产生误差，其中水膜最大压力误差为-14.57%～-26.54%（随载荷变化），水膜压力均值误差约在-20%左右。
2022年21期 v.44 36-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K] [下载次数：165 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 李森;金勇;罗斌;周建辉;
为研究轴颈变形影响下的水润滑轴承液膜分布问题，以考虑轴颈变形的液膜膜厚方程为基础，依据轴系校中结果对忽略轴颈变形、考虑轴倾斜以及考虑轴弯曲3种处理方法下的膜厚分布进行对比；以考虑轴弯曲条件下的液膜模型为基准，进行水润滑轴承流固耦合计算，对忽略轴颈变形以及考虑轴倾斜产生的误差进行分析。研究结果表明，考虑轴弯曲的膜厚方程计算得出的液膜厚度分布更接近水膜实际情况。以轴弯曲模型为基准，则有忽略轴颈变形会导致液膜沿轴向分布偏离实际情况，将轴颈变形简化为轴线的倾斜会导致液膜压力大小产生误差，其中水膜最大压力误差为-14.57%～-26.54%（随载荷变化），水膜压力均值误差约在-20%左右。
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本文针对船舶机舱管系的振动问题，提出一种基于动力吸振原理的吸振装置。该装置结合悬臂梁吸振器的特点，通过调谐吸振装置固有频率，降低管路振动传递强度，改变管路振动特性，使管系振动处于安全范围，从而实现振动的吸收。本文将吸振装置引入到某船机舱滑油管系的振动区域，并基于正交法思想对装置的结构参数和质量配置进行优化，分析装置的有效范围和布置方式。在此基础上，通过有限元数值仿真分析吸振装置的减振性能。数值结果显示，本文吸振装置可有效降低管系振动的强度，加速度插入损失可达23.5 dB左右。
2022年21期 v.44 41-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 2160K] [下载次数：166 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 张存;郭建廷;卞向前;杜易洋;赵帅;
本文针对船舶机舱管系的振动问题，提出一种基于动力吸振原理的吸振装置。该装置结合悬臂梁吸振器的特点，通过调谐吸振装置固有频率，降低管路振动传递强度，改变管路振动特性，使管系振动处于安全范围，从而实现振动的吸收。本文将吸振装置引入到某船机舱滑油管系的振动区域，并基于正交法思想对装置的结构参数和质量配置进行优化，分析装置的有效范围和布置方式。在此基础上，通过有限元数值仿真分析吸振装置的减振性能。数值结果显示，本文吸振装置可有效降低管系振动的强度，加速度插入损失可达23.5 dB左右。
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船舶舱室通风方式直接决定各区域内部的空气质量。实验研究和传统的计算流体力学算法耗时较长，为此将多区域网络通风模型引入到舱室通风控制策略的影响研究中。以典型舱室和通风系统结构为基础，采用多区域污染物传播算法，获得不同通风控制策略下的各区域污染物浓度变化规律。结果表明，基于浓度反馈控制的通风策略与基于时间或新风量控制的通风策略相比，能够降低10%的空气质量超标风险，在空气质量保障和节能运行上具有显著优势。
2022年21期 v.44 47-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1951K] [下载次数：162 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 王骁;苏洪涛;陈昊;方芳;余涛;施红旗;
船舶舱室通风方式直接决定各区域内部的空气质量。实验研究和传统的计算流体力学算法耗时较长，为此将多区域网络通风模型引入到舱室通风控制策略的影响研究中。以典型舱室和通风系统结构为基础，采用多区域污染物传播算法，获得不同通风控制策略下的各区域污染物浓度变化规律。结果表明，基于浓度反馈控制的通风策略与基于时间或新风量控制的通风策略相比，能够降低10%的空气质量超标风险，在空气质量保障和节能运行上具有显著优势。
2022年21期 v.44 47-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1951K] [下载次数：162 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 刘昭亮;惠节;
为准确检测船用耐腐蚀材料内部是否存在内部缺陷，提出基于激光超声技术的船用耐腐蚀材料内部缺陷检测方法。使用基于激光超声的材料内部信息采集方法，将激光超声波照射在船用耐腐蚀材料表面，获取材料内部反射的激光超声回波信息；采用基于经验模式分解的激光超声波特征提取方法，提取回波信息中的一次回波特征、二次回波特征；将所提特征输入基于改进支持向量机的内部缺陷检测模型，此模型使用遗传算法，获取可保证缺陷检测结果均方误差最小的惩罚因子后，将该惩罚因子导入支持向量机中，通过该支持向量机分类检测船用耐腐蚀材料内部缺陷。实验结果显示，本文方法对铝制船用耐腐蚀材料内部缺陷检测结果准确，具备显著的内部缺陷检测效力。
