风速风向测量误差补偿算法的研究 被引量：42

1

作者 王国峰 赵永生 范云生 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期786-790,共5页

为了提高风帆助力船舶中风速风向的测量精度,提出一种基于空间模型的风速风向测量误差补偿算法。首先建立了船舶运动状态下风速风向矢量的空间模型。在应用超声波风速风向测量技术的基础上,通过空间测量的方法确定测量误差与空间倾角的... 为了提高风帆助力船舶中风速风向的测量精度,提出一种基于空间模型的风速风向测量误差补偿算法。首先建立了船舶运动状态下风速风向矢量的空间模型。在应用超声波风速风向测量技术的基础上,通过空间测量的方法确定测量误差与空间倾角的对应关系,并对测量误差进行单向拟合补偿计算和空间拟合补偿计算。最后,经过大量的实验和测量数据的对比,验证了基于空间模型误差补偿算法的有效性和可行性。从而解决了一类风帆助力船舶辅助推进控制系统的风速风向空间测量的误差补偿问题,使得风速风向测量精度满足风帆辅助推进控制系统的要求。 展开更多

关键词 风帆助力船舶 风速风向测量 空间模型 误差补偿

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大型远洋风帆助航船舶节能效率分析 被引量：17

2

作者 陈鲁愚 陈顺怀 严新平 《船海工程》 2010年第6期121-123,128,共4页

对大型远洋船舶可采用的帆型进行了对比,分析了硬帆的展弦比或拱度比的不同所带来的空气动力特性影响,介绍了风帆助航船舶的节能效果预报方法,通过气象资料对加装风帆助航装置的巴拿马级散货船在某些航线上的节能效率进行了估算。

关键词 风帆助航 风帆特性曲线 节能效率

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风帆助航船帆性能及节能效果的预报方法 被引量：9

3

作者 陈顺怀 冯恩德 《武汉交通科技大学学报》 1996年第3期343-348,共6页

介绍了利用系列矩形硬帆的试验资料预报设计帆的性能曲线、最大推力系数曲线及最佳操帆曲线的方法．同时介绍了利用概率分析的方法对风帆助航船节能效果进行预报，从而得到风帆收益的概率统计分布长期预报值．

关键词 概率分布 风帆助航船 性能曲线 风帆 节能 预报

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翼型风帆的气动力学分析研究 被引量：14

4

作者 胡以怀 李松岳 曾向明 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2011年第4期20-24,共5页

在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准κ-ε模型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系... 在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准κ-ε模型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系数,并对计算风帆模型进行风洞试验,风洞试验得到的升力系数和阻力系数结果与模拟计算结果有较好的吻合,通过试验结果对比证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高. 展开更多

关键词 风帆助航 翼型风帆 FLUENT 风洞实验 数值计算

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风帆助航船舶运动模型 被引量：8

5

作者 沈智鹏 姜仲昊 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期57-64,共8页

分析了处于复杂环境下的风帆受力,给出了风帆在最佳攻角下的受力函数。基于船舶运动与主机转速之间的耦合关系,得出了船舶主机输出转矩与油门杆位置的拟合函数。以76 000DWT大型远洋散货船"文竹海"号为研究对象,根据实船参数... 分析了处于复杂环境下的风帆受力,给出了风帆在最佳攻角下的受力函数。基于船舶运动与主机转速之间的耦合关系,得出了船舶主机输出转矩与油门杆位置的拟合函数。以76 000DWT大型远洋散货船"文竹海"号为研究对象,根据实船参数建立了4自由度的风帆助航船舶运动模型。仿真结果表明:添加风帆后船舶速度增大,横摇角减小,但偏航增加。添加风帆后,在相同时间内船舶行驶的里程、最佳攻角下的船速与横摇幅度都随风速的增大而增大,但横摇角小于15°,在安全范围之内。可见,船舶运动模型符合实际船舶运动规律,是有效的。 展开更多

关键词 船舶工程 风帆助航船舶 船舶运动 船舶主机 数学建模 仿真分析

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风帆助航船舶运动的模糊自适应迭代滑模控制 被引量：7

6

作者 沈智鹏 姜仲昊 +1 位作者 王国峰 郭晨 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期634-639,共6页

