2015年, 第41卷, 第3期　刊出日期：2015-09-05

  

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船舶与海洋工程
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  船舶自动靠泊控制研究综述

  张 强,张显库

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 1-9. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.001

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  介绍国内外船舶自动靠泊控制的研究成果，并结合“船舶工业4.0”与世界海事组织“益航海”战略实施计划背景，提出船舶自动靠泊控制研究的模型统一化、控制智能化、靠泊全程化、测量精确化、实现工程化的发展趋势.

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  基于变结构自抗扰的欠驱动水面船舶航迹保持控制

  孙 建，李 伟，安思朦

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 10-14. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.002

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  针对受内部动态不确定和外界风流影响下的欠驱动水面船舶直线航迹保持问题，将变结构控制引入非线性自抗扰控制器中，在保证原控制器优点的同时，大大减少了需要整定的参数. 同时构造降维方程，使航迹控制问题转变为简单的跟踪参考航向问题. 仿真结果表明，新控制器具有较好的控制效果，可使船舶对直线航迹精确跟踪，且具有较强的鲁棒性.

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  基于阻力数值模拟的三体船侧体布置优化

  金梦显，张佳宁，张 雷，荆明阳

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 15-18. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.003

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  根据三体船的阻力特点，分析不同湍流模型的差异，选用更适用于三体船数值模拟计算的RNG k-ε湍流模型.对三体船侧体位置进行9种典型方案划分并进行黏性流场的数值模拟计算.对比分析不同方案的阻力、自由液面图以及兴波干扰等，参考相关船模试验数据，得到最优侧体布置方案.

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  南海海域半潜式平台表面载荷分布分析计算

  贾德君, 李范春, 钱 杨, 杜 玲

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 19-23. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.004

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  应用有限元仿真技术，以我国南海使用的深水半潜式海洋钻井平台为原型建立模型，进行极限工况下波浪参数搜索工作. 依据 ABS ( American Bureau of Shipping ) 和 DNV ( Det Norske Veritas ) 规范，应用随机性设计波法搜索并确定深水半潜式平台两浮体之间分离力最大工况、纵向剪切力最大工况、绕横轴扭矩最大工况以及总纵垂向弯矩最大工况共四种极限工况下的波浪参数，并通过所得波浪参数计算平台表面载荷分布.

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  基于状态估计器的船舶动力定位模型预测控制

  王 刚，李文华，陈海泉，蔺本浩

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 24-28. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.005

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  针对船舶动力定位系统实现精确控制所需的状态变量不完全可测问题，研究设计基于状态估计器的船舶动力定位模型预测控制器，以提高系统控制精度. 基MATLAB对有无约束及有无状态估计器的模型预测控制进行仿真对比分析.结果表明，基于状态估计器的模型预测控制可提高动力定位的控制效果，验证了该控制算法的有效性.

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  一种船舶推力分配策略的研究与实现

  班 勃,罗 岩,叶宝玉,王钦若

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 29-33. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.006

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  实现船舶快速动力定位，快速高效的推力分配是一个不可忽视的技术难题. 一种船舶推力分配策略的研究与实现主要针对可调节的带方向角约束的多推进器推进角度计算问题和各推进器推力幅值分配问题，即带约束的多参数快速最优解的求解问题.以先分配推进器推进角为原则，再采用伪逆算法分配推进器推力，实现推进器能耗最小. 实验结果表明，该分配策略可以有效避免相邻近的推进器之间推力衰减，解决其他算法中的多奇异值问题和多次迭代计算问题，并克服其收敛时间长的缺点，实现推力分配计算的快速性、稳定性、高效性. 该算法简单可靠，易于在船舶上实现，因此更适用于船舶的高速定位.
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  LNG船液货操作模拟器教练员站的实现

  曹晶华,张显库,邹 翔,陈秀嘉

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 34-39. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.007

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  针对目前模拟器开发中急需的教练员站控制台管理功能及操作培训管理的需要，分析现有模拟器教练员站的国内外现状，提出系统总体设计方案和系统功能结构，通过计算机网络和数据库技术，用VB实现分布式模块化教练员站控制台管理系统，解决了模拟器教练员站开发的关键性技术问题，实现了仿真操作训练机的远程控制和管理、液货操作练习的控制和管理、数据导入、导出与回放、仿真操作过程监控、仿真操作结果评估和基本信息的维护功能.实验结果表明，该系统可以用来进行模拟器的仿真操作培训、仿真操作结果的比较与评估，提高了模拟器的适用性，测试效果良好.

