導語：如何才能寫好一篇流體力學在船舶中的應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】船舶流體力學 任務(wù)化模式 教學改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）22-0057-02

在船舶與海洋工程本科專業(yè)學生的培養(yǎng)計劃中，船舶流體力學是其中的專業(yè)基礎(chǔ)課程，包括流體的性質(zhì)、流體靜力學、流體運動的描述和基本方程、伯努利方程、勢流理論、波浪理論、粘性流體力學、邊界層理論等，課程教學在一個學期，其內(nèi)容非常復雜。一方面為了使學生更加全面地理解應(yīng)用相關(guān)的知識，另一方面培養(yǎng)學生往應(yīng)用型科技人才的方向發(fā)展，在船舶工程專業(yè)人才的培養(yǎng)模式上，我們應(yīng)該改變原有的教學方式以適應(yīng)時代要求和技術(shù)變遷，將任務(wù)化模式教學融入船舶流體力學的教學過程。我們在船舶流體力學這門本科課程的教學中，嘗試以任務(wù)化模式教學的形式，將數(shù)字化、實驗化的教學過程放到船舶流體力學教學課程的全過程中，以船舶流體力學的基本知識應(yīng)用為向?qū)Р贾萌蝿?wù)化模塊課題，學生以小組的形式完成任務(wù)化模塊，在完成任務(wù)化模塊的過程中理解應(yīng)用知識，并培養(yǎng)其知識的應(yīng)用能力，實現(xiàn)從注重知識傳授向更加重視能力和素質(zhì)培養(yǎng)的方向轉(zhuǎn)變。

一 目前船舶流體力學教學存在的問題

以欽州學院為例，船舶流體力學課程定位為船舶與海洋工程專業(yè)的主干課程，是進一步學習船舶原理等課程的基礎(chǔ)。長期以來，因概念抽象、學生數(shù)學基礎(chǔ)較差，使得流體力學課程既難教也難學，要想讓學生將學到的知識與相關(guān)的實際問題結(jié)合起來尤為困難。盡管流體力學具有悠久的歷史，豐富的內(nèi)涵和外延，但是作為專業(yè)基礎(chǔ)課，船舶流體力學為專業(yè)課服務(wù)的定位極大地限制了課程的教學時間。在學生素質(zhì)參差不齊的情況下，使得培養(yǎng)學生扎實的基礎(chǔ)和拓寬知識面兩方面不能兼顧，顧此失彼。這一問題的存在不但限制了學生學習的積極性，也不利于培養(yǎng)學生在工程中分析問題和解決問題的能力。因此有必要對這一問題進行研究，找到解決問題的方法，改善流體力學教學的效果。

二 以任務(wù)化模塊為導向的教學模式探索

對流體力學教學途徑的探索和改革一直在開展，其中提高學生學習的興趣是改善教學效果的核心，而任務(wù)化模塊是有效的手段之一。應(yīng)用型科技大學的教育以培養(yǎng)企業(yè)需要的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標，為適應(yīng)船舶工業(yè)發(fā)展對人才的需求，本課程的教學方式基于專題化模塊為導向，采用講授、自學、討論、數(shù)字化工程訓練、總結(jié)等手段。本質(zhì)就是結(jié)合船舶流體力學課程性質(zhì)和鮮明特點，通過布置課程任務(wù)讓學生查找資料進行科學分析、研究和探索、小組討論、數(shù)字化工程操作等，最后讓學生理解所學知識。

1.任務(wù)化模塊的選取

任務(wù)化模塊主要是基于課本的基本知識，提出課程任務(wù)，課程任務(wù)的目標是讓學生在完成任務(wù)的過程中對基本知識可以有更深刻的認識，以及應(yīng)用這些基本知識，提高學生的應(yīng)用知識能力。所以在布置教學任務(wù)時應(yīng)注意以下幾點：

第一，圍繞問題意識選取任務(wù)化模塊。圍繞問題意識，注重培養(yǎng)學生的探索精神。所謂問題意識，本質(zhì)上就是一種尋根求源的探索精神、是一種革新的批判精神，問題意識是萌發(fā)創(chuàng)造思維的前提。古語說“心有靈犀一點通”，這里的“靈犀”其實就是問題，學生頭腦中時刻裝著問題，才能進人“日有所思，夜有所夢”的地步，才會產(chǎn)生靈感。就像受命鑒別皇冠的阿基米德那樣，在沐浴時受到浮力的啟發(fā)，而發(fā)現(xiàn)了浮力定律。

