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期刊简介
期刊名称： 船舶工程
创办日期： 1979年
主管部门： 中国船舶集团有限公司
主办单位： 中国船舶集团有限公司第七〇四研究所、中国造船工程学会
出版周期： 月刊
电话： 021-64416390
Email： cbgc@cssmc.cn
国内统一刊号(CN)： 31-1281/U
国际标准刊号(ISSN)：1000-6982
2025年11期
破冰船引航条件下的编队航行控制方法
孙家豪;韩森;丁仕风;何光伟;周利;[目的]为有效应对破冰船引航条件下复杂时变环境对船舶编队航行控制精度和队形保持的干扰，[方法]提出一种编队航行控制方法，兼顾编队的航行效率和安全性。在路径规划方面，提出采用考虑路径长度成本和冰区风险因素的非均匀Theta*算法优化全局路径；在引航破冰船控制方面，提出采用改进自适应视距（IALOS）制导算法补偿时变环境干扰导致的侧滑角快速变化，并设计航向控制器，提高引航船的路径跟随精度；在跟随船控制方面，设计基于非线性模型预测控制（MPC）的轨迹跟踪控制器，自适应调整船舶的间距和航速，提高编队的航行效率和安全性。[结果]研究表明：在无环境干扰情况下，编队航行的位置偏差能控制在0.25 m以内，编队间距能根据冰况自适应调整；在随机风速和随机风向干扰下，编队航行的位置偏差最大不超过0.60 m，各船的航向角稳定，能保障编队的控制精度和安全性。[结论]提出的编队航行控制方法能为破冰船引航条件下的编队航行提供一种高效、稳健的解决方案，有效应对复杂时变环境的干扰，为极地区域船舶的安全航行提供技术支持。
海洋科考装备
<正>近年来，在海洋强国与制造强国战略的引领下，我国船舶与海洋工程装备实现了系统性突破与发展。作为经略深蓝、探秘未知的核心支撑，海洋科考装备在政策与技术的双重驱动下，成功摸索出一条从“跟跑”“并跑”到“领跑”的创新之路。十余年间，全球海洋科考装备研发突飞猛进，我国亦在这一浪潮中实现了从“望洋兴叹”到“百舸争流”的历史性跨越。面对20世纪80年代一批主力调查装备陆续步入退役期、而海洋科考任务却日益繁重的严峻挑战，我国通过组织开展高效有序的装备更新与能力建设，在较短时间内成功化解了这一结构性矛盾，构建起覆盖近海、中海、远海乃至南北极的立体化科考装备体系，基本实现了对我国管辖海域及极地关键通道的常态化科学观测与战略保障能力。
冰区航行船舶管路系统研究综述与展望
朱洪波;冯献华;韩旭;张浩;解忠良;[目的 ]为解决冰区船舶管路系统在极地低温、破冰冲击与严苛噪声限制，面临复杂环境载荷时流固耦合响应预测不精确、极端条件系统性分析不足、主动控制技术实际应用成本高与可靠性低等问题，[方法 ]从振动、减振降噪、安全评估等方面进行系统性评述，并深入剖析其在复杂工况下的关键技术挑战。[结果 ]冰区船舶管路系统技术正从传统静态分析向流固耦合动态预报、基于全生命周期的安全评估及智能感知与自适应控制演进。[结论 ]研究结论为冰区船舶管路系统指明未来发展方向，可为我国极地船舶的研发提供支撑。
基于Starnet和Transformer的实时轻量级水下目标检测