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  基于三维虚拟磁罗经的训练与评估系统

  杨 晓,金一丞,任鸿翔,廉静静

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 40-44. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.008

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  利用3ds Max、Unity3d等三维建模仿真技术，开发磁罗经的三维训练和评估系统. 该系统模拟海上实际场景，学生可以利用该设备完成磁罗经维护保养和自差测定等训练项目.为解决目前磁罗经操作评估过程中存在的标准不统一以及客观性的问题，利用Visual C++2010开发基于磁罗经三维仿真设备的评估系统，通过专家咨询及调研，建立磁罗经操作的评估数学模型.通过测试，磁罗经操作评估系统与评估员给出的评估成绩基本吻合，满足学员训练及评估考试的使用要求.

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  不同碳排放调控政策下的船舶航速优化

  俞姗姗,汪传旭

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 45-50. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.009

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  针对不同碳排放调控政策下船舶航速进行优化.首先, 分别建立碳排放最小和船舶运输成本最小的航速优化模型;其次, 综合考虑航速降低带来的碳排放量减少和船舶投入增加带来的碳排放量增加，建立不同碳排放调控政策（定额征收碳税、按量征收碳税以及基于碳排放权交易处理碳排放）下基于船舶运输成本最小的航速优化模型. 通过算例验证模型的有效性，比较分析不同碳排放控制政策下的航速水平，并且针对不同碳排放控制政策分别分析碳排放限额、碳税水平、碳交易价格对班轮公司成本的影响. 研究结果表明，定额征收碳税的碳排放政策调控效果要优于定量征收碳税和基于碳排放权交易处理碳排放的碳排放政策调控效果.

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  MapInfo矢量数据到S57标准数据的映射研究与实现

  田少华,丛亮亮

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 51-58. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.010

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  为提高内河助航能力,提出一种由MapInfo矢量数据到S57标准数据映射的开发内河电子航道图的新方法.在重点研究MapInfo通用交换格式矢量数据结构和S57标准矢量数据拓扑结构的基础上,建立详细的矢量数据结构模型;分析总结二者之间的差异性和映射关系,运用Helmert7参数转换法完成坐标系映射,采用累加去重的方法建立矢量数据拓扑结构,使用人工匹配方式设计对象及其属性的XML映射数据库,并构建矢量数据映射模型;最后,设计基于Linux平台的软件流程,在QT环境下实现该映射技术.映射后的电子航道图已成功加载到船载ECS系统上和上海埃威公司B类AIS终端设备上.试验结果表明了该映射方法的可行性和通用性及其实用价值,并为S100标准航道图的研究奠定了基础.

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  数字航道空间信息应用技术研究综述

  刘 涛，潘明阳，王德强

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 59-66. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.011

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  在对比地理信息系统的空间信息服务和可视化技术的最新研究进展和发展趋势的基础上，对数字航道空间信息服务和可视化技术研究的发展进行综述，分析数字航道空间信息服务和可视化研究存在的问题和不足，并展望未来研究的发展趋势.

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  载机舰船非定常气流场数值模拟

  贺少华,刘东岳

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 67-72. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.012

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  以SFS为研究对象,选择空间三阶MUSCL格式离散\动量插值法、二阶隐式时间积分方案、Smagorinsky-Lilly LES湍流模型对舰船气流场进行数值模拟.对结构网格密度进行敏感性检查,确保边界层网格在10层以上及y⁺取值在10¹~10².将风速放大到0.3Ma,采用计算机集群进行并行解算,对非定常速度及其脉动值进行时频域转换,考察流场的谱特征.无量纲化的结果表明,SFS流场速度的脉动十分剧烈,非定常速度的时间平均与定常计算结果局部存在较大差异, 最大为10%左右；且定常计算结果相对非定常时间平均值偏小, SFS流场的湍流能量集中在1 Hz以下. 采用已有试验结果对仿真进行初步验证,结果表明仿真具有较高的可信度.
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  基于GA-BP模型的船舶柴油机排气温度趋势预测

  王新全,孙培廷,邹永久,李国龙

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 73-76. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.013

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  建立基于BP神经网络的时间序列预测模型，并用遗传算法（GA）对模型的权值和阈值进行优化.通过对某船舶主机排气温度实际案例的预测对该模型进行验证.结果表明：两组GA-BP模型预测结果的平均偏差分别为0.39℃和0.74℃，模型比较可靠、准确，可适用于船舶主机排气温度的趋势预测.

