摘要：在不确定洋流因素的影响下,通过有效的控制算法对无人船进行控制是其能够实现水下勘察、搜救巡逻等任务的有效前提。本文提出一种存在水动力参数摄动下基于LOS制导律的全局积分滑模轨迹跟踪控制器,首先通过视线法(LOS)设计位姿控制器从而得出速度虚拟控制输入,其次通过全局积分滑模(GISMC)控制设计动态控制器,在控制器设计中采用改进的连续函数进行补偿,并通过李雅普诺夫函数保证整个闭环系统的稳定性。最后通过对2种不同曲率轨迹的跟踪仿真结果验证了所设计控制器的有效性和可靠性。

摘要：旨在优化现有远程驾控船舶的通信架构,以应对不同环境(如港口、深海和极地区域)下的网络连通性挑战,解决覆盖范围、网络带宽及通信延迟需求无法完全满足的问题。首先,系统梳理岸基通信网络技术和卫星通信网络技术的适用性和技术特点,深入分析远程驾控船舶在不同水域环境下的无线通信需求。基于此,提出一种基于融合多种无线系统的卫星-岸基集成网络架构的设计思路,将卫星与岸基网络深度融合,以期构建智能化、稳定的船舶通信系统。通过揭示具备经济性与服务质量优势的卫星-岸基集成网络架构在复杂通航环境船舶远程驾控场景中的应用潜力,以及梳理相关关键技术及现存瓶颈问题,期望所提出的集成通信网络架构可为远程驾控船舶在多样化通航网络条件下的通信优化提供理论参考。

摘要：[目的]为使局部路径规划算法更加符合船舶操纵特性,生成的参考路径更加安全可靠,提出一种三维势场建模方法。[方法]将笛卡尔坐标系转换为椭球体坐标系,解决势场分布函数的各向同性问题,通过求解拉普拉斯方程计算船舶势能分布函数,设计势场模型和模型预测控制(MPC)算法相结合的控制框架,提升不同场景下船舶动态实时局部路径规划的适应性。以苏通长江公路大桥桥区水域实际航行船舶为仿真对象,采用三维势场模型获取局部参考路径,结合MPC算法进行船舶路径跟踪控制仿真试验。[结果]结果表明,在单船对遇场景、单船交叉会遇场景以及多船场景下,相较于传统人工势场和改进人工势场生成的参考路径,三维势场模型的局部参考路径长度、曲线平滑度、最大转向角度、平均绝对航向误差整体表现最优。可以生成距离更短、更平滑的局部路径,且更加符合船舶实际操纵习惯,在交通流量密集的场景下的抖动更加轻微。[结论]三维势场模型生成的局部参考路径可以有效识别目标船舶转向角度和船舶尺度差异,降低对周围目标船舶数量的依赖,并能有效获取船舶智能体之间的相互作用,具有较高的可靠性。

摘要：提出了一种船用智能水润滑尾轴承的创新设计方法,以此辅助船舶尾轴系统在苛刻环境下的运行状态监测与性能预测。基于微型嵌入式自供电监测系统和水润滑轴承结构与材料设计,实时采集与分析船舶航行中水润滑轴承的关键性能参数,实现其运行状态辨识、评估与寿命预测。以苛刻工况下轴承内部温度变化特性及其表征为例,利用CBZ-1摩擦磨损试验机进行智能水润滑尾轴承设计方案的可行性验证。试验结果表明,轴承内部温度可以很好地反映其润滑与工作状态,常温水润滑条件下,其初期升温速度为0.1~0.4℃/min、末期升温速度为0~0.01℃/min、平稳运行时温度为29~33℃,而在干摩擦条件下,以上三项数据分别为0.6~1.4℃/min、0.03~0.25℃/min、36~45℃。不同润滑状态下的巨大差异使得通过温度判断轴承润滑状态成为可能,温度监测的实现将大大提高水润滑轴承的可靠性。

摘要：为研究纤维缠绕复合材料性能的影响因素,设计并搭建一种湿法单轴纤维缠绕机,该缠绕机可综合控制缠绕速度、缠绕角度、缠绕张力等成型参数,可实时采集纤维缠绕成型过程中的张力变化。选用玻璃纤维作为增强材料,环氧树脂作为基体材料,采用设计的纤维缠绕机制备玻璃纤维缠绕增强的复合材料,通过力学性能和摩擦性能试验对复合材料性能进行验证。结果表明:利用该缠绕机制备的复合材料力学性能得到了提升,与纯环氧树脂相比,弯曲强度增强了2.24 MPa,压缩强度增强了120.92 MPa,硬度提高了11.5HD;同时复合材料摩擦学性能也得到明显提升,其中平均摩擦因数均降低了0.01左右,磨损量降低了16.2%。测试结果验证了设计的缠绕机可用于制备纤维缠绕复合材料。