例如，在學習第三章流體的描述和基本方程時，我們可以提出：什么是流線、如何理解好動量方程等問題。這些圍繞問題意識提出的小問題就可以組成一個任務(wù)化模塊。

第二，圍繞工程意義選取任務(wù)化模塊。在應(yīng)用型科技大學教育中，船舶流體力學這門課程應(yīng)著力于提高學生工程素質(zhì)和學生專業(yè)基礎(chǔ)知識為目標進行課題教學。

譬如，機翼理論是船舶流體力學的重點難點內(nèi)容，部分概念抽象難懂，公式復雜，機翼理論對于船舶與海洋工程領(lǐng)域的重要性不言而喻，在螺旋槳的學習、高速船的學習等均需要機翼理論作為基礎(chǔ)。對類似極具實際工程意義的問題，肯定要布置任務(wù)化模塊。

2.任務(wù)化模塊的實施

在船舶流體力學的任務(wù)化模塊教學改革中應(yīng)遵循理論教學和技能訓練相結(jié)合，走理論與工程實踐相結(jié)合的道路，所以之前的準備工作必須充分，并且依據(jù)教學內(nèi)容設(shè)計出適合這門課程的任務(wù)方案。大致的任務(wù)化模塊實施流程如圖所示。

任務(wù)化模塊實施流程圖

第一，布置任務(wù)書。根據(jù)不同的教學內(nèi)容分別設(shè)置不同的任務(wù)化模塊，根據(jù)上一節(jié)提出任務(wù)化模塊的方法，提出與本節(jié)知識相關(guān)的任務(wù)化模塊。

第二，學生攻克任務(wù)化模塊。學生根據(jù)任務(wù)書的要求，通過網(wǎng)絡(luò)收集相關(guān)資料、實驗室的硬件了解學習、數(shù)字化實驗室軟件的自學，結(jié)合所學相關(guān)知識完成任務(wù)化模塊并提交報告。

例如，在流體運動的描述和基本方程任務(wù)化模塊，讓學生利用網(wǎng)絡(luò)搜集與其相關(guān)的資料，以及參觀實驗室的流線實驗、動量方程實驗，將收集的資料制作成有豐富材料的PPT、報告、視頻等，總結(jié)說明各種情況下流體運動的特點、在實驗中如何體現(xiàn)動量方程等。

再比如，實施機翼理論任務(wù)化模塊時，學生組成任務(wù)攻克小組，利用網(wǎng)絡(luò)搜集與機翼理論相關(guān)的資料，以及學習FLUENT、Shipflow軟件，應(yīng)用計算機輔助設(shè)計程序CATIA、AutoCAD軟件。曾經(jīng)有學者提議將數(shù)字化軟件應(yīng)用到教學中，但并沒有說明具體的措施。這里需要注意的是，學生可以通過學校網(wǎng)站上的微課視頻自學FLUENT、SHIPFLOW、CATIA、AutoCAD軟件，相關(guān)的微課視頻由教師提前錄制好放在網(wǎng)站上供學生點擊觀看，反復學習。最后讓學生使用FLUENT、SHIPFLOW軟件完成機翼的流體計算、利用計算機輔助設(shè)計程序CATIA、AutoCAD軟件畫出機翼三維圖。

第三，總結(jié)任務(wù)化模塊完成情況。根據(jù)學生完成任務(wù)化模塊的情況以及提交的報告進行總結(jié)。在總結(jié)中分析存在問題，對相關(guān)問題進行理論的補充學習，加強學生的理解。

第四，考核。通過任務(wù)化模塊的完成過程對學生的不同能力進行考核，考核階段就分為了基本素質(zhì)考核、自學能力考核和應(yīng)用能力考核?？己藢W生基本知識掌握情況、收集相關(guān)資料的情況，學生自學相關(guān)軟件的考核，對任務(wù)化模塊攻關(guān)的報告評價。