针对风帆助航船舶运动模型的不确定性和高度非线性特点,设计了一种自适应非线性滑模控制器。该控制器利用非线性双曲正切函数对系统输出进行迭代滑动模态设计,应用滑模面反馈控制方法,无需对系统的不确定项和外界干扰进行估计,根据双曲... 针对风帆助航船舶运动模型的不确定性和高度非线性特点,设计了一种自适应非线性滑模控制器。该控制器利用非线性双曲正切函数对系统输出进行迭代滑动模态设计,应用滑模面反馈控制方法,无需对系统的不确定项和外界干扰进行估计,根据双曲正切函数的严格有界性和控制输入约束条件证明了控制器稳定性,同时引入模糊系统对迭代滑模参数进行优化,增强控制器的自适应性。以"文竹海"号76000DWT散货船为目标进行控制仿真,结果表明,所设计控制器对系统模型不确定参数摄动及风浪作用不敏感,具有强鲁棒性,且与迭代滑模控制器相比所得控制量输出更加合理有效。 展开更多

关键词 风帆助航船 模糊自适应 迭代滑模 滑模控制 滑模面反馈 船舶运动控制 控制器设计

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船舶风帆助航节能效果 被引量：7

7

作者 于小虎 刘寅东 +1 位作者 张英俊 孙培廷 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期35-38,共4页

根据计算流体力学原理,运用FLUENT软件对圆弧形硬帆风帆进行数值模拟,对风帆动力特性进行分析,并对船舶安装风帆的节能效果进行研究.以吉达—青岛航线为例,对30万t以下油船和散货船安装风帆的节能效果进行计算分析.结果表明,大部分船舶... 根据计算流体力学原理,运用FLUENT软件对圆弧形硬帆风帆进行数值模拟,对风帆动力特性进行分析,并对船舶安装风帆的节能效果进行研究.以吉达—青岛航线为例,对30万t以下油船和散货船安装风帆的节能效果进行计算分析.结果表明,大部分船舶安装风帆后可节能4%~10%. 展开更多

关键词 风帆助航船舶 节能效果 计算流体力学

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风帆船机桨联合计算机控制系统试验研究 被引量：3

8

作者 汪仲山 《武汉水运工程学院学报》 1989年第4期11-16,共6页

本文针对风帆助航船主机负荷随机变化的特点,分析了提高风帆船综合节能效益的途径,提出了帆、机、桨最佳匹配的计算方法,确立了提高推进装置效率,降低主机油耗的运行规律,并采用微电脑控制技术,对机.桨联合控制系统作了实验研究。最后... 本文针对风帆助航船主机负荷随机变化的特点,分析了提高风帆船综合节能效益的途径,提出了帆、机、桨最佳匹配的计算方法,确立了提高推进装置效率,降低主机油耗的运行规律,并采用微电脑控制技术,对机.桨联合控制系统作了实验研究。最后对开发现代风帆船电脑控制技术的关键提出了看法。 展开更多

关键词 风帆助航船 机桨 计算机 控制系统

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基于CFD的圆弧型风帆气动优化 被引量：5

9

作者 黄连忠 林虹兆 +1 位作者 马冉祺 林煜翔 《中国航海》 CSCD 北大核心 2016年第2期101-105,共5页

在传统单圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型双圆弧型风帆。采用FLUENT软件的SST模型,运用控制变量法对该双圆弧型帆的内拱拱度比和外拱拱度比进行气动力学的仿真优化,并基于最大推力系数选择其最佳参数。对优化... 在传统单圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型双圆弧型风帆。采用FLUENT软件的SST模型,运用控制变量法对该双圆弧型帆的内拱拱度比和外拱拱度比进行气动力学的仿真优化,并基于最大推力系数选择其最佳参数。对优化后的模型进行风洞试验,得到的数据与仿真结果能较好地吻合。优化后的风帆的升力系数和最大推力系数较传统的单圆弧型风帆有大幅度的提高。 展开更多