宋榕;闫书佳;刘新伯;雷俊松;马露;[目的]为了准确识别和检测水下海洋生物目标，更好地了解海洋生态系统的结构和功能，[方法]针对当前海洋目标检测面临的光衰减、图像模糊和多尺度变化等诸多挑战，在基于深度学习的目标检测技术的基础上，提出一种基于实时端到端目标检测(RT-DETR)模型的实时轻量化水下目标检测方法(RTL-Star DETR)。充分利用星运算的高维特征表达能力，通过改进的Star Net模块构建主干网络，在保证充分提取目标特征的同时，有效降低模型的参数量和计算量。[结果]设计的动态分组卷积结合洗牌机制模块(DGCSMM)相比Repblock模块具有更强的特征融合能力和更少的参数量。利用数据集URPC2021和ROUD对不同算法的检测性能进行对比，验证该方法的有效性。[结论]结果显示，该方法相比原始RT-DETR-r18模型，mAP0.50和mAP0.50～0.95均提高1.3%，参数数量和计算量分别减少33.7%和37.2%。
基于协同模型的船舶运动状态预测
刁峰;周利;刘天宇;李费旭;韩森;[目的]为解决以物理模型或者神经网络模型的单模式船舶运动状态预测方法适用性和精准度不足的问题，[方法]利用物理模型和长短期记忆网络相结合的方法对船舶运动状态进行预测分析，通过改变物理参数获得不同类型船舶的特性，融合Transformer对混合模型的稳定性和可行性进行验证。[结果]结果表明：相对于单模式模型，该协同模型在预测精度方面表现出明显优势，在模拟数据集下获得了良好的效果，且在实船数据下表现也较好，其中预测误差均控制在5%以内，决定系数稳定在0.85以上。[结论]研究成果可为船舶运动状态预测提供一定参考。
节点区域填充混凝土的KK形空间相贯钢管节点静力性能试验
王雪迪;王宇航;尹禧龙;张晓;程万鹏;[目的]为研究节点区域处填充混凝土对KK形空间相贯节点力学性能的影响，[方法]设计节点区域处填充混凝土的KK形相贯节点与空钢管KK形相贯节点等2类试件。将试件4根支管端部铰接并在主管端部施加轴向拉力进行加载，以获得试件的破坏模式、承载力及荷载-位移曲线。[结果]结果表明：空钢管KK形空间相贯节点更容易在受压支管附近处主管发生塑性破坏；在填筑混凝土后，节点失效模式转变为受拉支管附近处主管的冲剪破坏，这说明内填混凝土可以有效地提升节点力学性能。将试验结果与规范中空钢管相贯节点的冲剪破坏承载力计算公式及现有KK形钢管混凝土空间相贯节点进行对比，发现规范及现有研究提出的承载力计算公式均偏于保守。[结论]研究成果可为KK形相贯节点设计提供一定参考。
基于改进NSGA-Ⅲ算法的船舶航速优化方法
姚崇;葛瑜玮;王博;卢莉莉;张馨月;[目的]为降低船舶营运过程中的能耗与碳排放、提升航行效率，构建面向船舶能效营运指数（EEOI）、燃油消耗与航行时间的多目标船舶航速优化模型。[方法]提出一种融合余弦递减与高斯变异策略的改进非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ），以兼顾全局与局部搜索并增强种群多样性，提升解的收敛性与分布均衡性。基于丹麦M/S Smyril号客滚轮的真实营运数据进行试验验证。[结果]结果表明，在保证航行时间基本持平的前提下，优化策略使燃油消耗降低2.32%，所得解集在帕累托前沿分布与目标值多样性方面表现更优。[结论]研究成果可为船舶智能航速决策提供参考，具有良好的工程适用性与推广价值。
变桨失效对导管架海上风力机动力响应影响及减振研究