2022年21期 v.44 51-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1494K] [下载次数：223 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：2 ] - 刘昭亮;惠节;
为准确检测船用耐腐蚀材料内部是否存在内部缺陷，提出基于激光超声技术的船用耐腐蚀材料内部缺陷检测方法。使用基于激光超声的材料内部信息采集方法，将激光超声波照射在船用耐腐蚀材料表面，获取材料内部反射的激光超声回波信息；采用基于经验模式分解的激光超声波特征提取方法，提取回波信息中的一次回波特征、二次回波特征；将所提特征输入基于改进支持向量机的内部缺陷检测模型，此模型使用遗传算法，获取可保证缺陷检测结果均方误差最小的惩罚因子后，将该惩罚因子导入支持向量机中，通过该支持向量机分类检测船用耐腐蚀材料内部缺陷。实验结果显示，本文方法对铝制船用耐腐蚀材料内部缺陷检测结果准确，具备显著的内部缺陷检测效力。
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以保障船舶以既定航线航行为目的，研究基于可视化编程环境的船舶航行参数优化方法。该方法将Dynamo参数化设计平台作为船舶航行参数优化的可视化编程环境，并从船舶航行时航向控制参数和航行速度参数角度出发，分别构建船舶航行航向控制参数优化模型和船舶航行航速优化模型。分别设置2个模型的约束条件，依据约束条件求解2个模型，得到最佳船舶航向控制参数和航行速度参数。将这些参数输入到可视化编程环境Dynamo参数化设计平台内，该平台启动船舶参数驱动程序代码，通过Revit软件呈现船舶航行参数优化的可视化场景。实验表明，该方法应用后可保障船舶沿着既定航线航行，降低船舶舵角变化区间，应用效果较好。
2022年21期 v.44 55-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K] [下载次数：114 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 赵鑫;张绪进;马希钦;吴俊;
以保障船舶以既定航线航行为目的，研究基于可视化编程环境的船舶航行参数优化方法。该方法将Dynamo参数化设计平台作为船舶航行参数优化的可视化编程环境，并从船舶航行时航向控制参数和航行速度参数角度出发，分别构建船舶航行航向控制参数优化模型和船舶航行航速优化模型。分别设置2个模型的约束条件，依据约束条件求解2个模型，得到最佳船舶航向控制参数和航行速度参数。将这些参数输入到可视化编程环境Dynamo参数化设计平台内，该平台启动船舶参数驱动程序代码，通过Revit软件呈现船舶航行参数优化的可视化场景。实验表明，该方法应用后可保障船舶沿着既定航线航行，降低船舶舵角变化区间，应用效果较好。
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以保障船舶安全航行为基础，以提升船舶续航能力为目的，研究复杂海面环境下船舶航行最优路径规划数学模型。利用概率路图法将船舶航行的、具有复杂海面环境特征的全局海域环境转换成离散空间，采用连接采样点获取离散空间若干条由初始点至目的点的路径，生成路线图。依照某船舶航行性能评价指标，构建航行路线图中的最优路径规划数学模型，考虑复杂海面环境设定地形与威胁约束、船舶转弯角度约束以及路径平滑度约束等。采用基于震荡型入侵野草优化算法求解数学模型，在所构建的路线图内获取一个符合标准的解向量，即最优路径规划结果。实验结果显示，该模型能够有效获取最优路径规划结果，以能耗最低为船舶航行性能评价指标时更利于船舶续航。
2022年21期 v.44 59-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1717K] [下载次数：357 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 王俊彦;
以保障船舶安全航行为基础，以提升船舶续航能力为目的，研究复杂海面环境下船舶航行最优路径规划数学模型。利用概率路图法将船舶航行的、具有复杂海面环境特征的全局海域环境转换成离散空间，采用连接采样点获取离散空间若干条由初始点至目的点的路径，生成路线图。依照某船舶航行性能评价指标，构建航行路线图中的最优路径规划数学模型，考虑复杂海面环境设定地形与威胁约束、船舶转弯角度约束以及路径平滑度约束等。采用基于震荡型入侵野草优化算法求解数学模型，在所构建的路线图内获取一个符合标准的解向量，即最优路径规划结果。实验结果显示，该模型能够有效获取最优路径规划结果，以能耗最低为船舶航行性能评价指标时更利于船舶续航。
