- 陆超;谢伟;刘兴;陈思;郭理想;吴佳豪;刘光武;
船舶附体通常根据用途设置于船体表面的特定区域，其参数特征选取会对自身的工作环境和船舶性能产生影响。本文以一型科学考察船的船底附体为研究对象，该附体主要用于安装声学研究设备，并被布置于船底特定的位置。该附体相对体积较大，且对水下工作流场环境有一定的要求。本文首先附体的流场环境需求进行分析，设定了优化原则和关键几何参数；然后建立了2个具有不同几何参数附体的船体三维模型，比例为实尺，在均匀流场中直航，来流速度为6.69 m/s，利用数值仿真的方法进行对比，筛选出流场环境最优的附体方案；随后利用参数控制优化的方法求得了具体的附体关键几何的参数，经与模型水池试验对比验证，优化参数后的附体流场环境有较明显的改善。
2026年04期 v.48 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K] [下载次数：24 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 谢晓忠;胡震;李艳青;黄如旭;李文跃;刘双;
针对钛合金椭球封头结构的静强度与承载能力问题，结合理论计算、数值仿真和模型试验3种方法展开研究。设计并研制实物模型1只，基于理论公式与数值计算，获得椭球膜应力和临界失稳压力，进而通过模型试验验证理论和数值方法的适用性。结果对比表明，将椭球等效为球壳，并基于球壳理论开展强度和极限承载能力评估的简化处理方法，膜应力的计算结果与数值、试验结果的一致性良好，但临界失稳压力的计算结果偏保守；采用数值方法的直接计算可有效反映椭球结构的应力状态和极限承载能力。研究结论可为椭球结构的设计、计算和评估提供参考依据。
2026年04期 v.48 7-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K] [下载次数：16 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 朱铖涛;林德齐;郑勇;戴小明;何琎;
为解决超宽船体并线建造困难，船台利用率低的问题，提出一种新型的偏心移船下水方法，并采用数值仿真与计算方法对移船、过驳和出驳全流程的可行性和可靠性进行验证。结果表明，该新型移船下水方法移船过程结构最大受力120 MPa，小于许用应力225 MPa，过驳和出驳过程平稳。研究结果可为船厂生产计划的柔性规划提供参考。
2026年04期 v.48 12-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1909K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈攀;魏强;许崇喜;刘志忠;金泽宇;
由于设备与安装基础之间弹性或者刚性连接，设备惯性力的动力反作用会改变安装基础处的冲击谱，尤其是设备安装频率处的谱值，通常把这个变化叫谱跌现象。对于水面舰船双层底内底上安装的设备，双层底结构比甲板结构刚度大，安装于双层底部位的设备的谱跌效应与甲板部位的谱跌效应是否有相同规律需要开展进一步研究。本文以典型双层底结构和弹性安装设备为研究对象，分析设备质量、安装频率等因素对设备基础冲击环境的影响规律，数值计算和理论推导结果表明，对于双层底内底弹性安装设备，安装频率不变，设计谱速度与设备质量反相关；当设备质量超过20 t时，随着设备的安装频率增大，谱速度显著减小。最后基于设备质量和安装频率对设备冲击环境的影响，拟合得到适用于水面舰船双层底内底弹性安装设备冲击环境的计算公式，经数值计算验证其预报精度较好。
2026年04期 v.48 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2091K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张禹;刘鸿瑞;赵文川;彭龄慧;张思卿;
为揭示鲣鱼尾鳍高效推进的水动力学机理，通过双向流固耦合数值模拟方法开展仿生鲣鱼尾鳍水动力特性研究。研究分析了不同摆动角度、频率及结构特征对尾鳍瞬时推力、平均推力、推进效率和流场特性的影响规律。结果表明，尾鳍的摆角幅度在25°～30°时，可以有效提高推进力，但超过30°时推进力提升不显著并且瞬时侧向力的峰值与谷值差异更明显，曲线震荡更剧烈，导致稳定性下降。摆动频率在0.8～1 Hz范围内柔性尾鳍游动效率最优。变厚度柔性尾鳍与等厚度柔性尾鳍相比，具有更好的推进性能，满足了真实意义上的鱼类尾鳍构造特点。研究结果可为仿生鲣鱼尾鳍的结构设计与运动控制提供实验依据。