关键词 风力助航船舶 单圆弧型帆 双圆弧型帆 仿真优化 风洞试验

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基于海上航线风能资源特征的船舶风帆选型

10

作者 胡以怀 丁梦豪 张华武 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第9期33-40,共8页

将风帆装置的气动特性、船舶航线信息和典型航区风能资源特征相结合,提出一个船舶风帆选型方法。根据风洞试验数据分别计算并归一化圆弧形翼帆、滚筒帆、涡轮帆和天帆的风力助推系数和横漂系数;考虑不同航线上风力、风向的概率数据计算... 将风帆装置的气动特性、船舶航线信息和典型航区风能资源特征相结合,提出一个船舶风帆选型方法。根据风洞试验数据分别计算并归一化圆弧形翼帆、滚筒帆、涡轮帆和天帆的风力助推系数和横漂系数;考虑不同航线上风力、风向的概率数据计算出不同风帆的助推指数和横漂指数,将每年12个月的助推指数和横漂指数相加得到总助推指数和总横漂指数;以不同风帆的总助推指数较大,兼顾较小总横漂指数的优选原则,确定最佳的风帆类型。以上海—中国香港航线和横滨—洛杉矶西段航线为例,利用这种风帆选型方法,计算出2个航线不同风帆助航装置的综合助推指数、横漂指数和总评价指数,确定了2条航线的最佳风帆装置,为船舶风帆的选型设计提供依据。 展开更多

关键词 风帆助航船舶 海上风能资源 风帆选型设计

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差动操帆对风帆船节能的影响评估

11

作者 陈纪军 潘子英 +3 位作者 张胜利 郑文涛 夏贤 陈立 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期471-480,共10页

利用风能的翼型风帆助推技术是运输船舶满足EEDI高阶段指标的重要技术措施之一。以一左右舷横向对称布置两对翼型风帆的油船为研究对象,选取典型相对风向角,分别采用烟流流动显示试验和风洞测力试验的方法,从定性和定量两个方面分析双... 利用风能的翼型风帆助推技术是运输船舶满足EEDI高阶段指标的重要技术措施之一。以一左右舷横向对称布置两对翼型风帆的油船为研究对象,选取典型相对风向角,分别采用烟流流动显示试验和风洞测力试验的方法,从定性和定量两个方面分析双帆横向间距变化及不同操帆控制策略对风帆组气动特性的影响;在此基础上,通过求解计及横倾的四自由度MMG非线性运动方程组,评估压载吃水下双帆横向间距及其操纵控制策略对风帆组节能的影响。研究表明:横风作用下,沿船宽横向布置的两帆间存在着相互干扰,通过合理的操纵控制,可提高风帆组的推进性能;两帆横向间距越小,帆-帆干扰效应越明显,为最大限度地发掘风帆组的整体助推潜力,需要差动操帆的角度也越大;相较同步操帆最优状态的推力增量,同时差动操纵背风侧两帆,风帆组推力增量可再提高约7.7%,压载吃水下风帆组的综合节能收益可达22.7%。 展开更多

关键词 风帆船 风洞试验 烟流试验 干扰效应 节能评估

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折叠式船舶风帆助航的设计新方案 被引量：3

12

作者 杨龙霞 马捷 《船舶工程》 北大核心 2013年第4期5-7,62,共4页

基于现有风帆助航船舶的设计方案,根据横向力系数和推力系数随拱度比的变化趋势选定风帆参数,并设计了可折叠帆面、双列布置的风帆方案,解决风帆助航船舶风帆装置对甲板空间占用过大的问题,风况不利、船舶进出港以及装卸货物时亦可实现... 基于现有风帆助航船舶的设计方案,根据横向力系数和推力系数随拱度比的变化趋势选定风帆参数,并设计了可折叠帆面、双列布置的风帆方案,解决风帆助航船舶风帆装置对甲板空间占用过大的问题,风况不利、船舶进出港以及装卸货物时亦可实现良好的收帆效果。以80000t船为例检验该设计方案对船体稳定性的影响,得出了该新型风帆设计方案可有效降低燃油消耗实现船舶节能减排,并满足船舶安全要求的结论。 展开更多

关键词 风帆助航 散货船 折叠式风帆 稳性校核 节能减排

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高速布置型船舶的风帆设计及综合效能分析 被引量：3

13

作者 李安国 陈炉云 张裕芳 《船舶工程》 北大核心 2015年第7期54-58,共5页

针对国内研究较少的高速布置型船舶的风帆助航问题,基于船舶特点及风帆升阻力特性选定了帆型,设计了一套风帆加装方案。在结合历史气象统计数据的基础上,对风帆长期综合效能进行了分析。以一艘大连-烟台航线上高速客滚船为例,结合实船... 针对国内研究较少的高速布置型船舶的风帆助航问题,基于船舶特点及风帆升阻力特性选定了帆型,设计了一套风帆加装方案。在结合历史气象统计数据的基础上,对风帆长期综合效能进行了分析。以一艘大连-烟台航线上高速客滚船为例,结合实船统计得到的此航线上的历史风场资源时空分布,对该船加帆后长期综合效能进行了计算,结果表明,所设计的风帆可较为显著地降低耗能并减少温室气体排放,具有良好的推广应用前景。 展开更多