张晓;李向南;王宇航;孙秋菊;张礼贤;[目的]针对海上风电钢管混凝土导管架结构，分析叶片变桨故障对结构动力响应的影响，并评估调谐质量阻尼器（TMD）在不同工况下的减振性能。[方法]建立风浪联合作用下一体化耦合数值模型，研究导管架结构在风浪载荷下的动力响应，评估TMD在正常运行、停机和故障工况中的减振效果。[结果]叶片变桨故障引起轮毂推力骤增和转子转速上升，导致塔顶位移、机舱加速度及塔基、泥面线处剪力与弯矩显著增大。TMD在正常运行和停机工况下减振效果良好，但在故障工况下因能量集中于1P频段，控制性能受限。[结论]研究明确了变桨故障对导管架动力响应的影响及TMD的适用条件，为海上风电结构振动控制与安全设计提供了参考。
小型试验水池中的波浪生成研究
张相龙;卢丙举;杜鸿玮;李宇航;李广华;王凯;[目的]通过构建基于溃坝水位差模型的水位波动与孤立波生成装置，建立具备跨水域特性的试验模型水池。[方法]通过控制溃坝装置中上游初始水位存量，针对指定跨水域位置的水位波动与孤立波高的变化趋势及规律展开研究，并通过RANS方法构建数字水池对强非线性极端试验工况进行计算校核，双向收敛验证试验方法的可行性与准确性。[结果]试验结果表明，通过溃坝模型制造水位波动与孤立波的方法有效。[结论]在试验水池中固定位置生成了幅度可控的波高为2 mm～39 mm的孤立波，并分析总结出了此方法下的波浪生成规律与运动特性。
多用途货船的操纵性预报计算
周昭明;盛子寅;冯悟时;<正> 多用途货船是目前海上航运交通中数量较多的船舶,这些船舶的安全航运对海运安全具有特别的重要性。这类船舶的操纵性预报对于将自由自航模操纵性试验结果换算到实船、将实船压载状态下海上操纵性试验的结果换算到满载状态、以及在初步设计阶段了解和掌握所设计船舶的操纵特性都具有一定的实用意义。为此,我们以一艘载重二万七千吨的多用途货船为例就这类船舶的操纵性预报进行了数学模型整理和计算。由分析比较可知,预报值和试验值间的误差是可以接受的。
我国焊接生产现状与焊接技术的发展
林尚扬中国在2004年焊接结构的用钢量已经突破1亿吨,成为世界最大的焊接制造大国。自改革开放以来,完成了许多具有标志性的重大产品,焊接在国民经济建设中发挥着不可替代的重要作用。文章分析了我国焊接材料生产与应用、焊接机器人分布、焊接技术人员与焊工的教育与培训情况。指出虽然焊接材料生产总量及焊丝产量增加迅速,我国成为世界最大的焊材生产与消费国,但是手工焊条的比重仍占75%以上,焊接的机械化自动化率为35%左右,焊材产量与钢产量之比高达0.77%,这些问题应尽快解决。根据国际焊接技术的发展趋势,提出在造船业中应重视焊接机器人、数字化焊接电源和激光、搅拌摩擦焊和高效焊接等新工艺技术的发展与应用,吸引优秀人才到焊接生产第一线,加强政产学研的联合,以优质、高效、低成本的优势,增加我国造船业在国际竞争中的实力。
船-桥碰撞力学问题研究现状及非线性有限元仿真
刘建成,顾永宁归纳研究了船舶与桥梁碰撞力学的几种典型计算方法 ,并对各自的特点进行了分析。文中借助DYTRAN非线性有限元程序 ,以一艘 4万吨级的油船与长江上某一斜拉索桥发生正向碰撞为例 ,演示了有限元法仿真计算船 桥碰撞问题的一般过程。反映了船 桥碰撞过程中船艏、桥梁承台、桥面和拉索的力与变形的时间历程 ,得到了具有指导意义的结论
水下机器人运动控制与仿真的数学模型
常文君,刘建成,于华南,徐玉如本文首先确定了水下机器人六自由度空间运动模型 ,为了便于在控制与仿真中应用 ,本文借助matlab平台 ,将水下机器人的六个自由度的方程转换为矩阵相乘形式 ,然后结合水下机器人的环境仿真、推力器仿真、舵翼仿真 ,建立了水下机器人六自由度运动仿真器。最后用该仿真器进行了运动仿真 ,仿真结果与海上试验吻合得很好 ,表明该仿真系统是符合实际的。该仿真系统采用一种普遍实用的数学模型 ,精度较高 ,适用于任何类型的水下机器人 ,对研究水下机器人操纵与控制有很大现实意义。