热能与动力
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  叶顶间隙及掠改型对混流喷泵的影响

  钟兢军,王洪瑞,韩吉昂

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 77-81. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.014

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  以混流式喷水推进泵作为研究对象，采用三维雷诺平均N-S方程和S-A湍流模型进行CFD模拟，研究不同叶顶间隙下喷泵的性能和流场损失状况，进而做动叶掠改型以期改善对叶顶间隙流动. 结果显示：叶顶间隙的存在有助于沟通压力面与吸力面压差，减少动叶出口回流. 对于所研究的喷水推进混流泵，在0~0.6 mm小叶顶间隙时，效率随间隙增大而升高，而间隙过大会使泄漏损失增加，最优间隙为0.6 mm. 对动叶进行的掠改型发现，前掠会使压力面前缘的损失略有提高，但叶片整体损失下降；从吸力面来看,前掠有助于减小叶顶泄漏损失，+5°掠全工况的效率均有提高，并获得较为平稳的功率曲线.

交通运输工程
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  中国沿海集装箱港口集中度研究

  李 丹,栾维新,片 峰

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 82-86. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.015

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  利用行业集中度对我国沿海集装箱港口行业的市场结构演化过程进行分析.分析发现，近30年来，我国集装箱港口行业的市场结构由最初的寡占Ⅰ型发展到如今的寡占Ⅲ型，并且集中度有进一步下降的趋势，市场结构向寡占Ⅳ型发展. 对比美国集装箱港口集中度发现，近10年来，我国集装箱港口集中度略高于美国，两国同属于寡占Ⅲ型的市场结构.但我国集装箱吞吐量是美国的3.59倍，我国前4位港口的平均集装箱吞吐量是美国的4倍，港口运输压力明显大于美国.过大的运输压力会给港口及其所在城市带来相应的负面影响.因此，在边缘挑战机制的作用下，我国沿海集装箱港口集中度有进一步下降的空间.

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  集装箱运价指数数据源及算法分析

  付东方, 赵一飞

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 87-92. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.016

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  对指数及航运指数进行研究，分析SCFI在研发相关衍生品方面可能存在的问题，有针对性地从以下三个方面提出解决方案：首先，运价数据采用货代报价；其次，发布的频次改为每天一次；最后，由于货代运价存在负的运价，对分航线运价指数公式做相应调整.改进后的指数比SCFI更为贴近货主实际面对的集装箱运价波动，实现了集装箱运价指数的按日发布.

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  基于眼动分析的不同光环境下岸桥司机的专注度

  卫旭骏,梁承姬,潘 洋,丁 一

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 93-99. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.017

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  为提高集装箱岸桥操作的安全性，基于照明因素，运用人类专注状态与眼动参数的关联性原理，分析不同光照度环境对于人的影响.设计不同照度环境下的模拟装卸作业实验，用眼动仪采集岸桥司机的视线落点、眨眼及注视次数、瞳孔直径和眼睑张开度等眼动数据, 并对司机操作视野平面进行聚类划分，分析各区域内视线的落点比重、眨眼频率、注视比重、瞳孔直径大小与眼睑张开度大小的变化等，从而获得不同光环境下岸桥司机专注持续时间的排序，得到适宜长时间作业的工作环境（750~1500 lux）、最易疲劳工作环境（50~150 lux）和适中工作环境（150~750 lux、1500~3000 lux），并给出不同环境下的工作防护和改进措施.
材料
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  两亲接枝共聚物PS-g-PEO膜的制备及其表面浸润性

  彭 琴,牛玉芳,廖明义,金美花

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 100-103.