2026年04期 v.48 27-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2373K] [下载次数：43 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王丹花;张吉恒;王楠楠;
针对舰船造型设计难以兼顾全生命周期需求、难以支撑造型设计的跨阶段迭代问题，提出基于数字孪生的舰船全生命周期造型迭代设计方法。构建物理、数据、虚拟三层耦合的数字孪生架构，通过整合行业基准与阶段化参数资源，提取包含最大剖面位置、甲板边线高度等核心维度的造型参数集；并依据造型参数集搭建融合物理实体、虚拟实体、服务、孪生数据与连接的全生命周期舰船造型孪生模型；通过参数耦合分析与解耦解决造型参数与功能的强冲突，通过失效预测结合数字孪生模型，模拟参数异常下的造型失效风险并优化造型设计方案，完成造型迭代优化设计。实验结果显示，该方法在全生命周期的设计阶段可输出兼顾流体阻力与隐身性能的光顺造型，建造阶段实现造型与工艺约束的精准适配，运维阶段完成功能设备的造型化集成；所设计舰船造型强耦合参数冲突消解度达90%以上，迭代5次后失效风险稳定降至5%以下。
2026年04期 v.48 35-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1869K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 邹思涵;尚前明;杨雨鑫;
针对柴油机获取故障数据较难的问题，利用AVL-BOOST模块化的方法建立柴油机气缸模型、中冷器模型等各系统模型，搭建柴油机的整机模型，采用额定工况数据验证了模型精度较高。模型模拟喷油提前、排气滞后等7种单一故障和3种复合故障，分析不同故障引起的参数变化，选取了油耗、有效功率、最大燃烧压力等12种参数作为特征参数，构造故障样本集，为故障状态检测提供了数据支撑。为实现柴油机运行状态精准检测，采用变分自编码器模型（VAE）对柴油机进行故障检测，利用正常数据确定统计量阈值判断是否发生故障，实验结果表明，对单一故障和复合故障2种类型检测都取得了较好的效果。
2026年04期 v.48 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1737K] [下载次数：40 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱子文;张慕元;
针对等效氢消耗最小策略（Equivalent Consumption Minimization Strategy,ECMS）依赖经验设定等效因子而无法保障燃料电池船舶航行的经济性问题，本文提出一种自适应等效氢消耗最小策略（Adaptive-Equivalent Consumption Minimization Strategy,A-ECMS）。首先，明确燃料电池、锂电池以及超级电容组成的混合电力推进系统；其次，根据船舶全航程的工况，引入基于小波变换的动态规划（Dynamic Programming,DP）算法求解全局离线最优解，并作为训练样本集，通过自适应神经模糊推理系统实现对等效因子的优化，从而改善航行经济性。最后，全航程的仿真结果表明，相比于ECMS,A-ECMS氢气消耗量下降了12.87%，且起止时刻的锂电池电荷状态（State of Charge,SOC）变化仅为0.99%，其SOC变化趋势与DP算法相对一致。这说明选用A-ECMS将有益于减小系统的氢消耗量。
2026年04期 v.48 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1954K] [下载次数：30 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈家瑞;龚希武;郭旭;董燕;
要实现国际海事组织IMO制定的2050年航运业温室气体减排目标，船舶动力系统需朝着高效清洁的方向转变。本研究主要关注小负荷缸内直喷的船舶甲醇/柴油双燃料发动机，借助Converge三维CFD仿真软件来构建模型，着重探讨甲醇替代率处于10%～80%这个范围时，发动机燃烧、排放和经济指标的影响。结果表明，随着替代率不断提高，缸内爆压呈现出下降的态势，CA50则呈现出上升的趋势，CO排放有所增加，soot和NOx排放呈现出降低的态势，ITE呈现出上升的趋势，EISFC则呈现出下降的态势。Rm为80%的时候，缸内爆压降低了3.1%,CO含量增加了66%,soot排放可降低92.7%,NOx排放可降低40.6%，燃油消耗率下降了4.2%，指示热效率可达到46.5%。