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针对无人水面艇（unmanned surface vehicle, USV）航行中对远距离通信和自身运行状态监测的需求，设计并实现基于扩频技术超远距离无线传输（long range, LoRa）的无人艇运行状态监测系统。系统采用LoRa技术实现无人艇与岸基端的数据通信，岸基云平台对回传的各项数据进行解析、处理、显示等，实现对无人艇的横纵摇、经纬度等信息的监测。实船测试结果表明，该系统可以满足实时监测无人艇运行状态的需求，为无人艇感知与智控体系研究方面提供参考。
2022年21期 v.44 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 2246K] [下载次数：278 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：1 ] - 温小飞;许克荣;王海荣;厉梁;
针对无人水面艇（unmanned surface vehicle, USV）航行中对远距离通信和自身运行状态监测的需求，设计并实现基于扩频技术超远距离无线传输（long range, LoRa）的无人艇运行状态监测系统。系统采用LoRa技术实现无人艇与岸基端的数据通信，岸基云平台对回传的各项数据进行解析、处理、显示等，实现对无人艇的横纵摇、经纬度等信息的监测。实船测试结果表明，该系统可以满足实时监测无人艇运行状态的需求，为无人艇感知与智控体系研究方面提供参考。
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无人集群作战对网络安全防护提出更高要求。本文针对海上无人集群通信网络特点，分析海上无人集群网络的主要安全需求，提出海上无人集群网络的分层安全防护架构，并对其中涉及的关键技术进行了研究。
2022年21期 v.44 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K] [下载次数：196 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 汪慧君;蔡全旺;黄治华;
无人集群作战对网络安全防护提出更高要求。本文针对海上无人集群通信网络特点，分析海上无人集群网络的主要安全需求，提出海上无人集群网络的分层安全防护架构，并对其中涉及的关键技术进行了研究。
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为了分析水面无人艇（USV）回收水下自主航行机器人（AUV）过程中不同工况下的运动状态，利用Adams建立回收系统模型和AUV动力学方程来模拟AUV回收状态，预测AUV在不同拖曳速度、收缆速度和对接点对AUV姿态的影响。通过改变拖曳速度、收缆速度和不同对接点，发现随着拖曳速度变大、收缆绳速度变慢和恰当的对接点AUV抬首角会变小。Adams模拟仿真结果表明选择快的拖曳速度、慢的收缆速度和B对接点对AUV回收姿态影响较小，提高回收的稳定性和减少现场湖试过程。
2022年21期 v.44 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K] [下载次数：276 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 高东勇;郭忠峰;谷海涛;孟令帅;王旭辉;
为了分析水面无人艇（USV）回收水下自主航行机器人（AUV）过程中不同工况下的运动状态，利用Adams建立回收系统模型和AUV动力学方程来模拟AUV回收状态，预测AUV在不同拖曳速度、收缆速度和对接点对AUV姿态的影响。通过改变拖曳速度、收缆速度和不同对接点，发现随着拖曳速度变大、收缆绳速度变慢和恰当的对接点AUV抬首角会变小。Adams模拟仿真结果表明选择快的拖曳速度、慢的收缆速度和B对接点对AUV回收姿态影响较小，提高回收的稳定性和减少现场湖试过程。
2022年21期 v.44 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K] [下载次数：276 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 刘兴盛;王俊雄;
针对当前基本蚁群算法应用于水下机器人全局路径规划时存在路径搜索速度慢、容易陷入局部最优等问题，对其进行优化，提出一种改进蚁群算法。首先，改进算法引入A*算法作为新的初始路径搜索策略提高初始解的质量，加快算法收敛速度；针对特殊环境下算法容易陷入局部最优的问题做出优化，引入狼群分配策略进行蚂蚁回退。此外，对距离启发函数做出改进，综合考虑当前节点和下一节点以及下一节点和目标节点之间的距离，提高了算法搜索效率；提出一种信息素动态自适应更新策略，加快了算法前期搜寻效率，同时又扩大了算法后期搜寻范围。最后，以三次B样条法为基础引入路径平滑操作，去除规划路径结果中的冗余节点，减少了水下机器人移动过程中的能耗。仿真结果表明，和基本蚁群算法相比，改进算法不仅能取得更短、能耗更低的最优路径，收敛速度也更快。
