(1)水池模型水动力性能试验
船舶模型水池试验技术,主要包括:船舶快速性(阻力、推进、自航)、耐波性、波浪载荷、水弹性的水池模型试验。院系实验室拥有拖曳水池、航车、造波机、4-DOF适航仪、阻力仪、自航仪等完善的水池实验条件。
尤其是在船舶波浪载荷和水弹性的水池模型试验方面开展了大量工作,设计了矩形、圆形和U型等不同形式的变截面龙骨梁模拟不同船型的刚度分布,保证了模型振动模态的相似性。测量能力包括船模在规则波/不规则波中以迎浪/斜浪航行时的剖面载荷(弯矩、剪力和扭矩)、五自由度运动、加速度、砰击压力、入射波浪等信号。针对船体颤振、弹振(波激振动)、极限载荷和砰击上浪进行了大量研究。

水池模型水动力学与波浪载荷试验技术
(2)实际海域中的大尺度模型试验技术
本团队首创性提出了实海况下大尺度分段自航模型的波浪载荷及水弹性试验技术,解决了现有水池模型试验技术的若干瓶颈问题,为研究舰船在实际海况中运动与载荷响应提供了新途径。重点围绕试验海域海浪选取、三维海浪环境测量分析、大尺度模型测试的遥控遥测系统建立、测试数据外推换算和舰船综合性能评估等方面进行了系统性研究。针对大尺度水弹性模型试验,曾设计出矩形、圆筒形和U型等不同形式的变截面龙骨梁以适应不同船型的刚度分布特征,并保证模型的模态特征与实船相似。试验测试范围包括剖面载荷(弯矩和扭矩)、航行运动姿态、甲板垂向加速度、砰击压力等。针对船体颤振、波激振动、极端载荷、砰击压力、长短期预报和小概率事件等进行了大量的研究和分析。该试验技术目前已应用于我国某型舰船及20000TEU集装箱船的耐波性、波浪载荷与环境适应性评估的试验研究。

大尺度模型耐波性与波浪载荷试验技术

大尺度模型海上试验测试数据与分析
(3)实际海域中的小尺度模型试验技术
然而,现有的大尺度模型海试技术成本高、周期长、开展难度大。为此,本团队近年来开展了小尺度船模海试技术,能够较为方便地测量船模在实际风浪环境下的波浪载荷与水弹性,不仅具有大尺度模型海试的风浪环境真实等优点,还免去了水池模型需要水池拖车造波机等大型仪器设备的限制性。通过三维海浪中的船舶运动与载荷的大量数据样本,为不同海况下的船舶运动与载荷的智能预报提供大量的训练数据与验证数据样本。2025~2026年期间,本团队已在华工校园湖试、广州南沙沿海区域多次开展了船模海上试验,形成了一套完善的近海风浪环境下自航模型试验的测试方案。

小尺度船模湖试/海试技术
(4)实船性能与结构应力测试
具备实船海上耐波性、波浪载荷、结构应力应变、海浪环境等试验技术,研究分析实船在不同海况、航速、浪向角下的运动、载荷,对其耐波性、结构载荷和航行安全性进行评估,对船舶在极端海况下的极限强度进行评估分析。
本团队曾承担了“南天龙”号起重船的吊机结构实船结构应力测试工作项目,检验了“南天龙”的吊重能力,同时还详细记录了各种工况下900吨吊机臂架和人字架的应力情况,顺利通过了CCS船检的检验。

