为了保证搭载于水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle)的水下拖曳体(Underwater Towed Vehicle)能够正常工作,并且能够自主布放和回收水下拖曳体,设计了一种基于无人水面艇的水下拖曳体自主布放回收装置。该装置主要包括绞车、液压系统、滑台、滑轨、起升架以及其他辅助机构,通过液压驱动绞车实现缆绳的收放,通过液压缸驱动起升架、滑轨和滑台实现3级布放回收。整套装置采用液压驱动,滑道式布放回收,该自主布放回收装置可靠性高,占用甲板空间小,满足无人条件下作业,提高了工作效率,工程应用价值高。

针对目前舰船上运用广泛的多自由度运动结构设计周期长和成本高的问题,为了能更快更好地设计多自由度液压运动平台,采用虚拟仿真技术进行研究分析。以SolidWorks中建立六自由度液压平台模型为基础,通过SolidWorks与Matlab对该平台展开相应运动学仿真分析,对其负载指标、运动指标、机构运动姿态进行分析和计算,并在此基础上建立虚拟样机,验证该六自由度液压平台综合性能指标的正确性。最后通过对各指标进行误差分析,证明了设计模式的有效性,以此为依据研制出六自由度液压实验平台,为研制高精度运动模拟器打下良好的基础。

针对船舶轴系法兰式无键联轴器液压安装的油压控制和液压联轴器安装后抗冲击性能的问题,以某新型船舶的法兰式液压联轴器为研究对象,基于船级社钢制海船入级规范的理论计算要求,建立法兰式无键液压联轴器的三维模型,对联轴器三维模型进行安装接触等效应力、安装油压、安装轴向推力和安装后联轴器抗冲击性能的有限元仿真计算,并且将仿真分析的结果和理论计算的结果进行对比验证分析。结果表明当推入量达到某位置以后,由于接触边缘位置摩擦力异常增大,轴向推力仿真值和理论计算值偏差增大;在液压联轴器运行稳定的情况下,液压联轴器内套的应力小于外套,内套的薄弱环节在两端,对安装后的液压联轴器进行运行检验,发现联轴器运行的稳定性非常好。

主机液压顶撑广泛用于主机和船体结构的振动控制中。本文首先讨论了液压顶撑的2种工作模式,即主动模式和被动模式,并在此基础上总结概括了液压顶撑动态特性及其简化模型。针对不同的工作模式,对在振动计算中的模拟及求解方法进行了阐述及对比分析。以某型原油船为例,结合主机顶撑不同的布置形式和工作模式的组合,分别利用模态叠加法和直接积分法进行了全船振动响应分析。计算结果表明,通过设计主机顶撑的布置形式,并根据主机临界转速点转换液压顶撑的工作模式,可达到优化主机和船体结构振动响应水平的目的。

本文针对背压的特征,对背压在船舶液压舵机系统中的作用进行综述。同步液压回路中保持同步、控制液动阀实现液压管路的转换、消除液压啸叫声、使机构动作平稳、补油等多种作用,对背压阀形式及压力的合理选取,从而提高系统运动时的平稳性,减少对系统的冲击,在某种程度上对一些液压元件及附件起到保护作用,使得船舶液压舵机系统的工作性能更加完善可靠,延长液压系统的使用寿命。

针对柴油机燃烧工况变化引起的轴系扭振问题,以某集装箱船作为研究对象,运用有限元方法对该船舶推进轴系进行固有频率的计算分析,确定可以代表轴系扭转振动的参考点,并将柴油机正常燃烧和单缸熄火的工况对轴系扭振的影响进行仿真分析。结果表明:在低频率阶次的振动情况下,曲轴的振幅比中间轴和尾轴的大,并且曲轴扭转角的最大位置基本上发生在输出端,尾轴中最大的扭转角和扭矩发生在螺旋桨处;柴油机在正常燃烧情况下的推进轴系的扭转振幅小;在单缸熄火的情况下,熄火气缸越接近曲轴的输出端,轴系螺旋桨处的最大扭转角度越小,但减小的幅度不大。

与固定式风力机不同,漂浮式风力机气动性能受六自由度平台运动影响。其中,平台纵摇运动的影响尤为重要。本文基于计算流体力学(CFD)方法,使用IDDES模型和重叠网格技术,研究漂浮式风力机气动性能在纵摇运动影响下的特性。使用实验数据验证数值模型,对漂浮式风力机在纵摇运动影响下的气动响应和周围流场实施数值模拟。结果表明,漂浮式风力机气动响应与平台纵摇运动同周期变化,且叶轮推力、扭矩的幅值以及平均功率随纵摇运动振幅增加而增大,随纵摇运动周期增加而减小。此外,发现漂浮式风力机在纵摇运动中的动态失速和尾涡干扰现象。漂浮式风力机的纵摇运动将对其气动性能产生较大影响,因此应在设计阶段予以考虑。

收集和整理实际加注的多种低硫燃油样品,研究不同黏度低硫燃油对低速船机燃烧过程的影响,详细分析和对比燃烧过程中气缸套壁面附近高温区域的变化。结果表明:低硫燃油黏度分布跨度较大,且整体低于高硫燃油;不同黏度低硫燃油对低速船机缸内燃烧压力的影响不明显,但对放热率曲线及缸内平均温度存在一定影响;低速船机气缸套壁面在约11.5~60°CA之间都会持续受到高温影响,且壁面附近高温区域体积呈现先快速增加后逐渐减小趋势;低硫燃油的黏度越低,其燃烧过程中壁面附近高温区域占比越大,且持续时间越长,低黏度低硫燃油引发气缸套异常磨损的趋势更明显。

随着数据挖掘技术的发展,深度置信网络(DBN)这类深度学习算法被越来越多运用到工程领域。在故障诊断领域,结合DBN强大的自适应特征提取和非线性映射能力,可以摆脱以往对专家经验的依赖。基于此,本文为有效地监测柴油机气缸运行状态,提出一种基于改进深度学习算法的船舶柴油机故障诊断技术。先将原始信号的频域形式输入DBN当中,采用蚱蜢优化算法(GOA)搜索DBN的最优参数组合,并建立起最佳的柴油机气缸故障诊断模型。经测试验证,本文提出的诊断模型能够准确识别柴油机气缸运行状态并进行故障诊断,诊断率可以达到99.5%以上,具有较好的工程实用价值。

针对海洋工程装备的需求,设计了一种专用限速切断阀。首先进行了针对性的限速切断阀流道设计和限速切断阀各结构参数的理论计算,并利用UG软件进行限速切断阀各部件的模拟装配;其次,针对所设计生产的限速切断阀样件,设计了一种小缸径油缸拉动大缸径油缸的新型试验系统,对限速切断阀的前、后阻尼孔直径大小对限速切断阀动态性能的影响进行研究;试验结果表明,该种限速切断阀在关断时间、切断流量等方面满足张力补偿器系统的要求,且前、后阻尼孔直径对限速切断阀的动态性能有较大影响;新型的试验方案可为同类阀的试验做借鉴参考,试验结论可为同类型限速切断阀的研制起到指导作用。