2022年21期 v.44 80-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2995K] [下载次数：515 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：1 ] - 刘兴盛;王俊雄;
针对当前基本蚁群算法应用于水下机器人全局路径规划时存在路径搜索速度慢、容易陷入局部最优等问题，对其进行优化，提出一种改进蚁群算法。首先，改进算法引入A*算法作为新的初始路径搜索策略提高初始解的质量，加快算法收敛速度；针对特殊环境下算法容易陷入局部最优的问题做出优化，引入狼群分配策略进行蚂蚁回退。此外，对距离启发函数做出改进，综合考虑当前节点和下一节点以及下一节点和目标节点之间的距离，提高了算法搜索效率；提出一种信息素动态自适应更新策略，加快了算法前期搜寻效率，同时又扩大了算法后期搜寻范围。最后，以三次B样条法为基础引入路径平滑操作，去除规划路径结果中的冗余节点，减少了水下机器人移动过程中的能耗。仿真结果表明，和基本蚁群算法相比，改进算法不仅能取得更短、能耗更低的最优路径，收敛速度也更快。
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以No.37+Ka4-70导管螺旋桨为基础进行三维实体建模，利用计算流体力学方法对ROV导管螺旋桨模型进行敞水数值模拟，得到导管螺旋桨的推力、扭矩，并与相应图谱数据对比，证明文章数值方法的有效性。在此基础上进一步对几种平导管螺旋桨进行数值模拟和对比分析，结果表明推力损失在10%左右，在低成本ROV情况下为平导管推进器选用提供参考依据。
2022年21期 v.44 88-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1691K] [下载次数：222 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 刘可峰;蒋未;许强;姚震球;王树齐;
以No.37+Ka4-70导管螺旋桨为基础进行三维实体建模，利用计算流体力学方法对ROV导管螺旋桨模型进行敞水数值模拟，得到导管螺旋桨的推力、扭矩，并与相应图谱数据对比，证明文章数值方法的有效性。在此基础上进一步对几种平导管螺旋桨进行数值模拟和对比分析，结果表明推力损失在10%左右，在低成本ROV情况下为平导管推进器选用提供参考依据。
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- 徐红明;吴震;周波;周微;
为了提高常规PID控制器在非线性、时变不确定性系统中的控制性能，提出一种模糊神经网络PID控制算法，利用模糊控制良好的非线性控制优势，以及神经网络超强的自学习、自适应特性，实现对PID参数的实时在线整定，并建立船舶柴油机转速模糊神经网络PID控制系统数学模型，利用Matlab/Simulink进行仿真。仿真结果表明，模糊神经网络PID控制超调量少、精度高、调节时间短，具有更好的动静态特性和抗干扰特性，系统鲁棒性有了很大提升，能很好地满足船舶柴油机转速控制系统的要求。
2022年21期 v.44 101-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1791K] [下载次数：639 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：14 ] |[阅读次数：1 ] - 徐红明;吴震;周波;周微;
为了提高常规PID控制器在非线性、时变不确定性系统中的控制性能，提出一种模糊神经网络PID控制算法，利用模糊控制良好的非线性控制优势，以及神经网络超强的自学习、自适应特性，实现对PID参数的实时在线整定，并建立船舶柴油机转速模糊神经网络PID控制系统数学模型，利用Matlab/Simulink进行仿真。仿真结果表明，模糊神经网络PID控制超调量少、精度高、调节时间短，具有更好的动静态特性和抗干扰特性，系统鲁棒性有了很大提升，能很好地满足船舶柴油机转速控制系统的要求。
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本文首先针对船用低压SCR系统设计新型旋流板式混合器，与某船用柴油SCR系统折流板式混合器对比，对它们管路内部流体的流动特性和混合效果进行数值模拟分析。结果显示，新型旋流板混合器管路内部流体混合效果有所提升，但管路的压力损失增大。对新型混合器进行结构参数优化，包括空间布置方式、双层混合器设置、混合叶片倾角及混合器管路尺寸等，仿真结果表明：混合器布置在尿素喷射点后比布置在喷射点混合效果略有提升，但压损增大；双层旋流板能引起更大的旋流，管内流体混合性能明显提升，但压力损失也随之增大，改变旋流片的位置和角度能够改善混合性能及压力损失，但压力损失与混合性能协同改善不良；增大混合器管路管径和长度能有效协同改善混合效果和压力损失，混合器管为530 mm双层旋流板式混合器叶片倾角50°时效果最佳。