三 結(jié)語

通過任務(wù)化模式的教學改革使學生通過理論結(jié)合實踐的方式理解一門理論性極強的課程，并從培養(yǎng)應(yīng)用型科技人才的角度出發(fā)，采用這樣創(chuàng)新的教學方法，使學生能真正地掌握一門專業(yè)知識，培養(yǎng)學生的學習興趣，提高教學質(zhì)量。同時重視學生個體差異發(fā)展的特點，以攻克小組的形式互補長短，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。這樣任務(wù)化教學模式應(yīng)認真對待教學改革活動進程中出現(xiàn)的問題，所布置任務(wù)應(yīng)有針對性，在整個過程中以學生為主導，貫穿于整個教學過程中。更加要注重教學活動的每一個細節(jié)，肯定學生每一步所取得的成績，以其調(diào)動學生主動學習的積極性。

參考文獻

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[3]李冬琴.“船舶原理”課程教學研究與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2009（29）：195

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關(guān)鍵詞：減搖裝置 減搖鰭 減搖水艙 被動可控式減搖水艙

1 減搖技術(shù)概要

1.1 概述

在種類繁多的減搖裝置中，目前最常用的有舭龍骨、減搖鰭以及減搖水艙。舭龍骨由于其良好的減搖性能、建造成本低以及對船舶航速影響小等優(yōu)點，幾乎已成為海船必備的裝置。而具有可控性質(zhì)的減搖鰭和減搖水艙一直是減搖技術(shù)領(lǐng)域研究的重點，隨著計算機、自動控制技術(shù)以及流體力學的發(fā)展，這兩種減搖裝置均取得了突破性的進展，減搖性能不斷提高。

1.2 減搖鰭的應(yīng)用

減搖鰭是最常用的主動式減搖裝置之一，基于機翼理論設(shè)計的傳統(tǒng)減搖鰭在與流體有較高的相對速度時會產(chǎn)生較大的升力，所以當船舶在中高航速行駛時，傳統(tǒng)減搖鰭會取得70%以上的減搖效果。但是由于其升力產(chǎn)生原理限制，當船舶行駛在低航速或零航速情況下，傳統(tǒng)減搖鰭幾乎沒有減搖效果。

為了使船舶在各種航速下均有很好的減搖效果，近年來，零航速減搖鰭得到了充分的重視和發(fā)展，這種減搖鰭的運動方式和執(zhí)行機構(gòu)與傳統(tǒng)減搖鰭有很大不同，利用新的運動機理使得翼面在零航速也可產(chǎn)生對抗海浪干擾力矩的升力，國外已有少數(shù)船只應(yīng)用的實例。但這種零航速減搖裝置結(jié)構(gòu)復雜，制造和保養(yǎng)的成本都很高，還有許多問題需做進一步的改進和研究。

1.3 減搖水艙的研究和應(yīng)用

減搖水艙作為一種全航速下的減搖裝置，不僅在各種船舶航速下均有減搖效果，適用于集裝箱船、輪渡、滾裝船、海洋工程船、科學考察船等。另外，減搖水艙具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、便于保養(yǎng)維護等優(yōu)點，這使得減搖水艙被越來越多的船東所接受，市場前景看好。

2 減搖水艙的分類

減搖水艙按照其控制特點可分為主動式減搖水艙、被動式減搖水艙和可控被動式減搖水艙等三種類型。主動式減搖水艙具有減搖效果高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，但其系統(tǒng)復雜，造價較高，而且功率消耗非常大，經(jīng)濟性較低，因此已經(jīng)很少被使用。被動式減搖水艙結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)“雙共振”原理進行工作，在船舶的諧搖頻率范圍內(nèi)具有良好的減搖效果，但其減搖頻率范圍較小，在低頻和高頻范圍內(nèi)甚至可能產(chǎn)生增搖效果。

對被動式減搖水艙結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計以及位置的合理布置成為提高被動式減搖水艙性能的關(guān)鍵?？煽乇粍邮綔p搖水艙是對被動式減搖水艙的一個重要改進，充分利用水艙的結(jié)構(gòu)特點，通過少量能量控制水艙頂部氣體連通道或底部液體連通道的開口，實現(xiàn)對水艙內(nèi)液體運動的控制，避免了在因減搖水艙不可控對船舶產(chǎn)生的不利影響。