关键词 风帆助航船 高速布置型船舶 风场资源时空分布 综合效能 节能减排

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风浪联合作用下翼型风帆助推船舶稳性分析 被引量：2

14

作者 王永功 刘颜硕 李红霞 《船舶》 2022年第4期98-104,共7页

为实现碳达峰、碳中和目标,翼型风帆助推技术日益受到重视。海洋风能可借助风帆结构推船前进,达到节能减排目的,但同时也会产生作用于船体的横摇力矩。风、浪随机载荷联合作用,为风帆船舶在波浪中的动稳性预报提出了新挑战。为此,考虑... 为实现碳达峰、碳中和目标,翼型风帆助推技术日益受到重视。海洋风能可借助风帆结构推船前进,达到节能减排目的,但同时也会产生作用于船体的横摇力矩。风、浪随机载荷联合作用,为风帆船舶在波浪中的动稳性预报提出了新挑战。为此,考虑了多组风谱、浪谱、风向和浪向,采用谱分析法和时域分析法研究了风浪联合作用下船舶动稳性。谱分析法未考虑系统的非线性,时域分析法考虑了横摇回复刚度的非线性。研究发现风谱对目标船舶动稳性影响很小,波浪谱影响较大;针对该文算例,横摇非线性不可忽略。研究结论可为风浪随机载荷联合作用下翼型风帆助推船舶动稳性研究提供理论参考。 展开更多

关键词 风帆助推船舶 动稳性 随机风载荷 随机浪载荷 风浪联合

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风帆助航远洋船横摇趋势 被引量：3

15

作者 王宏明 孙培廷 +1 位作者 吴桂涛 黄连忠 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期17-20,共4页

根据随机波浪原理,运用Matlab仿真工具对海上随机海浪波倾角进行仿真.基于船舶线性横摇运动数学模型,对采用风帆助航技术船舶的线性二阶微分方程进行拉氏变化,得到波倾力矩及稳定风压下风帆横倾力矩与船舶横摇角的传递函数关系;运用拉... 根据随机波浪原理,运用Matlab仿真工具对海上随机海浪波倾角进行仿真.基于船舶线性横摇运动数学模型,对采用风帆助航技术船舶的线性二阶微分方程进行拉氏变化,得到波倾力矩及稳定风压下风帆横倾力矩与船舶横摇角的传递函数关系;运用拉氏反变换和卷积定理,进行波倾角及风帆横摇力矩对风帆助航船横摇运动影响的研究.结果表明:在稳定风压作用下,加装风帆有效减小了船舶的横摇角,可为采用风帆助航技术的远洋船舶的稳性分析提供方法. 展开更多

关键词 风帆助航船舶 波倾角 横摇运动 仿真

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风帆助航船舶帆角控制系统分析与设计 被引量：2

16

作者 李向舜 杨幸 +1 位作者 严新平 徐立 《交通信息与安全》 2013年第5期150-153,168,共5页

针对风帆助航船舶装置帆角控制问题,基于模糊PID控制理论实现了对风帆助航船舶帆角的控制。针对风帆助航船舶装置双闭环控制结构特点,分别设计了P控制器对内回路位移量和外回路帆角进行控制,采用劳斯稳定判据方法给出了帆角控制系统稳... 针对风帆助航船舶装置帆角控制问题,基于模糊PID控制理论实现了对风帆助航船舶帆角的控制。针对风帆助航船舶装置双闭环控制结构特点,分别设计了P控制器对内回路位移量和外回路帆角进行控制,采用劳斯稳定判据方法给出了帆角控制系统稳定性条件。在此基础上,对于主回路分别设计了经典P控制器和模糊P控制器,基于模糊控制理论对模糊P控制器参数进行了自适应选取。仿真结果表明,所设计的模糊PID控制器能获得较快的响应速度,并且无超调。 展开更多