2022年21期 v.44 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2690K] [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 李长熊;胡以怀;
本文首先针对船用低压SCR系统设计新型旋流板式混合器，与某船用柴油SCR系统折流板式混合器对比，对它们管路内部流体的流动特性和混合效果进行数值模拟分析。结果显示，新型旋流板混合器管路内部流体混合效果有所提升，但管路的压力损失增大。对新型混合器进行结构参数优化，包括空间布置方式、双层混合器设置、混合叶片倾角及混合器管路尺寸等，仿真结果表明：混合器布置在尿素喷射点后比布置在喷射点混合效果略有提升，但压损增大；双层旋流板能引起更大的旋流，管内流体混合性能明显提升，但压力损失也随之增大，改变旋流片的位置和角度能够改善混合性能及压力损失，但压力损失与混合性能协同改善不良；增大混合器管路管径和长度能有效协同改善混合效果和压力损失，混合器管为530 mm双层旋流板式混合器叶片倾角50°时效果最佳。
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为了实现船舶航运事业“绿色”、“节能”的发展目标，针对某船舶设计一套同轴并联式柴电混合动力系统，通过脱模实验获得该船的阻力特性，并依据设计需求对主要部件进行选型。在选型基础上对混合动力系统搭建模型，设计一套基于逻辑门限值的控制策略实现功率分配。通过典型工况模拟仿真试验，结果显示船舶加速性能提升了10.2%，最高航速提升了7.8%，在较低航速下充电较快但油耗也更高。电力系统的使用可以有效减少污染物的排放，验证了该船混合动力系统相对于传统驱动方式具有较好的整体航行性能。
2022年21期 v.44 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 2035K] [下载次数：372 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 尚前明;祁江伟;尹文龙;边祥瑞;
为了实现船舶航运事业“绿色”、“节能”的发展目标，针对某船舶设计一套同轴并联式柴电混合动力系统，通过脱模实验获得该船的阻力特性，并依据设计需求对主要部件进行选型。在选型基础上对混合动力系统搭建模型，设计一套基于逻辑门限值的控制策略实现功率分配。通过典型工况模拟仿真试验，结果显示船舶加速性能提升了10.2%，最高航速提升了7.8%，在较低航速下充电较快但油耗也更高。电力系统的使用可以有效减少污染物的排放，验证了该船混合动力系统相对于传统驱动方式具有较好的整体航行性能。
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为研究转子系统在不平衡-不对中-油膜-碰摩耦合作用下的动力学特征，建立转子-滑动轴承的动力学模型。在模型中，考虑轴系的平行不对中与偏角不对中问题，且转子的回转中心不为质心，通过建立转子系统的动力学方程，采用龙格库塔法分别分析不对中程度、不平衡量等在耦合因素下对转子系统动力学特性的影响规律。通过数值计算可知，在耦合因素下改变不对中量与改变不平衡量的频谱相似，提升转速或者增加不对中量都可能降低系统振幅。
2022年21期 v.44 118-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 2195K] [下载次数：222 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 陈浩;王德石;周奇郑;
为研究转子系统在不平衡-不对中-油膜-碰摩耦合作用下的动力学特征，建立转子-滑动轴承的动力学模型。在模型中，考虑轴系的平行不对中与偏角不对中问题，且转子的回转中心不为质心，通过建立转子系统的动力学方程，采用龙格库塔法分别分析不对中程度、不平衡量等在耦合因素下对转子系统动力学特性的影响规律。通过数值计算可知，在耦合因素下改变不对中量与改变不平衡量的频谱相似，提升转速或者增加不对中量都可能降低系统振幅。
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- 李青;
以提升船舶无线通信网络安全性为目的，设计云计算环境下船舶无线通信网络入侵检测方法，提升入侵检测效果。利用云计算环境内Hadoop框架的分布式文件存储系统，存储船舶无线通信网络数据；通过云计算环境内Hadoop框架的MapReduce并行编程模型，对信息熵与长短期记忆网络进行分布式设计，设计并行信息熵-长短期记忆网络的入侵检测方法。该方法利用分布式信息熵选择船舶无线通信网络数据特征；以选择的特征为样本，输入至分布式长短期记忆网络内，输出无线通信网络入侵检测结果。实验证明：该方法可有效选择船舶无线通信网络数据特征，完成网络入侵检测，且入侵检测精度较高。在不同攻击类型时，该方法均具备较优的入侵检测效果。