摘要：仿生织构是仿照生物结构在摩擦副表面加工出特定尺度的纹理结构,以达到预期的表面性能,在工况恶劣的机械摩擦中拥有广阔的应用前景。参考蚯蚓头部多尺度沟槽织构,基于沟槽织构的基本结构参数深度、宽度、间距,在球墨铸铁和灰铸铁表面设计并激光加工多种梯度变化的沟槽织构,利用RTEC多功能摩擦磨损试验机中的销盘模块进行试验,从摩擦因数、磨损量、表面形貌、能量损耗、SEM、元素分布等方面分析其表面摩擦性能及机理。结果表明:同种织构应用于不同材料表面时,摩擦副的摩擦性能会呈现差异性,材料应作为设计织构参数时考虑的要素之一;沟槽织构的结构参数是影响表面抗磨损能力的主要因素之一;间距梯度沟槽织构相较于其它类型的多尺度沟槽织构,拥有最佳的表面性能,得益于其优秀的油膜形成、补充、稳定以及磨屑储存、冲刷能力。

摘要：通过数值仿真方法,采用Realizable k-ε湍流模型,建立典型船舶机舱几何和网格模型,对管网内流速进行计算并与设计流速机型对比,研究不同充装压力条件下灭火剂的分布密度。结果表明,相同贮存压力下,充装密度越大,管道压力对应的灭火剂密度越大;相同充装密度下,贮存压力越大,管道压力对应的灭火剂密度越小。

摘要：为评价城市道路行人交通安全文化水平,提出一种评价量表的设计方法。首先在确定城市道路行人交通安全文化内涵的基础上,参考相关文献设计并形成初步量表,选取武汉市武昌区市民对量表进行测试及实证研究;然后通过鉴别度分析、相关性分析、探索性因子分析及验证性因子分析等共删除11个题项;最后通过实证研究发现,城市道路行人交通安全制度、行为、物质文化水平薄弱。研究表明:最终形成的包含4个维度、21个题项的量表具有较好的可信度和有效性,可以作为城市道路行人交通安全文化测评的依据,在交通安全文化领域具有应用推广价值。

摘要：水润滑尾轴承在低速重载的工况下常出现严重磨损的情况.为降低润滑不良造成的尾轴承磨损,本文中通过观察铁犁木表面结构,分析其自润滑机理,设计出仿生微胶囊复合水润滑轴承材料.复合材料以高密度聚乙烯为基底材料,含基础油的仿生微胶囊为添加剂,采用共混的方式加工成型.使用CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机研究了仿生微胶囊复合材料在不同试验工况下的摩擦性能.通过分析复合材料的磨损量和表面形貌参数,得出复合材料的磨损机理.结果表明:试验工况条件下,仿生微胶囊复合材料能够提升材料的摩擦学性能,其中当仿生微胶囊质量分数为3%时提升效果最明显.该研究为仿生水润滑材料的结构设计以及性能提升等提供试验依据.

摘要：文章综述了近年来国内外绿色智能航运领域的研究进展和工程实践现状,包括业界在载运装备、基础设施、运营服务等方面的最新研究成果和绿色化、智能化技术应用情况,总结了当前发展中存在的问题和技术瓶颈。面向未来水路运输发展的需求和挑战,提出新一代航运系统的定义及其绿色化、智能化、韧性化的特征;通过梳理分析新一代航运系统的基本内涵,设计了系统的体系架构,运用信息物理系统的方法理论,将层级结构划分为:要素单元级、功能系统级及架构集成级;阐述了系统的核心组分:绿色智能船舶、数字生态设施、可靠岸基支持和韧性运营服务,给出系统的整体框架。在梳理分析系统基本服务和功能逻辑的基础上,阐述该系统物理“船-港-货”、信息“人-机-环”的运行模式,明确了运输船舶组织运营“岸基驾控为主,船端值守为辅”的航运新业态,凝练了航运系统规划设计技术、绿色智能航运装备技术、数字生态航道建养技术、船舶运行智能控制技术、交通运营组织技术、水上应急救援技术,及测试验证评估技术等关键技术;通过构建数字化的创新技术体系,能够支撑“人-船-岸-云”的高度协同,实现信息互联、系统共建和体系性创新,促进航运科技高质量发展。提出水路运输未来的变革性方向,研究成果可以有效指导新一代航运系统的规划设计与建设应用,为自立自强的水路运输技术研究和标准体系构建提供有力支撑。