3 減搖水艙的工作原理

當船的固有橫搖周期和波浪遭遇周期相同時，船的橫搖角度最大。這個原理和以下例子相同：假如在一艘小船上，船上的人員比船的橫搖周期早一拍左右移動幾次，船的橫搖將會加劇。相反，如果船上的人員比船的橫搖周期晚一拍左右移動幾次，船的橫搖將會變緩?？煽乇粍邮綔p搖水艙工作原理就是把上述的船上人員換作液體，巧妙地利用這種液體流動的時間和力矩，來減輕船的搖動。

船的一次橫搖周期用360°角度來表示時，船的搖動起始點總是比波浪遭遇點滯后90°的角度，這種現(xiàn)象的反復出現(xiàn)會加劇船的橫搖。如果減搖水艙中液體的固有周期和船的橫搖周期相同的話，減搖水艙中液體的移動起始點將一直比船的搖動起始點滯后90°的角度。這就意味著減搖水艙中的液體移動起始點總是比引起船舶橫搖的波浪起始點滯后180°角度。

因此，減搖水艙中的液體移動力矩和波浪力矩總是相反，互相抵消，所以船舶橫搖得以減緩。如圖1和圖2所示。

4 可控被動式減搖水艙的控制方式

可控被動式減搖水艙的最關(guān)鍵技術(shù)在于周期的調(diào)節(jié)，如何將減搖水艙的周期調(diào)至與船舶橫搖周期一致是減搖水艙設(shè)計成敗的決定因素，如果這兩個周期不一致，減搖水艙的減搖效果很差，甚至還會產(chǎn)生增搖。目前，可控被動式減搖水艙的周期調(diào)節(jié)方式主要有兩種：一種是氣道控制式，另一種是水道控制式。

德國的產(chǎn)品一般采用氣道控制式，它是通過水艙頂部空氣道控制水艙內(nèi)可壓縮性氣體的流動，實現(xiàn)間接對艙內(nèi)液體流動的控制。這種水艙利用自動控制系統(tǒng)通過氣閥的啟閉來調(diào)節(jié)艙內(nèi)液體的振蕩周期，以適應(yīng)船舶橫搖周期的變化。閥門的控制作用相當于自動延長了艙中水流的振蕩周期，從而使水艙能在更寬的頻率范圍內(nèi)進行有效減搖。這種控制方式也有其弊端：一是由于氣體具有可壓縮性，很難做到精準控制；二是由于氣閥在一個橫搖周期內(nèi)要啟閉兩次，所消耗的功率相對較大，閥的磨損也比較厲害，維護保養(yǎng)成本相對較高。

水道控制式是通過改變設(shè)置在底部液體通道中擋板的位置來改變液體通道的面積，從而改變減搖水艙的固有周期。水道控制式減搖水艙具有以下優(yōu)點：一是液體沒有壓縮性，可以做到精準控制；二是水道式只需要對擋板進行調(diào)節(jié)，所需能量非常小，擋板的開合沒有空氣閥那么頻繁，設(shè)備的磨損也非常小，維護保養(yǎng)成本很低。

5 被動可控式減搖水艙在船舶中的應(yīng)用

被動可控式減搖水艙廣泛應(yīng)用于各類船舶中，目前應(yīng)用最多的是救助船，海監(jiān)船，引航船，航標船，醫(yī)療船，科學考察船，破冰船等。這些類型的船舶由于其使用的特殊性，低航速或者拋錨執(zhí)勤的時間相對比較多，對船舶橫搖的程度對船舶的安全操作很重要。

一般減搖水艙的減搖效果設(shè)計時都以達到40%～60%為目標。但減搖水艙的減搖效果跟減搖水艙在船上布置的位置，減搖水艙的大小，船舶橫搖周期和減搖水艙的周期的匹配都有直接的關(guān)系。同樣的減搖水艙的大小，布置的位置越高，則減搖效率就越高。如果船舶的橫搖周期和減搖水艙的橫搖周期不匹配，則位置布置得再高，減搖水艙再大，則減搖效果都不會理想。減搖水艙的水量越大，則減搖力矩就越大，減搖效果越好。