2022年21期 v.44 140-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1646K] [下载次数：96 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：1 ] - 李青;
以提升船舶无线通信网络安全性为目的，设计云计算环境下船舶无线通信网络入侵检测方法，提升入侵检测效果。利用云计算环境内Hadoop框架的分布式文件存储系统，存储船舶无线通信网络数据；通过云计算环境内Hadoop框架的MapReduce并行编程模型，对信息熵与长短期记忆网络进行分布式设计，设计并行信息熵-长短期记忆网络的入侵检测方法。该方法利用分布式信息熵选择船舶无线通信网络数据特征；以选择的特征为样本，输入至分布式长短期记忆网络内，输出无线通信网络入侵检测结果。实验证明：该方法可有效选择船舶无线通信网络数据特征，完成网络入侵检测，且入侵检测精度较高。在不同攻击类型时，该方法均具备较优的入侵检测效果。
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为提高船舶航行环境感知信息分类速度，研究基于大数据分析技术的船舶航行环境感知信息实时分类方法。采用工具层中的激光雷达传感器、风速/风向传感器、温湿度传感器，感知的船舶航行环境中障碍物、风速与风向、温湿度信息，在处理层中的Hadoop分布式大数据计算引擎中，由MapReduce并行大数据计算技术，将感知信息分块后，由map启动基于小波阈值的环境感知信息去噪方法，去除分块感知信息中噪声信息后，再启动K-最邻近分类器，计算去噪后分块感知信息样本与已知类型的感知信息隶属度，依据感知信息隶属度完成感知信息分类，最终通过reduce整合分类结果。经测试，本文方法对航行环境中感知信息分类时延仅2 s，延迟短，可实时分类船舶航行环境感知信息，且分类结果不存在信息混乱问题。
2022年21期 v.44 144-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1885K] [下载次数：270 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：1 ] - 汪洋;
为提高船舶航行环境感知信息分类速度，研究基于大数据分析技术的船舶航行环境感知信息实时分类方法。采用工具层中的激光雷达传感器、风速/风向传感器、温湿度传感器，感知的船舶航行环境中障碍物、风速与风向、温湿度信息，在处理层中的Hadoop分布式大数据计算引擎中，由MapReduce并行大数据计算技术，将感知信息分块后，由map启动基于小波阈值的环境感知信息去噪方法，去除分块感知信息中噪声信息后，再启动K-最邻近分类器，计算去噪后分块感知信息样本与已知类型的感知信息隶属度，依据感知信息隶属度完成感知信息分类，最终通过reduce整合分类结果。经测试，本文方法对航行环境中感知信息分类时延仅2 s，延迟短，可实时分类船舶航行环境感知信息，且分类结果不存在信息混乱问题。
2022年21期 v.44 144-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1885K] [下载次数：270 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：1 ] - 夏峰;
为实现船舶航行线路全面监测，自动实现偏航修正，保证船舶安全行驶，设计人工智能的船舶航线自动监测系统。通过海图集成模块采集船舶航行相关数据信息，并依据信息生成电子航海图数据。船载通信模块通过网络基站、收发站、船岸通信链路等网络传输纽带，将航行相关数据信息以及航海图数据传输到航线设计模块；航线设计模块依据航行数据，设计航行前的船舶航线以及航行过程中的航线；航线监测模块采用基于长短期记忆网络和注意力机制网络模型，预测船舶航行线路，判断航行线路与航行设计模块设定航线是否一致，如果不一致，采用航线自动解算方法修正偏航段，并可视化呈现航行时间、航向速度等监测结果。测试结果显示：该系统能够依据航行目的地，设计船舶航行线路，并生成电子海图；船舶航线预测误差结果均低于（0°0.5`E,0°0.35`N），且可对偏航航段进行偏航提醒，同时自动修正偏航线路，实现船舶航线的全面监测。
2022年21期 v.44 148-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1814K] [下载次数：302 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 夏峰;
