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舰船脉冲功率负载Buck变换器自适应阻尼比控制方法

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5246-5258页

作者：林周宏黄文焘邰能灵庞路李智鹃杨咏上海智能船舶综合电力系统工程技术研究中心(上海交通大学) 中船集团第708研究所船舶与海洋工程特种装备与动力系统国家工程研究中心

针对脉冲功率负载的周期性功率突变造成接口变换器输出电压瞬时跌落和持续扰动的问题，提出一种Buck变换器的自适应阻尼比控制方法，使得输出电压的响应性能能够直接通过阻尼比实现精确调节，不依赖于控制参数，且对输入电压扰动具有抑... 详细信息

针对脉冲功率负载的周期性功率突变造成接口变换器输出电压瞬时跌落和持续扰动的问题，提出一种Buck变换器的自适应阻尼比控制方法，使得输出电压的响应性能能够直接通过阻尼比实现精确调节，不依赖于控制参数，且对输入电压扰动具有抑制作用。该方法通过引入类电压环消除了时变的输入和占空比的非线性饱和，建立输出电压与其参考值的单输入单输出二阶系统，将不确定负载扰动的控制问题转化为二阶系统的阻尼比控制问题。此外，在不影响电压调节性能的前提下，通过附加占空比调节实现并联变换器供电结构的均流控制。仿真和硬件在环实验结果表明，在脉冲功率负载的不同暂态过程，并联变换器均能够实现快速平滑的电压调节和输出电流均衡。

关键词： Buck变换器脉冲功率负载自适应阻尼比控制电压调节电流均衡舰船电力系统

基于强化学习的成品油船装载方案自主生成技术研究

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中国舰船研究 2024年第S1期19卷 115-124页

作者：尼洪涛周清基柴松齐鸣苏州城市学院计算科学与人工智能学院江苏苏州215104 天津大学海洋科学与技术学院天津300072 苏州载诺信息科技有限公司江苏苏州215008 上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司上海201114

[目的]旨在基于强化学习方法研究液货舱装载方案自主生成技术。[方法]以实际运营的成品油船载货量作为输入,以货舱及压载舱的装载率为目标,基于Unity ML-Agents构建智能体与环境,通过PyTorch框架对智能体进行训练,提出一种综合考虑装载... 详细信息

[目的]旨在基于强化学习方法研究液货舱装载方案自主生成技术。[方法]以实际运营的成品油船载货量作为输入,以货舱及压载舱的装载率为目标,基于Unity ML-Agents构建智能体与环境,通过PyTorch框架对智能体进行训练,提出一种综合考虑装载时间与纵倾变化幅度的奖励函数计算方法,并以算例分析来验证所提方法的有效性。[结果]结果显示,所训练的智能体能够学习良好的策略,并实现液货舱装载方案的自主生成。[结论]研究结果表明,将强化学习用于解决多目标条件下的液货舱装载方案自主生成是合理可行的。

关键词：自动化装卸液货舱机器学习方案优化

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船舶数字化设计技术的发展、困境及突破

船舶 2024年第2期35卷 70-77页

作者：张翼雷玉莹齐鸣上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司上海201114 海军装备部驻上海地区第八代表室上海200011

在数字化广泛推行的当下,造船业(特别是船舶设计)正面临重大的机遇与挑战。数字化设计在提高了船舶设计质量和设计效率的同时,依然面临诸多难点,如何通过数字化技术进一步优化设计流程,从而更有效地提升效率、降低成本并实现自主可控,... 详细信息

在数字化广泛推行的当下,造船业(特别是船舶设计)正面临重大的机遇与挑战。数字化设计在提高了船舶设计质量和设计效率的同时,依然面临诸多难点,如何通过数字化技术进一步优化设计流程,从而更有效地提升效率、降低成本并实现自主可控,是目前亟需思考的问题。该文通过分析船舶设计和数字化技术融合可能面临的难点,创新性地提出应对思路;介绍了船舶数字化设计平台如何通过统一的面向对象的数据管理核心、基于时间段的刷新机制等技术实现船舶总体设计的突破,为自主知识产权的船舶数字化设计软件的研发探索了1条具有自主发展特色的技术路线。