关键词 风帆助航 PID控制 帆角控制 模糊控制

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海上航线风能资源的调查与分析 被引量：2

17

作者 胡以怀 袁春旺 《中国航海》 CSCD 北大核心 2018年第2期107-112,共6页

根据英国水文局发布的2016年海图资料,整理出2016年全球9条典型航线上不同风力、不同风向的概率数据。分析这些数据,获得各往返航线4级以上可用风天数、5级以上强风顺风天数,发现香港→新加坡的南海航线、科伦坡→新加坡的马六甲海峡孟... 根据英国水文局发布的2016年海图资料,整理出2016年全球9条典型航线上不同风力、不同风向的概率数据。分析这些数据,获得各往返航线4级以上可用风天数、5级以上强风顺风天数,发现香港→新加坡的南海航线、科伦坡→新加坡的马六甲海峡孟加拉湾航线、亚丁湾→科伦坡的印度洋阿拉伯海航线、上海→香港的东海航线、毕晓普岩→努瓦迪布的北大西洋航线和横滨→洛杉矶的北太平洋航线都有较好的风能资源,特别是后3条航线的风能资源最丰富,是未来运用风帆助航技术的最佳航线。对有效助推强风的顺风天数和风能资源的有效性进行分析,提出风能资源的强度指数、综合风能资源强度指数和综合有效强度指数,用来衡量海上航线风能资源的综合强度和有效性,可作为未来风帆助航船舶航线优化的重要选择指标。 展开更多

关键词 风帆助航船舶 海上风能资源 航线优化 船舶节能技术

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基于静稳性曲线的圆弧型风帆面积估算 被引量：1

18

作者 唐娟娟 胡以怀 +1 位作者 何建海 薛树业 《上海海事大学学报》 北大核心 2014年第3期28-31,共4页

为克服目前风帆助航船风帆面积计算的不足,从船舶稳性角度出发,基于静稳性曲线的稳性裕量,首先从理论上推导出圆弧型风帆面积的估算公式,再结合一艘载质量为48 000 t的散货船,借助Excel工具,用该方法进行风帆面积的估算.经验算发现该方... 为克服目前风帆助航船风帆面积计算的不足,从船舶稳性角度出发,基于静稳性曲线的稳性裕量,首先从理论上推导出圆弧型风帆面积的估算公式,再结合一艘载质量为48 000 t的散货船,借助Excel工具,用该方法进行风帆面积的估算.经验算发现该方法能满足稳性要求,表明该方法可为大型风帆助航船的风帆面积计算提供参考. 展开更多

关键词 风帆面积 圆弧型风帆 静稳性曲线 估算公式 风帆助航船

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大型远洋风帆助航船舶航向控制系统仿真 被引量：2

19

作者 徐立 方军庭 王国刚 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第4期96-99,共4页

针对海风会对风帆助航船舶的航向产生干扰,设计一种稳定的风帆助航船舶航向控制系统。在MATLAB/Simulink平台下对风帆助航船舶的航向控制和不同风况下的保向性进行仿真研究。仿真模型输出的结果表明,运用该航向控制系统可以准确、迅速... 针对海风会对风帆助航船舶的航向产生干扰,设计一种稳定的风帆助航船舶航向控制系统。在MATLAB/Simulink平台下对风帆助航船舶的航向控制和不同风况下的保向性进行仿真研究。仿真模型输出的结果表明,运用该航向控制系统可以准确、迅速地调整航向,同时能够在海风的影响下维持风帆助航船舶的航向稳定性。 展开更多

关键词 水路运输 风帆助航船舶 航向控制系统 保向性 仿真

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风翼助航船舶在规则波浪中的稳性 被引量：2

20

作者 王欢 黄连忠 +1 位作者 何智勇 陈伟南 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期59-64,共6页

为研究风翼助航船舶在波浪中的稳性,以一艘46 000 t油轮为目标船,首先,根据目标船的船型数据,在Maxsurf软件中进行三维建模并验证其正确性;其次,将航行时船舶与波浪的相对位置分为4种情形,分析加装风翼后船舶在不同的船-波位置中的稳性... 为研究风翼助航船舶在波浪中的稳性,以一艘46 000 t油轮为目标船,首先,根据目标船的船型数据,在Maxsurf软件中进行三维建模并验证其正确性;其次,将航行时船舶与波浪的相对位置分为4种情形,分析加装风翼后船舶在不同的船-波位置中的稳性变化.结果表明,波峰在船中部且波长近似于船长时,船舶稳性下降较大.最后,通过Matlab软件选取随机数的方法模拟船舶航行时的随机风浪,计算船舶在加装风翼后航行的安全可靠性.由船舶在8级风级下的最危情况可以看出,加装风翼后船舶的航行安全性要低于未加装风翼的船舶,并且存在4.77%的倾覆概率. 展开更多

关键词 风翼助航船舶 稳性 倾覆概率

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