为实现船舶航行线路全面监测，自动实现偏航修正，保证船舶安全行驶，设计人工智能的船舶航线自动监测系统。通过海图集成模块采集船舶航行相关数据信息，并依据信息生成电子航海图数据。船载通信模块通过网络基站、收发站、船岸通信链路等网络传输纽带，将航行相关数据信息以及航海图数据传输到航线设计模块；航线设计模块依据航行数据，设计航行前的船舶航线以及航行过程中的航线；航线监测模块采用基于长短期记忆网络和注意力机制网络模型，预测船舶航行线路，判断航行线路与航行设计模块设定航线是否一致，如果不一致，采用航线自动解算方法修正偏航段，并可视化呈现航行时间、航向速度等监测结果。测试结果显示：该系统能够依据航行目的地，设计船舶航行线路，并生成电子海图；船舶航线预测误差结果均低于（0°0.5`E,0°0.35`N），且可对偏航航段进行偏航提醒，同时自动修正偏航线路，实现船舶航线的全面监测。
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研究基于改进卷积神经网络的舰船实时目标跟踪识别技术，满足复杂背景下舰船目标跟踪识别的高精度需求。利用时空上下文算法确定舰船图像中，舰船目标与周围区域的时空对应关系，依据对应关系构建舰船图像目标置信图，将置信图中具有最大似然概率的区域，作为舰船目标的初定位区域；利用卷积神经网络搜索初定位区域，通过卷积层和下采样层的运算，识别舰船目标的精确位置；依据舰船目标精确位置识别结果，选取相关滤波算法，设置相关图中最大响应值位置作为舰船目标最新位置，输出舰船目标实时跟踪结果。实验结果表明，该技术在云雾遮挡、弱光照等复杂背景下，均可以精准跟踪识别舰船目标，舰船目标跟踪识别的平均覆盖率高于95%。
2022年21期 v.44 152-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K] [下载次数：226 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 于国莉;桑金歌;李俊荣;
研究基于改进卷积神经网络的舰船实时目标跟踪识别技术，满足复杂背景下舰船目标跟踪识别的高精度需求。利用时空上下文算法确定舰船图像中，舰船目标与周围区域的时空对应关系，依据对应关系构建舰船图像目标置信图，将置信图中具有最大似然概率的区域，作为舰船目标的初定位区域；利用卷积神经网络搜索初定位区域，通过卷积层和下采样层的运算，识别舰船目标的精确位置；依据舰船目标精确位置识别结果，选取相关滤波算法，设置相关图中最大响应值位置作为舰船目标最新位置，输出舰船目标实时跟踪结果。实验结果表明，该技术在云雾遮挡、弱光照等复杂背景下，均可以精准跟踪识别舰船目标，舰船目标跟踪识别的平均覆盖率高于95%。
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为解决传统船舶航行图像处理技术中存在的问题，本文将3DMAX技术应用于船舶航行图像的优化。首先对船舶航行图像进行译码，然后利用3DMAX技术对其进行船舶航行转换。通过对其展开去雾降噪等处理，从而获得船舶航行最为理想的图像，实现3DMAX技术与船舶航行的完美结合。
2022年21期 v.44 156-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K] [下载次数：167 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 崔佳伟;
为解决传统船舶航行图像处理技术中存在的问题，本文将3DMAX技术应用于船舶航行图像的优化。首先对船舶航行图像进行译码，然后利用3DMAX技术对其进行船舶航行转换。通过对其展开去雾降噪等处理，从而获得船舶航行最为理想的图像，实现3DMAX技术与船舶航行的完美结合。
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船舶动态定位技术是一种有效的开发海洋资源的方法，在海洋中，由于环境的变化和各种不确定因素，使得单一的传感器的定位精度往往达不到理想的要求。多个传感器的数据融合是当前的一个重要课题。在此基础上，采用多级多传感器数据融合结构，对舰船进行定位。针对船舶的非线性运动，本文提出一种基于船舶定位系统的非线性状态估算方法，为精确的船舶位置提供可靠的保障。
2022年21期 v.44 160-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K] [下载次数：75 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 蔡志为;刘宝华;张穆勇;
船舶动态定位技术是一种有效的开发海洋资源的方法，在海洋中，由于环境的变化和各种不确定因素，使得单一的传感器的定位精度往往达不到理想的要求。多个传感器的数据融合是当前的一个重要课题。在此基础上，采用多级多传感器数据融合结构，对舰船进行定位。针对船舶的非线性运动，本文提出一种基于船舶定位系统的非线性状态估算方法，为精确的船舶位置提供可靠的保障。