2026年04期 v.48 76-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1787K] [下载次数：35 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 叶明壕;牟晓玉;
船舶短期电力负荷预测面临负荷序列非线性强、多波动、易受航行工况与环境因素耦合干扰等难题。BP神经网络强大的非线性拟合能力与自适应学习机制，可从复杂的时序负荷数据中自动提取特征，有效逼近和预测此类动态多变的负荷曲线。因此，研究基于BP神经网络的船舶短期电力负荷预测方法。通过拉格朗日插值法对原始船舶多源时序数据进行缺失数据填补，运用改进F-score特征选择算法由填补后多源时序数据中筛选出最优特征子集，以此为输入构建三层结构的BP神经网络模型，得到船舶短期电力负荷预测结果。结果表明，该方法的缺失数据插值填补与最优特征子集筛选效果均较为显著，以此为基础，对海上航行与靠泊装卸两种船舶工况下的24h电力负荷预测误差始终低于0.03，且在负荷波动较大处仍保持较高预测精度，预测性能稳定可靠。
2026年04期 v.48 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1570K] [下载次数：65 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 马川;李屹东;孙亚斌;熊纪国;刘皓天;张俊杰;姚玉南;
针对船厂物流工程车辆柴油机故障特征提取单一和常规算法健康评估准确率不高的问题，提出一种基于改进图神经网络（Graph Convolution Network,GNN）信息融合采样归纳式算法（Multi-Graph SAmple and aggreGatE,Multi-Graph SAGE）。首先采用样本概率相似性原理，提取柴油机振动信号、滑油特征和瞬时转速与柴油机运行状态建立联系；接着采用特征工程筛选重要指标，通过信息融合图采样式学习深入挖掘潜在信息，构建融合邻接矩阵，同时引用JK-net跳跃知识网络，避免数据过载；最后利用交叉熵损失函数使模型准确性得到了进一步的验证。结果表明所提算法能够将特征进行深入融合，通过柴油机的健康状态识别因子HI得到监测状态。模型监测准确率达到98.54%，多项评价指标均高于99.6%。与随机森林（Random Forest,RF）、极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）、卷积神经网络（Convolutional Neural Networks,CNN）等常规数据驱动相比较，本方法能够有效提高船厂物流工程车辆柴油机健康状态监测的准确率，具有一定的工程应用价值。
2026年04期 v.48 89-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2322K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王正齐;符赵琛;霍俊;
脉冲负载常伴随瞬时高功率需求，虽然大容量双三相永磁同步发电机可满足其供电要求，但高容量配置总导致系统经济性下降。为兼顾系统的经济性，本文将蓄电池与超级电容构成的储能系统与双三相永磁同步发电机结合，构成混合动力系统，在保障供电能力的同时提升整体经济性。针对该系统，研究阶跃负载与脉冲负载工况下直流母线电压的稳定性，为该系统在混合动力船舶的应用及船舶能量管理方法的设计奠定基础。为实现能量优化与节能目标，进一步提出一种结合蛇优化算法求解的非线性模型预测控制能量管理方法，动态调节发电机输出功率及储能单元的充放电行为，以最小化总燃油消耗为优化目标，实现高效的能量管理控制。最后，以混合动力船舶为应用场景，基于Matlab/Simulink搭建仿真模型，验证所提方法的有效性。仿真结果表明，该方法可有效降低油耗并显著提升系统经济性与稳定性。
2026年04期 v.48 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K] [下载次数：277 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 孔梓丞;