減搖水艙的布置往往受到船舶總體布置的限制，船舶滿載排水量的限制，減搖水艙的水量達不到所要求的減搖力矩的大小，這樣就無法達到預計要求的60%的減搖效果。

不同的船型對減搖方式的要求也不一樣。有些船會同時設(shè)置減搖鰭和減搖水艙，主要是針對不同的使用情況。如某型救助船，在高航速航行時使用減搖鰭，在執(zhí)勤時一般處于拋錨或者低航速航行，這時使用減搖水艙，充分利用兩種減搖方式的長處。

6 減搖效果的確認

減搖水艙的減搖效果的確認，一般先進行理論計算，得到一個大概的估算。再根據(jù)模型試驗進行確認，模型試驗會得到一個相應(yīng)曲線，最后再通過海上試航結(jié)果進行再次確認。

圖3、圖4所示為在不同的波浪條件下得到的模型試驗數(shù)據(jù)：

從模型試驗中得出減搖效果為40%以上。

圖5為海上試驗時的數(shù)據(jù)。

通過模型試驗的數(shù)據(jù)和海上試航的數(shù)據(jù)進行對比，可得到最后準確的減搖效率數(shù)據(jù)。

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關(guān)鍵詞：船舶電力推進 仿真 考證

中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0009-02

船舶電力推進系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的柴油機―軸系―螺旋槳直接推進，它是通過柴油機―― 發(fā)電機機組向中心電網(wǎng)供電，采用變壓變頻技術(shù)，諧波濾波技術(shù)，監(jiān)測控制等處理，帶動推進電機推動螺旋槳。電力推進的船舶與直接推進相比，驅(qū)動力矩大，調(diào)速范圍廣，船舶機動性好，機艙的布置更加靈活，船舶的空間能得到更有效的利用；由于采用中高速柴油機，主機的體積和重量減輕；系統(tǒng)冗余度高，增加了對單個故障的抵抗性；噪音和震動都減小；環(huán)境更加友好，應(yīng)用范圍不斷擴大。不僅應(yīng)用于破冰船、渡輪、挖泥船等工程船舶，還廣泛應(yīng)用于游輪、油輪、滾裝船等大型的常規(guī)船舶，顯示了廣泛的市場前景。

船舶電力推進系統(tǒng)由發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、推進器單元構(gòu)成，是一個融合了機械、流體力學、計算機、自動化、電力電子與電力傳動、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多學科的復雜系統(tǒng)，它的推廣應(yīng)用一方面產(chǎn)生了廣泛的經(jīng)濟效益和社會效益；另一方面對于其中電氣設(shè)備的操作、管理和維護人員也提出了新的要求。國家海事局頒布的《關(guān)于STCW公約馬尼拉修正案過渡規(guī)定的實施辦法》中指定了電子電氣員過渡期培訓綱要，其中船舶電氣部分明確提出：在電力推進知識的補差培訓教學中，必須突出船舶電力推進系統(tǒng)的推進器型式與結(jié)構(gòu)，推進電動機種類及控制，推進系統(tǒng)的變頻裝置和變頻推進自動電源管理系統(tǒng)（PMS）主要功能等內(nèi)容，為不遠的將來邁入全電船舶時代奠定基礎(chǔ)。

江蘇海事職業(yè)技術(shù)學院于2013年批準了“船舶電力推進仿真實訓平臺的研究與開發(fā)”的立項，與相關(guān)企業(yè)合作，把先進的交互式多媒體的理念引進課程建設(shè)中來。本文介紹該軟件平臺的建設(shè)實踐。

1 仿真平臺的建設(shè)

仿真平臺的建設(shè)由三個階段構(gòu)成。第一個階段是調(diào)研階段，在這個階段，課題組成員多方尋求資料，以保證平臺資源的完整性和先進性。形成需求分析報告；第二個階段是仿真平臺建設(shè)階段，企業(yè)根據(jù)需求分析，搭建仿真軟件。第三個階段是推廣應(yīng)用的階段，在教學過程中，應(yīng)用平臺，逐步完善平臺，整合教學資源，以期獲得良好的教學效果。