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为提升船舶数据一体化管理水平，设计基于大数据技术的船舶智能终端数据管理系统。利用设备层内的船舶GPS、ARPA、温度仪、罗经等智能终端获取船舶航行数据，并使用数据采集模块采集船舶智能终端数据后，利用通信层内的4G/5G网络、蓝牙、Wifi无线网络，将船舶智能终端数据传输到服务层。服务层通过TongWeb服务器连接访问组件后，将船舶智能终端数据传输到大数据加密模块、大数据解析、大数据离线存储控制等模块内，利用大数据技术对智能终端数据进行加密、解析、离线存储等处理后，将数据传输到交互层。交互层为用户提供数据采集驱动、页面显示和数据管理和查询功能，用户通过交互层实现船舶智能终端数据管理的交互。实验结果表明，该系统具备较好的可移植性，可实现更加安全的船舶智能终端数据管理。
2022年21期 v.44 164-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1968K] [下载次数：219 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 王英;
为提升船舶数据一体化管理水平，设计基于大数据技术的船舶智能终端数据管理系统。利用设备层内的船舶GPS、ARPA、温度仪、罗经等智能终端获取船舶航行数据，并使用数据采集模块采集船舶智能终端数据后，利用通信层内的4G/5G网络、蓝牙、Wifi无线网络，将船舶智能终端数据传输到服务层。服务层通过TongWeb服务器连接访问组件后，将船舶智能终端数据传输到大数据加密模块、大数据解析、大数据离线存储控制等模块内，利用大数据技术对智能终端数据进行加密、解析、离线存储等处理后，将数据传输到交互层。交互层为用户提供数据采集驱动、页面显示和数据管理和查询功能，用户通过交互层实现船舶智能终端数据管理的交互。实验结果表明，该系统具备较好的可移植性，可实现更加安全的船舶智能终端数据管理。
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为提升舰船航行安全性，提出神经网络优化PID的舰船关键设备智能控制方法。构建PID控制器，将舰船关键设备灵敏度期望值与实际值之间的误差作为控制器输入，经PID控制器控制后，输出使灵敏度误差达到最小的控制结果，将该结果作用于舰船关键设备，实现智能控制。为提升控制效果，采用RBF神经网络优化PID控制器的比例、积分、微分系数3种参数，将优化后的控制器参数作为PID控制器选取最终参数，完成舰船关键设备的智能控制。经实验验证：该方法控制后的舰船蓄能器与伺服阀具有较高的灵敏度，控制后可使发电机在调速时迅速达到相应速度；避免液压缸出现大幅度位移现象。
2022年21期 v.44 168-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K] [下载次数：195 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 常志东;
为提升舰船航行安全性，提出神经网络优化PID的舰船关键设备智能控制方法。构建PID控制器，将舰船关键设备灵敏度期望值与实际值之间的误差作为控制器输入，经PID控制器控制后，输出使灵敏度误差达到最小的控制结果，将该结果作用于舰船关键设备，实现智能控制。为提升控制效果，采用RBF神经网络优化PID控制器的比例、积分、微分系数3种参数，将优化后的控制器参数作为PID控制器选取最终参数，完成舰船关键设备的智能控制。经实验验证：该方法控制后的舰船蓄能器与伺服阀具有较高的灵敏度，控制后可使发电机在调速时迅速达到相应速度；避免液压缸出现大幅度位移现象。
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船舶电站的关键运行参数包括电站功率、输出电压、输出电流等，电站运行的可靠性、稳定性对于船舶电气化设备而言非常重要。因此，本文将研究重点放在船舶电站的数据采集上，设计了电站数据采集系统，从整体方案开发、硬件选型、电路设计和软件程序实现等方面进行研究，结合DSP控制器和Labview可视化编程工具建立了船舶电站数据采集系统。
2022年21期 v.44 172-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 2089K] [下载次数：246 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 张晓萍;邢青青;于希辰;潘世丽;张哲;
船舶电站的关键运行参数包括电站功率、输出电压、输出电流等，电站运行的可靠性、稳定性对于船舶电气化设备而言非常重要。因此，本文将研究重点放在船舶电站的数据采集上，设计了电站数据采集系统，从整体方案开发、硬件选型、电路设计和软件程序实现等方面进行研究，结合DSP控制器和Labview可视化编程工具建立了船舶电站数据采集系统。
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