本文针对水下航行器声学特征的空间分布问题，探究了海洋环境对远场声传播损失的影响。选取海面海况、声速剖面、海底底质及海底地形为典型海洋环境，设计了10个仿真工况并利用耦合简正波-抛物方法探究了水下航行器声学特征的远场传播规律。不同工况下的仿真结果表明，浅海负梯度下，海面海况等级提高会增大声传播损失；深海夏冬季声速剖面对传播损失影响的差异性随频率增大而更加显著；质密的海底底质通过提高反射系数使噪声传播更远，不利水下航行体隐蔽；海底障碍物会使其后方出现声能低值区，提高水下航行器声学性能。
2026年04期 v.48 135-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2034K] [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 曹建鑫;史岳橙;高睿;
为解决以往船舶轨迹预测模型在训练过程中未能合理应对多步预测任务间关联性的问题，构建了一种融合频域分析方法和Seq2Seq模型的船舶轨迹预测算法（Time-Frequency based Seqence to Seqence Model,TFSeq2Seq）。基于自动识别系统数据特点设计了系列预处理操作；用融合频域分析方法和Seq2Seq模型的改进算法捕获船舶轨迹序列的关联性。基于真实数据进行实例分析，结果表明基于长短时记忆单元的Seq2Seq改进算法多种指标上表现最优，均方误差较原算法降低了12.9%。算法改进能更好地发挥模型优势，提高船舶轨迹预测精度。
2026年04期 v.48 141-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1881K] [下载次数：43 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵晏;孙旭;郑茂;
为研究内河船舶远程驾控可行性，研发了基于4G/5G网络的内河船舶远程驾驶控制系统，在受限可控水域利用缩尺船模与实船开展远程驾控测试，检验了航向保持、路径跟随等自动驾驶模式，测试了网络时延、数据丢包率、驾驶员关注度等指标，结果表明缩尺船模及实船在远程驾控条件下可以实现精确的航向保持、路径跟随控制，网络时延约为1～1.7 s，数据丢包率约为0.25%～0.32%，驾驶员的关注度集中在航行态势显示、舵角控制等关键助导航信息上。证明了基于4G/5G网络的船舶远程驾控具有可行性，其中网络时延、丢包率、驾驶员关注度测量方法可用于实船远程驾控。
2026年04期 v.48 148-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1999K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈小龙;李明智;张橙橙;汪雅琴;赵弈超;李思奇;
针对快速扩展随机树（Rapidly-Exploring Random Tree, RRT）算法在结合无人船进行路径规划时存在规划时间长、路径冗余大、路径平滑度不符合欠驱动无人船航行要求等问题，提出一种改进RRT的无人船全局路径规划算法。算法中将贝叶斯优化算法融入目标采样过程，增强目标点采样导向性；引入动态步长和双向贪心剪枝策略作为重要辅助，进一步提升算法效率和路径质量；得到初始路径后采用动态权重3次B样条曲线进一步平滑处理。最后在3种类型障碍物环境下进行仿真实验并与RRT、RRT*算法进行对比。结果表明，改进RRT算法在规划时长、路径长度以及路径质量等方面有明显优势。改进后算法效率更高，路径平滑度更高，研究成果可为无人船自主航行提供参考。
2026年04期 v.48 155-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 2499K] [下载次数：604 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 刘文志;李子富;郑宏清;雷凯;
为解决同构平台下无人艇编队系统存在的视野受限等问题，以一架四旋翼无人机作为无人艇编队的领导者，本文提出一种具有预设性能的无人机-无人艇异构编队固定时间鲁棒控制策略。首先，设计一种固定时间神经网络观测器来补偿异构系统中由模型不确定性和外部环境干扰所构成的集总扰动，以提高异构编队系统的抗干扰能力。然后，基于有限时间预设性能函数设计固定时间快速终端滑模控制策略，以保证系统在固定时间内快速完成预置的编队队形。最后，根据Lyapunov稳定性理论严格证明了系统的固定时间收敛特性，并通过数值仿真验证了算法的有效性。