船舶電力推進系統(tǒng)由發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)和推進器單元組成。這是一個綜合了船舶電站技術(shù)、現(xiàn)代電機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、船舶電站及其管理技術(shù)、動態(tài)定位技術(shù)、計算機仿真技術(shù)的一個高技術(shù)含量，高復雜度的綜合現(xiàn)代化自動控制系統(tǒng)。在平臺的建設(shè)過程中涉及各種技術(shù)中各種設(shè)備的工作原理、常用設(shè)備型號、常用系統(tǒng)構(gòu)成等錯綜復雜的資料類型。課題組經(jīng)過嚴謹?shù)姆治?，綜合整合，多方搜集資源，形成了本平臺的需求分析報告。在需求報告的基礎(chǔ)上，合作公司進行下一步的工作，實現(xiàn)船舶電力推進計算機仿真平臺的建設(shè)。

需求報告中，明確了本仿真平臺的各個組成部分和各個組成部分的呈現(xiàn)方式。其中，主菜單界面主題是三維海工船模型，船身外輪廓為透明線條，主要交互模型為二級菜單入口，二級菜單包括“電力推進系統(tǒng)總體介紹、發(fā)電機系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)、推進器系統(tǒng)、功率管理系統(tǒng)、電子電氣員考證題集”。圖1中，在船體模型的下方用相應(yīng)的小圖標表達，鼠標滑過時顯示二級菜單名稱。

其中，在“電力推進系統(tǒng)總體介紹”中，呈現(xiàn)電力推進系統(tǒng)的概念，電力推進的發(fā)展歷史，系統(tǒng)的優(yōu)點，以及系統(tǒng)的組成。

“發(fā)電機系統(tǒng)”由原動機和發(fā)電機兩大模塊組成。“原動機介紹”以文字圖片形式分別介紹內(nèi)燃機即柴油機、燃料電池、燃氣輪機、蒸汽輪機等原動機種類?！鞍l(fā)電機介紹”主要包含“同步電機”和“無刷永磁電機”兩類，其中同步電機以文字圖片介紹。無刷永磁電機則采用經(jīng)典樣式的三維模型，可以點擊后拆解。

配電系統(tǒng)包括三個子菜單，“半潛船配電系統(tǒng)示例、中壓配電柜、干式變壓器”?！鞍霛摯潆娤到y(tǒng)示例”以文字圖片方式呈現(xiàn)，如圖2所示。圖片是西門子為某半潛運輸船的電力推進系統(tǒng)進行的系統(tǒng)設(shè)計。

“中壓配電柜”為三維模型，如圖3是世界主流的電氣設(shè)備生產(chǎn)廠家的主流產(chǎn)品的解剖視頻截圖。該動畫可以360度展示開關(guān)柜內(nèi)部的器件排列，主要器件的外形和動作情況，同時，難以觀察到的內(nèi)部變化以結(jié)構(gòu)示意圖或Flash小動畫方式呈現(xiàn)。

變頻系統(tǒng)分為兩個子菜單，“電動機示例、變頻器示例”。“電動機示例”包含“直流電動機、異步電動機、同步電動機、永磁同步電動機”等四種典型船用推進電動機，主要以文字圖片形式呈現(xiàn)，同時配合參考視頻?！白冾l器示例”又分為兩個部分，第一部分以文字圖片方式介紹常見的變頻調(diào)速方式；第二部分以動畫方式介紹主流變頻器。

推進器系統(tǒng)分為三個子菜單，“常見推進器示例、ABB_XO推進器結(jié)構(gòu)示例、常見推進器產(chǎn)品示例”?！俺Ｒ娡七M器示例”中，以三維交互模型方式，分別呈現(xiàn)“軸系推進、全方位角推進器、吊艙推進器”，可以旋轉(zhuǎn)縮放，可以點擊主要部件，配合介紹文字和圖片素材?！癆BB_XO推進器結(jié)構(gòu)示例”，模型可以旋轉(zhuǎn)縮放，主要部件可以點擊查詢，可以用不同色彩顯示各主要構(gòu)成部件，清晰展現(xiàn)推進器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，如圖4。“常見推進器產(chǎn)品示例”主要為文字圖片介紹，分別介紹Azipod的標準型、緊湊型、對轉(zhuǎn)式，Mermaid與Azipod區(qū)別，SSP雙螺旋漿設(shè)計高效推進，Dolphin低噪低振高效，呈現(xiàn)各自的外形結(jié)構(gòu)圖以及在實船中的應(yīng)用情況。

