摘要：以舵作为水下航行体运动姿态控制装置时,其控制能力容易受到航速限制。本文考虑采用控制力矩陀螺(CMG)进行水下航行体的姿态控制,从而避免水下航行体在零速或低速时舵效丧失而导致机动能力下降。考虑到水下航行体可能大姿态角度机动,引入欧拉四元素建立其运动学方程;将水下航行体看作刚体,考虑陀螺装置的力矩效应及水动力的影响,运用动量和动量矩定理,针对安装有控制力矩陀螺的水下航行体建立了新的动力学模型方程。对建立的模型进行了仿真,结果表明:陀螺装置所产生的力矩对水下航行体的运动姿态角参数产生了显著的影响,这为CMG在水下航行体运动控制上的应用提供了有效基础。

摘要：颗粒阻尼器具有不改变结构形状、附加质量小等特点,在其他被动阻尼常失效的恶劣环境下仍具有良好的减振效果。然而,传统的颗粒阻尼器设计通常依靠试验的方法。研究了颗粒阻尼技术在汽车制动鼓减振降噪领域的应用,基于离散元和有限元的耦合方法分析颗粒阻尼在汽车制动鼓上的应用,使颗粒阻尼减振器在旋转结构上的研究成为可能。结果表明:颗粒阻尼技术在汽车制动鼓减振降噪领域的应用是可行的,仿真结果与试验结果具有很好的一致性。

摘要：研制开发1套水面无人艇(USV)集群系统,使无人艇能够实现集群化运作。根据系统的功能需求,设计系统的整体架构,将整个系统划分为岸基基站子系统和无人艇子系统。基于模块化设计理念,再将子系统细分成各个模块,分别对各模块进行硬件选型与软件设计,使其有机的结合,建立具备多任务、长航时、高精度导航及较高智能化的集群系统。将系统运送至喻家湖湖区进行各项试验,实验结果表明,该水面无人艇集群系统具有良好的实时性、准确性与可靠性,能够满足集群化运作的要求。该系统的结构还可扩展至无人机、无人水下航行器等,对今后开展无人集群系统的协同化、智能化研究具有参考意义。

摘要：传统舵面执行机构在自主潜航器低速或零速状态时对其进行姿态控制舵效不足,为改善其操纵性能,引入框架控制力矩陀螺(CMG)作为自主潜航器的姿态控制执行机构,其中驱动系统由4台高速无刷直流电机及4台减速电机组成。考虑到自主潜航器对控制力矩陀螺电机的性能要求,设计了以数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为核心的永磁无刷直流电机与蜗轮蜗杆减速电机调速控制系统,包括DSP主控模块、PWM光电隔离模块、驱动模块、JTAG接口模块、RS-232串行通信模块等硬件电路及系统上、下位机的控制软件程序。设计并制作了外围电路板,实现了对无刷直流电机驱动的陀螺转子进行启动停止、转速给定、转速测量等控制任务,以及蜗轮蜗杆减速电机驱动的陀螺框架启停及正反转响应迅速。试验表明,所设计的DSP控制系统能较好地满足自主潜航器姿态控制需求。

摘要：基于CCMP(Cross Calibrated Multi-platform)卫星遥感海面风场数据,通过将WAVEWATCH和SWAN(SimulatingWAves Nearshore)模型嵌套的方法,数值模拟了珠江口附近海域的风浪场。将总计10个月的数值模拟的有效波高、波周期和波向分别与相应的观测值进行了定量比较。结果说明,有效波高的平均绝对误差为15.4cm,分散系数SI为0.240,相关系数为0.925;波周期的平均绝对误差为1.9s,分散系数SI为0.433,相关系数为0.636;波向的平均绝对误差为23.9°。计算的波高和波向与观测结果的变化趋势相吻合。由于第三代海浪模式本身的缺陷,导致所计算的波周期偏小。总体说来,本文所采用的数值模式能较好地模拟珠江口附近海域的风浪场。另外,还设计了6个算例以探讨采用不同的计算方法和风场对计算结果精度的影响。结果表明使用本文的数值方法和高精度的CCMP风场确实可以提高计算结果的精度。

摘要：提出了一种基于ADAMS和UG的轮船锚系三维建模和拉锚过程动态仿真分析的方法,利用该方法可以验证锚链筒、锚穴形状、尺寸及在船上位置等设计的可行性,及时发现设计上存在的问题,根据仿真结果对锚链筒和锚穴位置和形状进行设计修正,取代传统的木模拉锚试验.该方法可节约人力物力,提高工作效率.通过对2600kW近海拖轮船首及锚系三维建模及基于ADAMS动力仿真分析,验证了该方法的正确性和可行性,并且具有木模拉锚试验所不能实现的优越性.

摘要：液压位置伺服系统往往为高阶系统,因此在对其系统进行设计及性能优化过程往往会带来不便。针对某大型旋转装置的设计要求,通过对其位置伺服系统原理的分析,建立了系统传递函数模型,对其电液位置伺服系统进行了仿真计算,分析了系统的零极点分布情况,发现其非主导极点远离主导极点,由此通过使用降阶近似的方法,得出了其近似二阶系统模型。仿真分析结果表明,该近似二阶系统与原系统的时间响应具有较好的吻合性。在此基础上,针对二阶近似系统提出了相应的校正方法,在系统的前向通道中串入校正环节,该校正环节能使系统闭环传递函数的一个零点与一个极点相互抵消,形成临界阻尼二阶系统,据此计算了校正环节的具体参数,从而在保证系统不超调情况下具有良好快速响应性能。研究结果表明,所设计的系统能较好地满足设计要求。

摘要：玻璃钢复合材料作为一种新型的工业材料,被广泛应用于包括造船行业在内的诸多领域当中。在船体设计时,为了避免因碰撞等外力因素造成船体损伤,需要事先对其相关结构的力学性能进行数值分析。以带有大开口的玻璃钢游艇舷侧夹层板架结构作为研究对象,对该结构的相关力学性能进行了有限元分析,并对其位移变形量和应力分布情况进行了校核。按照此种方式,分别计算了不同大小的静压力载荷、不同大小的冲击载荷、不同的开口形状和尺寸以及不同的载荷作用位置等诸多工况下的仿真算例,分析、比较其计算结果,最终得出结论。

摘要：以NREL 5 MW海上风力机为研究对象,提出一种新型半潜型浮式风力机。以该风力机为研究对象,考虑系统受到的气动力、水动力和系泊力相互耦合的作用,建立气动-水动-结构-系泊一体化动力学模型。采用悬链线式多点系泊方式,利用基于有限元理论的非线性系泊缆动力方法对系泊系统的静刚度进行分析。考虑风力机正常作业时单根系泊缆因外界异物碰撞而突然断裂的情况,开展时域动力响应分析。计算结果表明:在额定风速和额定海况下,风力机的系缆张力和基础的运动性能良好;当单根系泊缆出现破断情况时,系泊系统满足设计要求;断缆状态对系缆张力和风力机的平动运动响应的影响较大,对风力机的摇摆运动的影响并不显著。