关键词：数字化技术船舶总体设计船舶数字化设计软件

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海上丝绸之路环境影响船舶稳性安全分析方法

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 1060-1069页

作者：孟祥乾吴建军朱清华胡甚平朱鎏上海海事大学商船学院上海201306 上海船舶运输科学研究所有限公司船舶运输控制系统国家工程研究中心上海200135

为了量化研究风浪因素对航行船舶横摇风险的影响,提出了一种面向航行环境的船舶稳性安全分析方法。基于Kriging插值与自适应加权平均方法,建立了海上丝绸之路航线风浪环境数据处理框架。结合历时22 a的海区气象资料,绘制了海上丝绸之路... 详细信息

为了量化研究风浪因素对航行船舶横摇风险的影响,提出了一种面向航行环境的船舶稳性安全分析方法。基于Kriging插值与自适应加权平均方法,建立了海上丝绸之路航线风浪环境数据处理框架。结合历时22 a的海区气象资料,绘制了海上丝绸之路关键水域的船舶航行风险图,通过风浪环境要素对船舶横倾影响的定量分析,提出了评估船舶稳性安全的横倾风险指数。基于对典型船舶倾覆事故案例的分析模型重构,揭示了外部风浪环境对船舶稳性安全的影响。进一步开展同类货物运输案例的对照分析,发现了船舶内部环境对船舶稳性安全的影响,验证了船舶属性和货物性态在保证船舶稳性安全中的重要作用。船载货物性态的稳定性与船舶航行环境同等重要,应纳入船舶稳性安全影响体系。该研究对于建立以船舶航行安全为核心的海上丝绸之路航线交通韧性治理体系具有参考价值。

关键词：海上丝绸之路船舶稳性安全环境影响横倾风险指数货物性态

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船用柴油机缸盖缩尺试样的热失效研究

内燃机工程 2024年第3期45卷 86-94,101页

作者：梁刚张华兵张国勇李丽婷崔毅中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108 船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心上海201108 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为研究船用柴油机缸盖在低周热循环载荷下的渐进失效问题,开展了“四孔平板”缩尺试样的热失效模拟试验,建立了基于温度依赖的Chaboche组合硬化材料模型和改进Ostergren塑性能量损伤模型的仿真方法,研究了塑性变形演化、疲劳开裂的热失... 详细信息

为研究船用柴油机缸盖在低周热循环载荷下的渐进失效问题,开展了“四孔平板”缩尺试样的热失效模拟试验,建立了基于温度依赖的Chaboche组合硬化材料模型和改进Ostergren塑性能量损伤模型的仿真方法,研究了塑性变形演化、疲劳开裂的热失效行为和机理。研究表明:仿真预测具有较高精度,圆孔失圆变形预测最大偏差不超过10.5%,准确预测了裂纹的萌生位置,预测寿命与实际失效循环数目接近;缩尺试样受到循环变化的温度梯度影响,整体结构表现为热弯曲变形失配,产生的局部非对称拉压应力引发了塑性变形;随着循环次数增加发生应力松弛,塑性变形呈现先快后慢的非线性减少趋势;冷却阶段的拉伸塑性应变能和应力三轴度增加,引发了圆孔鼻梁高应力区开裂损坏。

关键词：船用柴油机缸盖缩尺试样材料模型数值仿真热失效机理

回收船舶柴油机余热的双回路有机朗肯循环系统性能分析

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船舶工程 2024年第5期 68-76页

作者：吕龙陈武阚安康张远乔继潘上海海事大学商船学院江苏海事职业技术学院机电学院船舶运输控制系统国家工程研究中心

为了降低船舶二氧化碳排放，利用双回路有机朗肯循环（DORC）系统对船舶柴油机的排烟和缸套冷却水余热进行回收发电。通过夹点温差法构建热力学模型，高温回路用于回收排烟热量，低温回路用于回收缸套冷却水热量和高温回路冷凝热。分析... 详细信息

为了降低船舶二氧化碳排放，利用双回路有机朗肯循环（DORC）系统对船舶柴油机的排烟和缸套冷却水余热进行回收发电。通过夹点温差法构建热力学模型，高温回路用于回收排烟热量，低温回路用于回收缸套冷却水热量和高温回路冷凝热。分析9对工质组合时DORC系统的冷凝器热力学参数对系统性能的影响，结果表明：随着高温回路的冷凝温度和冷凝热负荷的增高，低温回路蒸发压力和净输出功呈现升高趋势，在高温回路冷凝热负荷为715.2 kW～1 241.2 kW时，系统总净输出功呈现先升高后降低的趋势。当高温回路采用环乙烷，低温回路采用一氯三氟丙烯（反式）为工质时，系统总净输出功可达到410.6 kW。