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  采用模板法制备了具有微纳米复合结构的聚苯乙烯接枝聚氧乙烯（PS-g-PEO）共聚物膜.将其与滴涂法制备的平滑膜进行比较，考察了PEO含量、表面形貌对共聚物膜表面浸润性产生的影响.将制备的膜进行退火及水浸泡处理后测其接触角变化.退火和水浸泡处理可以使共聚物膜表面浸润性发生可逆改变，退火后共聚物膜表面接触角增大，水浸泡后接触角减小.其中退火后的PEO含量为40.9%的共聚物平滑膜进行水浸泡处理后，膜表面接触角由65.1°减小到53.3°，而对应的共聚物粗糙膜表面接触角由150.0°减小到60.9°，实现了超疏水到亲水的转变.不同处理条件下PEO链段聚集状态不同，退火及水浸泡处理使PEO链段发生翻转，导致膜表面浸润性发生可逆改变.
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  铁基SiC微纳米复合镀层的制备与性能研究

  赵恩蕊,朱志杰,董文仲,付景国,朱新河

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 104-108. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.019

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  为提高普通镀铁层的硬度和耐磨性，扩大其在工业生产中的应用范围，进行了铁基复合镀层的制备与性能研究. 通过球磨法制备了SiC颗粒(粒径为100~200 nm)，向镀铁液中添加SiC颗粒并采用电沉积的方式制备铁基SiC复合镀层. 利用显微硬度仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、摩擦磨损试验机等对复合镀层的显微硬度、形貌结构、元素成分和摩擦学性能进行测试. 结果表明:复合镀层的硬度与普通镀铁层相比显著提高，稳压电压为6 V时复合镀层的显微硬度最大；复合镀层表面微裂纹呈网状结构，截面微裂纹呈短条状结构；镀层中加入SiC颗粒可阻止裂纹的扩展，减小摩擦系数，提高镀层的耐磨性能.

交通运输工程
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  岩石弹塑性损伤参数反演在地铁车站中的应用

  塔 拉,姜谙男,王军祥,孙凤军

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 109-114. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.020

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  针对大多数弹塑性损伤模型存在涉及参数多且不易确定的问题，使用C++语言编制弹塑性损伤本构求解程序并将其集成到自主开发的基于差异进化算法(Differential Evolution，DE)的智能参数反分析程序中，通过算例验证了本构模型的准确性及智能反演程序的可行性.在此基础上, 将该程序应用于大连地铁洞桩法车站的损伤参数反演工作中，通过第一个施工工序的监测位移反演损伤参数，并用反演所得参数对后续施工工序进行有限元模拟. 研究结果表明：该方法及程序具有较好的可靠性，能够解决实际工程问题，对现场施工有较好的指导作用.

控制
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  基于自适应滑模和下垂控制的微源逆变器并联运行策略

  张勤进,刘彦呈,王 川,王 宁

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 115-123. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.021

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  针对微源逆变器并联运行过程中存在的负荷扰动和功率分担精度问题，在组合式三相四线制逆变器拓扑的基础上，提出一种新的三环控制策略.该策略包含滑模电压内环、虚拟阻抗环和功率外环.其中，电压内环通过自适应鲁棒三阶滑模控制有效提高了逆变器的抗干扰和动态性能；在分析滑模电压闭环逆变器等效输出阻抗的基础上，分析了输出阻抗和线路阻抗对功率分配的影响机理，进而针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗反馈系数，使逆变器等效输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求；最后，在传统下垂控制外环中加入暂态下垂项，用于消除系统中的低频振荡，并提高逆变器的动态性能.仿真分析和单相实验结果均验证了上述控制策略的有效性和鲁棒性.

电子信息
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  基于FCM聚类的雷达中频信号的运动目标检测

  岳志新,陈晓楠,索继东

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 124-127. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.022

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  针对航海雷达在强杂波环境下对弱小目标检测能力不足的情况，提出一种基于FCM（Fuzzy-C-  Means）聚类的雷达中频信号检测方法. 对雷达中频信号进行小波分解，提取低频子带作为聚类样本集，利用FCM聚类方法，对同次脉冲回波相邻单元进行聚类分析，通过设定门限来判定目标. 仿真结果表明，该方法可以改善输出信噪比，实现对目标的有效检测.

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  基于WL-MF海面弱目标检测算法

  高 芬,杨 梅,柳晓鸣,索继东

  大连海事大学学报. 2015, 41(3): 128-132. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2015.03.023

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  为有效检测海杂波背景下的弱目标，研究一种基于小波领袖多重分形（WL-MF）分析的目标检测方法.该方法采用小波领袖法分析海杂波的多重分形特性，利用海杂波与目标的多重分形参数差异实现目标检测. 采用IPIX雷达实测海杂波数据对该方法进行验证，结果表明：尺度函数与多重分形谱在不同海情下对海杂波和目标均具有良好的区分能力，且与传统的多重分形去势波动分析法相比，WL-MF计算量小，更便于检测.