统计能量分析法及其损耗因子确定方法综述
程广利,朱石坚,伍先俊统计能量分析法 (SEA)在中高频段被广泛用于预测复杂结构的振动和噪声传递 ,本文阐述了统计能量分析法及其在船舶上的应用和局限性。统计能量分析法将结构划分成若干子系统 ,这些子系统以在窄频带内存储的振动能量和模态数的多少为特征 ,耦合损耗因子和内损耗因子分别用来表示各子系统之间的耦合程度和能量的损失程度 ,是统计能量分析法应用中的重要参数 ,本文综述了近四十年来国内外统计能量分析法研究中确定损耗因子的方法。
我国焊接生产现状与焊接技术的发展
林尚扬中国在2004年焊接结构的用钢量已经突破1亿吨,成为世界最大的焊接制造大国。自改革开放以来,完成了许多具有标志性的重大产品,焊接在国民经济建设中发挥着不可替代的重要作用。文章分析了我国焊接材料生产与应用、焊接机器人分布、焊接技术人员与焊工的教育与培训情况。指出虽然焊接材料生产总量及焊丝产量增加迅速,我国成为世界最大的焊材生产与消费国,但是手工焊条的比重仍占75%以上,焊接的机械化自动化率为35%左右,焊材产量与钢产量之比高达0.77%,这些问题应尽快解决。根据国际焊接技术的发展趋势,提出在造船业中应重视焊接机器人、数字化焊接电源和激光、搅拌摩擦焊和高效焊接等新工艺技术的发展与应用,吸引优秀人才到焊接生产第一线,加强政产学研的联合,以优质、高效、低成本的优势,增加我国造船业在国际竞争中的实力。
智能船舶技术发展与趋势简述
严新平;刘佳仑;范爱龙;马枫;李晨;<正>近年来,智能船舶技术已受到全球造船界与航运界的广泛关注。智能船舶以实现船舶及其配套设备、航行环境的智能化、自主化发展为目标,深度融合传统船舶设计与制造技术以及现代信息通讯与人工智能技术。通过从部分设备智能到全船智能系统、从内河到远洋、从单船智能航行到协同智能编队航行、从人机共融到远程自主的逐步发展,实现其以增强驾驶、辅助驾驶、远程驾驶、自主驾驶等为代表的阶段性功能,最终呈现智能航运新业态。
极浅水单点系泊系统的设计研究
马巍巍;范模;在分析研究单点系泊系统的主要形式、特点和适用范围的基础上,选取了软刚臂单点系泊系统作为的"海洋石油113"新单点系泊系统,针对其设计中遇到的难题,进行了深入研究,归纳总结了极浅水海域单点系泊系统的设计时所重点关注的设计基础、低频波浪力、触底和上浪等关键问题,为今后极浅水单点系泊系统设计提供一点借鉴经验。
海上风电运维的技术现状和发展综述
万远琛;王凯;初岳峰;在全球海上风电快速发展的背景下,海上风电运维方面的需求也随之增大。文章介绍了当前全球海上风电的发展概况和特点,阐述了海上风电运维市场的现状及其面临的主要挑战。从海上风电的运维管理、机组的监测分析技术、新型风电运维船和运维机器人等方面,探讨海上风电运维的创新之路。
海洋可再生能源技术现状与发展趋势
崔琳;李蒙;白旭;海洋可再生能源因其储量巨大且清洁可再生,一直以来都是国际社会广泛关注的可再生能源种类。但海洋可再生能源的种类较多且利用原理各异,开发利用难度和技术成熟水平也不尽相同。文章对波浪能、潮汐能、潮流能、温差能和盐差能5种海洋可再生能源利用技术的发展过程与技术现状进行系统介绍,全面归纳总结海洋可再生能源未来的发展趋势和重要技术瓶颈,探讨其产业化的途径和方向,为进一步研究海洋可再生能源的技术与产业发展提供参考。
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