一、成果介绍
1.船舶与海洋装备耐波性系列模拟软件
【项目概述】本项技术成果可用于散货船、油船、集装箱船等三大主力船型在波浪中运动以及失速（EEDI中的fw指数）的快速模拟，还可用于高速快艇，双体船和三体船，潜艇、游艇以及滑行艇等各类高性能船艇在波浪中的运动快速模拟，对于深海和浅海中水面和水下浮式海洋装备和系泊平台在波浪中的运动进行模拟，还可以对于码头和港口中靠泊船舶受风浪影响的性能进行模拟。上述模拟技术基于20余年来项目团队在国际上独创的水动力学算法，技术水平国际领先，有关理论创新成果可参见13年来本团队连续在世界前沿的水波与浮体国际会议发表的的论文（www.iwwwfb.org）。技术指标包括6自由度运动，特殊部位速度和加速度，波浪增阻，波频和低频波浪载荷与运动，长期和短期统计，时域和频域模拟等。项目软件在各类船型和装备都有不同程度的应用和实验验证。技术成熟，自主可控。
【项目成熟情况】针对不依赖CFD技术的快速模拟需要，本项目开发了基于流体动力学原理和泰勒展开边界元新方法的系列海洋装备耐波性模拟软件，处于样品阶段。
【应用范围】各类船舶设计、海洋装备设计，船舶运输安全，海上航路优选、海上安装与作业评估等领域。
2.船舶与海洋平台运动姿态在线监测分析与实时预报系统
【项目概述】船舶与海洋平台运动姿态在线监测分析与实时预报系统用于海上船舶与海洋平台运动姿态的在线测量分析，并能够实时预报船舶与海洋平台未来一段时间内的运动姿态信息，为舰载机/直升机的回收、海洋潜器、无人艇、救生船、冲锋舟等的布放回收、多船间的协同作业、船载起吊控制、减摇控制等提供技术服务。船舶与海洋平台运动姿态在线监测分析与实时预报系统由船舶运动姿态测量单元、数据采集单元、微型处理器和用户软件四部分组成。其中，预报软件部分是整个系统的核心技术。该预报技术是在传统时间序列分析的基础上引入船舶运动的水动力特性发展而来，计算效率、精度和稳定性较传统时间序列方法更优，并经过了大量的实船数据验证，是本团队多年理论研究和工程实践的取得的成果。该系统的技术指标主要包括预报时长、预报精度和实时性要求，具体的指标因不同的作业需求而有所差异。目前，该系统的预报软件部分作为独立的软件模型已经安装到相关的实船上，并完成海试试验，效果良好，该软件在未来有望进一步推广到其他船型。此外，船舶运动姿态在线监测分析与实时预报系统作为一个整体，能够实时监测分析船舶运动，并提供船舶运动姿态预报信息，为船上多种用途的智能和安全操作（直升机回收、救生艇布放、减摇鳍控制等）提供技术支持。
主要专利：一种舰船运动极短期AR预报的样本先验信息处理方法
【项目成熟情况】具有样机，技术成熟。
【应用范围】舰载机和船载直升机回收，潜器布放回收作业，多船间的协同作业，船载起重机的补偿控制、减摇控制，舰载武器控制等。
3.基于运动预报的船舶纵-横联合减摇控制技术
【项目概述】基于运动预报的船舶纵-横联合减摇控制技术是本团队近年来在船舶耐波性研究方面取得的新成果。该技术基于船舶水动力、时间序列分析以及控制等多个学科交叉发展而来。相较于传统的减摇控制方法，该减摇新技术的特色和核心是准确的船舶水动力预报和船舶运动极短期预报，是本团队在船舶水动力和船舶运动极短期预报方面多年技术积累在新的工程需求下发展而来的研究成果。相较于传统的单个自由度减摇控制，该技术既能够实现单个自由度运动（横摇或者纵摇）的减摇，还能实现同时两个自由度运动的联合减摇。基于运动预报的船舶纵-横联合减摇控制技术的主要指标包括适用的海况及减摇效率。目前，本团队已经成功完成了该减摇技术的原理样机，并在拖曳水池完成了迎浪及斜浪下的减摇试验。
【项目成熟情况】基于运动预报的船舶纵-横联合减摇控制技术目前处于样品阶段，已经完成原理样机及相应的水池试验，获得了良好的减摇效果。
【应用范围】船艇减摇等领域。
4.深水浮式结构物运动耦合及外载荷分析研究
【项目概述】目前，我国尚未形成自己的深水浮式结构物耦合运动与载荷分析的指导性准则，完整的自主商业软件仍处于空白。国外已开发出一定数量的耦合运动和载荷分析商业软件，但无论是软件计算效率还是结果可靠程度均未在业界达成广泛的共识，尤其是运动耦合及外载荷计算软件尚存在许多不足，并未形成主流商业软件。另外，出于业务和经济两方面考虑，国产软件的推出已为国内多家单位所呼吁，但仍未见到切实可行的相关产品，可以说自主分析软件的推出，国内市场还处于起步阶段，软件推出后的国内外应用前景是十分可观的。