功率管理系統(tǒng)PMS主要呈現(xiàn)電力推進船舶的功率管理系統(tǒng)的功率管理控制的各個層級，各個層級的功能構(gòu)成。

動力定位系統(tǒng)的呈現(xiàn)模擬海上鉆井平臺實景，二級菜單為圖標，分別是“監(jiān)控界面、DP系統(tǒng)分級、DP系統(tǒng)工作模式及應(yīng)用場合、控制系統(tǒng)原理介紹”。

2 仿真平臺的特點

為了確保本仿真實訓平臺能夠反映現(xiàn)代船舶電力推進技術(shù)的先進性，使學員在工作中遇到類似船舶的時候，做到“所見即所學”，在資料調(diào)研的過程中，多渠道，多途徑的搜集相關(guān)的行業(yè)資料，與多家相關(guān)行業(yè)的企業(yè)包括揚州易倍得，武漢712研究所，無錫714研究所，ABB，西門子，芬蘭delft大學等多家國內(nèi)外業(yè)界的知名的公司和研究所，主動交流，參加國內(nèi)“船舶電力推進技術(shù)峰會”等等，獲得了第一手的現(xiàn)場資料。

軟件教學平臺與硬件平臺相比，大大降低了研發(fā)成本，減小了占地面積，降低了硬件設(shè)備維護和管理中的工作量，在教學工作中顯示了突出的優(yōu)點。這種新穎的教學平臺形象、生動、直觀、動態(tài)，充分調(diào)動了學生的學習積極性，激發(fā)了學生的學習興趣，而且，在平臺的設(shè)計之初已經(jīng)充分考慮了電子電氣員考試的知識點要求，因此滿足了電力推進知識的補差培訓教學。

參考文獻

[1] 林春熙，郭宏林.船舶電力推進的應(yīng)用對輪機電氣教學培訓和發(fā)證的影響[J].航海教育研究，2003（4）：59-61

篇4

是魚，更是機器人

任何一條魚或海豚都不掌握簡單的數(shù)學推理，更不用說解讀復雜的流體力學公式，但是它們比任何現(xiàn)代艦船更能駕馭大海和江河。這就是自然界進化的力量，來自于自然界千萬年感性的沉積。

海豚可輕易地以20節(jié)的速度跟在船只之后；黃鰭鮪魚的速度可達40節(jié)以上；梭子魚更可以用20倍于重力加速度的加速度起步來掠取獵物。同時，魚類可迅速地以只有身長10%～30%的距離為轉(zhuǎn)彎半徑來變換行進方向。相對之下，一般航行船只通常須以10倍船長的半徑緩慢地回轉(zhuǎn)。

因此，科研人員們積極地向大自然學習，研究魚類的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并試圖在技術(shù)方面模仿魚類在自然中的功能。根據(jù)魚類的運動特征，把它們的游動模式分為四大類：鰻鱺目身體波動模式、

科加新月形尾鰭模式、胸鰭擺動模式和波動式模式。通過對魚類不同運動模式的模仿，研制出了各式各樣的機器魚。

利用魚類的游動推進機理，通過機械、電子結(jié)構(gòu)或功能材料（形狀記憶合金、人造肌肉等）來模擬魚類的游動推進動作，從而實現(xiàn)水下運動的推進裝置就是仿魚水下推進器，即機器魚，又稱魚形機器人。

前面提到的SPC-Ⅱ型機器魚體長1.23米，總重40公斤，最大下潛深度為5米，體表是玻璃鋼和纖維板的復合材料，強度大、重量輕。它由動力推進系統(tǒng)、圖像采集和圖像信號無線傳輸系統(tǒng)、計算機指揮控制平臺三部分組成。只要將指令通過無線電信號傳給機器魚中的計算機，計算機就可以按指令控制機器魚做出動作。SPC-Ⅱ型機器魚還裝有衛(wèi)星定位系統(tǒng)，如果啟動系統(tǒng)，它就可以自行按設(shè)定航線行進。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，SPC-Ⅱ型機器魚采用整體流線型設(shè)計，降低了阻力；采用翼身融合的剛體結(jié)構(gòu)，大大增加了有效載荷空間。它的平均航速可達到每小時4公里左右，最大速度能達到每秒1.5米。它使用鎳氫電池，能在水下連續(xù)工作兩三個小時，以平均航速計算，能夠持續(xù)游約10公里。