2026年04期 v.48 162-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 2031K] [下载次数：23 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 武正潼;冯伟强;周佳加;
针对复杂海况下水面无人艇轨迹跟踪控制问题，提出一种基于事件触发的全局预设时间预设性能控制方法。设计一个初始值为无穷大的全局预设时间预设性能函数，并基于该函数建立无人艇跟踪误差的预设性能约束，使具有任意初始值的有界跟踪误差满足给定的暂态性能和稳态性能；基于所设计的自适应神经网路更新律，构造预设性能事件触发控制器。该控制器可实现全局预设时间预设性能，避免芝诺现象，并动态补偿模型不确定性与海洋未知扰动。最后，通过仿真和对比实验进一步说明了所提出控制策略的有效性和优越性。
2026年04期 v.48 172-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 1981K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙岩林;齐向东;熊攀;赵正阳;秦钜灏;
本文针对传统人工势场法在无人船向目标点移动过程中，由于障碍物斥力与目标点引力相平衡而导致局部极小值现象，以及目标点可能处于障碍物斥力影响范围从而无法到达的问题，提出基于粒子群优化算法的人工势场法。首先，将无人船与目标点之间的直线距离引入斥力函数中，解决目标点不可达问题；随后，在局部极小值区域的特定范围内利用粒子群优化算法生成若干粒子，并基于评价函数确定最优虚拟目标点，此虚拟目标点可引导无人船脱离局部极小值区域。仿真实验结果表明，改进后的算法能够成功使无人船摆脱局部极小值陷阱并顺利到达目标点，且整体路径平滑度有所提高，用时较短，提升了在复杂环境下的鲁棒性。
2026年04期 v.48 179-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1809K] [下载次数：80 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王中顺;姚建飞;张涛;
多无人艇协同动力定位对高精度、高稳定性的需求越来越迫切。首先构建包含艇间状态交互机制的多无人艇协同模型，通过姿态转换与延迟补偿策略实现通信约束下局部信息的有效传递与融合。设计协同高增益观测器，并引入动态协同权重与干扰补偿机制，平衡观测器的收敛速度、噪声抑制能力与鲁棒性；最后提出具备延迟补偿的协同高增益观测器算法（Coop-HGO），以扩展卡尔曼滤波（EKF）、无延迟补偿的Coop-HGO算法为对比算法开展仿真验证。结果表明，本文算法在队形保持误差（FME）、状态估计均方根误差（SER）等核心指标上表现优异，验证了所设计协同机制与延迟补偿策略的有效性。
2026年04期 v.48 185-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1636K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李志特;孙继祥;
船舶驾驶智能决策需处理环境中的不确定性信息，并满足规则与经济性的多重约束。模糊隶属度函数可量化这种不确定性并识别碰撞风险，结合PSO-GA算法可在规则约束下高效寻得安全与经济的最优避碰决策平衡解。故本研究基于模糊隶属度函数的船舶驾驶智能避碰决策方法。首先，通过分析船舶会遇态势，明确船舶避让责任；然后，构建融合舷角、船速比、DCPA与TCPA的模糊隶属度函数，以精准评估碰撞危险度（CRI）。当CRI超出阈值时，启动PSO-GA混合优化算法，以转向幅度与航行时间为决策变量，以安全性与经济性目标为适应度函数，搜索避让船舶的最优避碰航线，实现智能避碰决策。实验结果表明：应用该方法得到的避碰决策（右转30.5°，航行0.16 h）可将船舶的CRI降至0.03，平均最优适应度值可低至0.245 8，且仅需10代即可收敛，所生成的决策安全、经济且符合规则，为船舶驾驶中智能避碰提供了有效解决方案。
2026年04期 v.48 190-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1738K] [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]