本项目围绕深水海洋工程装备开发，通过开展深水浮式结构物运动耦合分析、外载荷分析等研究。完善深水浮式结构物非线性耦合运动与外载荷分析的计算方法；开发一套拥有自主知识产权并具有国际先进水平的深水浮式结构物耦合运动与外载荷分析计算软件；形成一套深水浮式结构物非线性耦合运动与载荷分析的指导性准则，为深海工程装备的研制提供基础技术支撑。该项目研究内容主要包括三维频域水动力分析及程序开发，三维时域水动力分析及程序开发，缆索及立管动力响应分析及程序开发，浮式平台运动耦合分析及程序开发，外载荷分析及程序开发，软件集成研究和软件界面开发六个方面。在本项目的技术性能指标方面，所开发的软件在同样计算精度前提下，系统设计和界面形式具有独特性，计算效率不低于国际商用软件。
近两年来，由于我国这类基础设计分析工具产品属空白，而海洋工程的发展急需商业化的软件支撑，所以，有关设计单位、海洋工程公司、高等院校纷纷购进美国和欧洲发展的相关软件，每年相关投资5000万元左右。最为重要的是购置软件只能培养相关技术人员使用能力，一旦遇到超出软件设定限制的设计问题，我国将无能无力，只能求助软件服务商。本项目完成后，在满足国内海洋工程设计需求的同时，在国际海洋工程界，也有较大的发展空间。
【项目成熟情况】项目结题后，将完成基于Windows操作系统的具有友好界面的集成软件开发。所开发软件将通过国内外相关单位试用和持续完善，目标是推向商用市场。
【应用范围】海洋工程领域有关设计单位、工程公司、高等院校。
5.高速船耐波性计算软件
【项目概述】随着海运的高速化，多种高性能新船不断涌现，其航速弗氏数大都高于0.4，船舶运动辐射和绕射兴波受航速效应的影响不容忽视，特别是多体船的片体之间的兴波水动力干扰会因航速不同而表现出有利或不利干扰，而传统的切片理论本质上不能体现船体兴波干扰的航速效应。国内外船舶力学界目前致力于发展的三维有航速水动力模型由于还有未突破的理论困难，对实际船舶，还不能得到有价值的结果。在过去十年中，哈尔滨工程大学在国内率先发展了水面高速细长体水动力学理论，在该理论中，由于方程是二维的，而自由面条件是三维有航速的，因此又称为二维半理论。我们发展了二维半理论的快速稳定算法，该软件可用于高速船、多体船的运动和波浪载荷预报。
【项目成熟情况】技术成熟，可推广。
【应用范围】高速船、多体船的运动和波浪载荷预报等领域。
6.实际海浪环境下大尺度模型试验技术
【项目概述】船舶模型试验技术是研究船舶性能，指导船舶设计的重要途径。受到水池尺寸及功能限制，水池模型试验一般模型尺度较小，比尺效应和池壁效应影响较大，试验室人造风浪环境无法真实模拟实际风浪环境，导致试验结果特别是高海情下的非线性运动与载荷响应及上浪、砰击、增阻等强非线性动力效应与实船差别较大。本项目采用大尺度模型，利用沿海实际风浪环境开展模型试验研究，试验环境更加真实，模型比尺增加，试验水域开阔，不收水池尺度及功能的限制，试验内容广泛，可以完成大风浪环境下船模非线性运动与载荷及强非线性动力效应的测试。采用系统辨识方法求测模型非线性响应，并建立实船外推预报方法，可得到比水池模型试验更接近实船的试验测试结果。为船舶大风浪环境下航行性能评估，指导船舶设计提供了新的技术手段。
【项目成熟情况】完成了试验系统的建设与海试验证，技术成熟度高。
【应用范围】快速性试验、耐波性与波浪载荷试验、操纵性试验、特殊装置性能试验。
7.舰船结构健康状态智能化监测与评估系统(SMAS)
【项目概述】船体结构应力监测与评估系统综合运用结构参数识别技术、光纤传感技术、数据库技术、多数据信息融合技术、超大信息量数据处理技术、船体结构有限元分析技术和强度评估理论，以及相关的传感器、软硬件设备等，实现船舶结构安全性的实时监测与评估，该系统主要具备数据采集、环境监测、应力监测、数据处理、强度评估、报警与记录、数据库、交互界面等主要功能，从而提高航行船舶的安全性能，并为船舶结构设计积累数据。