SPC-Ⅱ型機器魚的推進方式為科加新月形尾鰭模式推進。在這種模式中，超過90%的推進力通過具有一定剛度的尾鰭的運動產(chǎn)生，而身體的前三分之二部分都保持剛性。船舶、普通潛艇采用傳統(tǒng)的螺旋槳來推進，與之相比，機器魚依靠尾部軀體和尾鰭的有規(guī)律擺動來前進，推進時非常安靜，噪音水平比螺旋槳低得多；靈活性亦非螺旋槳所能比擬，它依靠身體和尾鰭，可以迅速原地回轉(zhuǎn)。機器魚的上浮和下潛通過在行進中改變胸鰭的迎角實現(xiàn)，響應(yīng)的速度較快。

水下考古顯身手

我國300萬平方公里的水域下，埋藏著十分豐富的文物資源?，F(xiàn)階段，我國的水下考古在國際上已占有一席之地，但與國際先進水平相比尚存一定差距。

當前的水下考古一般是由考古人員親自進行潛水作業(yè)。但是由于受到人體生理條件的限制，常規(guī)潛水深度只能達到60米～70米，而且人在水下處于失重狀態(tài)，活動不便、體力消耗大、作業(yè)時間短，出水又需長時間減壓，所以工作效率很低。早期的水下考古作業(yè)也因此變得困難重重，深水考古更是望洋興嘆。隨著我國水下考古事業(yè)的興起，對裝備的要求不斷升級，水下機器人也逐漸參與到考古中來。

在2004年8月11日至12日，SPC-Ⅱ型仿生機器魚對鄭成功古戰(zhàn)艦遺址進行的水下考古探測的工作時間累計達到約6小時。這是我國考古工作者首次利用機器人輔助水下考古工作。

在探測中，SPC-II型機器魚時而在海面上穿浪前進，時而快速潛入深水中，及時將它在水下看到的景象通過無線圖像信號系統(tǒng)傳送至水面指揮部。

在岸上，通過一個控制臺，技術(shù)人員把諸如前進、轉(zhuǎn)彎、上浮、下潛的指令傳到機器魚體內(nèi)的計算機中，計算機按指令控制機器魚做出相應(yīng)的動作。在技術(shù)人員的操縱下，機器魚利用原地回轉(zhuǎn)靈活的特性，多次快速接近重點目標，對目標進行拍攝錄像，為下一步的考察挖掘工作提供了有用的信息?？脊抨牭呢撠熑苏J為，SPC-II型機器魚在水下機動靈活，定位迅速，對考察探測能起到輔助作用。如果進一步改進機器魚，在下潛深度和垂直機動性方面達到實用，可以代替潛水員在更深的水域長時間地進行觀測，從而提高工作效率，降低潛水員的風險。

仿生機器魚家族

人類有關(guān)魚類游動機理的現(xiàn)代研究始于20世紀30年代，而這方面的研究取得迅速進展是在過去的十五年，有關(guān)仿魚推進機理的大量研究則開始于90年代中后期。

在國外，美國麻省理工學院海洋工程實驗室、伍茲霍爾海洋研究所和紐約大學聯(lián)合組成研究小組正在開展有關(guān)魚類仿生推進機理的研究。從1994年至1999年，以Triantafyllou M.S.為首的研究小組先后設(shè)計研究了1.2米長的機器金槍魚和0.8米長的機器狗魚；日本東京大學開展了仿生先進推進機理的研究；美國賓夕法尼亞大學的Lamrence C.R.正在進行關(guān)于魚體肌肉消耗動力的研究；美國密執(zhí)安大學的Paul W.W.開展了對魚體游動穩(wěn)定性的研究；加拿大不列顛哥倫比亞大學的Richard W.B.開展了狗魚類快速啟動性能的測定試驗研究；日本N.Kato研究小組研究了鱸魚胸鰭的運動機理；日本三菱公司也組織開展了魚類仿生機器人技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)了使長60厘米、重6磅的機器魚的速度達到每秒0.25米。

在國內(nèi)，哈爾濱工程大學和北京航空航天大學機器人研究所在這方面的研究走在了前面。