关键词：双回路有机朗肯循环船舶柴油机余热回收工质组合净输出功

基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船智能精挖控制方法

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中国港湾建设 2024年第2期44卷 98-104页

作者：张红升庞景墩陈磊中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司上海200082

目前抓斗挖泥船在施工作业时大多依赖人工经验控制抓斗的闭合,在闭合过程中斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影是一条曲线,进而导致抓斗控制精度低且作业区域高低不平。文章基于牛顿迭代法求解抓斗平挖运动控制方程,设计自动化程序控制抓... 详细信息

目前抓斗挖泥船在施工作业时大多依赖人工经验控制抓斗的闭合,在闭合过程中斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影是一条曲线,进而导致抓斗控制精度低且作业区域高低不平。文章基于牛顿迭代法求解抓斗平挖运动控制方程,设计自动化程序控制抓斗升降绞车与开闭绞车转动速度,使斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影为一条直线,其挖掘后形成的作业区域为平面。通过实例仿真试验证明,该方法有效提高了抓斗挖掘精度,节省疏浚工程作业量。研究结果可提升抓斗船作业能力,具有重要的工程应用价值。

关键词：抓斗挖泥船牛顿迭代法精挖控制疏浚工程

大空间尺度下预燃室射流火焰发展历程的光学诊断和模拟研究

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内燃机工程 2024年第2期45卷 34-42页

作者：叶映明镇洋王昌庆文铭升刘海峰尧命发船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心上海201111 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201111 天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津300350

基于定容燃烧弹,在与大型低速预燃室式双燃料船机相似的空间和热力学条件下,采用相似的点火过程,对主燃烧室内的射流火焰发展和引燃预混火焰的扩展历程进行光学测试;提出一种基于全网格映射,分阶段采用不同的燃烧模型的方法模拟不同燃... 详细信息

基于定容燃烧弹,在与大型低速预燃室式双燃料船机相似的空间和热力学条件下,采用相似的点火过程,对主燃烧室内的射流火焰发展和引燃预混火焰的扩展历程进行光学测试;提出一种基于全网格映射,分阶段采用不同的燃烧模型的方法模拟不同燃烧阶段的火焰发展过程。基于定容装置试验数据验证了模型对燃烧火焰扩展速度预测的适用性和准确性。研究结果表明:预燃室燃油喷射量直接影响射流火焰的最大贯穿距离和火焰强度;主燃烧室内的混合气需要达到一定浓度才能被引燃。对燃烧过程的模拟,第一阶段燃烧采用均质搅拌反应器(well-stirred reactor,WSR)模型可以较为准确地模拟不同燃油喷射量下的射流发展速度和火焰射流的最大贯穿距离;第二阶段燃烧采用G方程可以较为准确地模拟火焰在各方向上的扩展速度。采用Mapping方法连接的两个模型对燃烧两个阶段的火焰扩展的整体速度具有较高的预测精度。

关键词：定容燃烧弹低速船机双燃料光学诊断数值模拟

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某全回转救助拖船船体结构振动分析

船海工程 2024年第2期53卷 72-75页

作者：蔡晓涛黄志武叶林昌王烨吕佩瑶船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心上海201108 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108

针对全回转救助拖船在螺旋桨最大转速时出现的船体结构振动问题,通过实船振动测试分析,判断引起船体结构振动的激励源来自艉部螺旋桨,而螺旋桨激励引起船体结构强迫振动和共振。在采取船艉结构加强,敷设阻尼减振材料的方法进行振动控制... 详细信息

针对全回转救助拖船在螺旋桨最大转速时出现的船体结构振动问题,通过实船振动测试分析,判断引起船体结构振动的激励源来自艉部螺旋桨,而螺旋桨激励引起船体结构强迫振动和共振。在采取船艉结构加强,敷设阻尼减振材料的方法进行振动控制后,实船测试表明,船体结构振动速度最大降低7.23 mm/s。

关键词：全回转舵桨螺旋桨激励振动控制共振强迫振动