在船体结构中布设传感系统，赋予结构变化的信息系统，它能够对船上的重要结构、敏感部位及船体结构的动态参数进行监测，同时利用数据库等技术对监测数据进行存储，根据历史记录数据提船体的疲劳及典型节点的累积损伤进行实时预测。系统通过实时监测船体结构状态信息并实时记录相应海况信息资料，实现船舶结构安全、船舶振动性能的综合评估，拥有趋势预测及相应的预警/报警功能等，能及时为驾控人员提供客观可靠的信息。同时开发航行安全辅助决策功能，在结构发生危险时，系统能根据当前航速和航向，自动在决策数据库中进行信息匹配，给出建议航速与航向，从而增强船舶抵抗各种恶劣风、浪、流海洋环境中航行风险的能力，提高船舶在大风浪等恶劣环境中的航行安全性。同时针对监测数据的长期积累，可形成专家数据库，可为船体维修工作提供关键数据，有助于船舶的全寿命周期保障服务;此外，监测数据也可为规范制定提供第一手的资料。
【项目成熟情况】该系统目前处于国内领先的地位，软件系统已获得第三方认证，样机开发及样机试验均已完成，系统已运用到多艘实船上，通过试航及实际航行验证，并取得非常好的实践效果。其中，作为“雪龙2”号科考船智能化系统的一部分，协助其成为国际上第一艘获得智能化船舶符号的极地科考破冰船。国军标相对应的等级：九级。
【应用范围】可应用于军船领域，也可应用于民船领域，同时适用于海洋平台等大型海洋结构物领域。目前系统已应用于我国最新设计建造的几种型号大型水面舰船的船体结构应力监测和强度评估。同时运用在“雪龙2”号科考船、超大型矿砂船、超大型集装箱船等多个民船项目中，应用于“雪龙2号”上的船体应力监测与辅助决策软件将使新船成为国际上第一艘获得智能化船舶符号的极地科考破冰船。
8.深远海网架式模块化养殖平台
【项目概述】本项目基于我国深远海渔业养殖需求，提出了网架式模块化渔场概念，采用超大型网架式结构作为渔笼模块，通过多个模块的连接组合，利用单点系泊模块组成海洋渔场系统。多模块组合有利于扩大养殖规模，增加效益；各模块可组合出多种方案，便于不同海域环境和使用需求的应用；采用单点系泊系统和多向连接设计，利于加快海水循环速度，改善鱼类生存环境，降低海洋环境污染。同时在海上渔场的设计、建造、操作和维护等多个方面具有优势，与整体结构相比，这种模块可以在更小的船厂内建造。制造费用会大量削减，因为模块的大量生产可以轻松实现。从海上安装这一点来说，小模块易于在海上拖运和安装。可以使用更小的拖船或运输船来减少运营成本。这种概念也有利于渔场维护。单个模块可以被断开连接运到岸上进行维修，而且不会影响渔场的运营。每个使用中的模块都可以被新的模块替换。就鱼类福利而言，模块快速灵活的断开连接可以避免网箱之间的疾病传播。提出该项研究的目标是发展新型模块化海上渔场理念以便用于无遮蔽海域。这一设计概念是为了使结构抵挡住恶劣的环境载荷，同时也高度强调了鱼类的安全。该项目的成功会帮助水产养殖业扩展到无遮蔽海域，并确保更高的水产养殖产量。
【项目成熟情况】该装置已完成水池模型试验验证，技术成熟度达到3级。
【应用范围】该渔场平台采用的多模块设计理念在建造、海上操作和维护等方面有很多优势，同时对鱼的生存环境也有很多好处。该渔场平台可应用于深远海无遮蔽海域，可以应用单个网箱，也可以通过连接结构设计多个网箱的组合。网箱作业海域水深大于50m，单个网箱养殖水体可达8万立方米以上，可抵抗2m/s的海流和9m的波高。
9.船舶与浮式海洋平台波浪载荷计算软件(WALCS)
【项目概述】WALCS（3-DWaveLoadsCalculationSystem）是由哈尔滨工程大学自主开发的基于三维频域线性势流理论的船舶与浮式海洋平台结构物波浪载荷计算软件。应用该程序计算规则波中流场速度势、三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力、浮体的运动响应、浮体湿表面压力分布、剖面载荷，进而可以对浮体的运动、湿表面压力以及剖面载荷进行长短期统计分析。WALCS软件适用于各类常规船型（如油轮、散货船、集装箱船、水面船舶）、双体船型、多体船型以及FPSO、半潜式平台等浮式海洋工程结构物的运动及波浪载荷的计算分析。此外，该软件还具有与现有的大型结构有限元分析软件的计算接口，可以方便的实现载荷的施加。
WALCS软件经过十余年的开发和完善，对其功能以及计算精度进行了多方面的比较验证工作，包括与模型试验、Wigly数字船型、国际著名同类计算软件等的比较，大量的对比结果证明了该软件具有较高的计算精度。其性能受到船级社、各研究院所以及生产设计单位的认可。
【项目成熟情况】技术成熟，已与中国船级社合作，共同实现产品产业化。
【应用范围】船舶与浮式海洋平台波浪载荷的计算。
二、联系方式
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