实船结构应力测试技术
相关研究成果:
期刊论文:
[1] Jialong Jiao, Huilong Ren, C. Guedes Soares*. Vertical and horizontal bending moments on the hydroelastic response of a large-scale segmented model in a seaway. Marine Structures, 2021, 79, 103060. (SCI, IF=5.6, Q1)
[2] Jialong Jiao, Huilong Ren, C. Guedes Soares*. A review of large-scale model at-sea measurements for ship hydrodynamics and structural loads. Ocean Engineering, 2021, 227, 108863.(SCI, IF=6.3, Q1)
[3] Jialong Jiao, Huilong Ren*, Shuzheng Sun, Ning Liu, Hui Li, Christiaan Adika Adenya. A state-of-the-art large scale model testing technique for ship hydrodynamics at sea. Ocean Engineering, 2016, 123: 174–190.(SCI, IF=6.3, Q1)
[4] Jialong Jiao, Huilong Ren*, Shuzheng Sun, Christiaan Adika Adenya. Investigation of a ship’s hydroelasticity and seakeeping performance by means of large-scale segmented self-propelling model sea trials. Journal of Zhejiang University - SCIENCE A (Applied Physics & Engineering), 2016, 17(6): 468–484. (SCI, IF=4.3, Q1)
[5] Jialong Jiao, Huilong Ren, Christiaan Adika Adenya, Chaohe Chen. Development of a shipboard remote control and telemetry experimental system for large-scale model’s motions and loads measurement in realistic sea waves. Sensors, 2017, 17(11), 2485. (SCI, IF=4.0, Q2)
[6] Jialong Jiao, Huilong Ren*, Shuzheng Sun, Christiaan Adika Adenya. Experimental investigation of wave-induced ship hydroelastic vibrations by large-scale model measurement in coastal waves. Shock and Vibration, 2016, 9296783. (SCI, IF=1.6, Q3)
[7] Jialong Jiao, Huilong Ren*. Characteristics of bow-flare slamming and hydroelastic vibrations of a vessel in severe irregular waves investigated by segmented model experiments. Journal of Vibroengineering, 2016, 18(4): 2475–2494.(SCI, IF=1.0, Q4)
[8] Jialong Jiao, Huilong Ren, Chaohe Chen. Model testing for ship hydroelasticity: A review and future trends. Journal of Shanghai Jiao Tong University (Science), 2017, 22(6): 641–650. (EI期刊)
[9] Zhanyang Chen, Jialong Jiao. Investigation of effects of wave directions on hull wave loads by hydroelastic experimental method. Journal of Marine Science and Technology-Taiwan. 2017, 25: 680–688. (SCI, IF=0.9, Q3)
[10] Haicheng Yu, Yi Xia, Jialong Jiao, Huilong Ren. Investigation on ship hydroelastic vibrational responses in waves. Applied Sciences. 2018, 8, 2327. (SCI, IF=2.9, Q2)
[11] Ying Tang, Shili Sun, Ruisong Yang, Huilong Ren, Xin Zhao, Jialong Jiao. Nonlinear bending moments of an ultra large container ship in extreme waves based on a segmented model test. Ocean Engineering, 2022, 243, 110335. (SCI, IF=6.3, Q1)
[12] Christiaan Adenya, Huilong Ren, Jialong Jiao. Experimental investigation of the behaviour of a large ship in irregular waves. International Journal of Engineering Research in
[13] 焦甲龙,任慧龙*,杨虎,毛德龙. 分段模型波浪载荷试验槽型龙骨梁设计与研究. 振动与冲击, 2015, 34(14): 11–15.(EI期刊)
[14] 焦甲龙*,任慧龙,孙树政,孙黎明,谭伟. 实际海浪环境中大尺度模型波浪载荷试验技术研究. 中国造船, 2016, 57(1): 50–58.(EI期刊)
[15] 焦甲龙*,赵玉麟,张皓,任慧龙. 船舶波浪载荷与砰击载荷的大尺度模型水弹性试验研究.振动与冲击, 2019, 38(20): 229–236. (EI期刊)
[16] 焦甲龙*,陈超核,任慧龙. 真实海况下船舶水弹性响应及砰击载荷的大尺度模型试验研究.船舶力学, 2021, 25(2): 137–145. (EI期刊)
[17] 韩春生,郭京,焦甲龙,孙树政. 实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展. 舰船科学技术, 2017, 39(9): 1–5.
[18] 胡敏,吴海金,焦甲龙. “南天龙”号起重船的吊机结构应力测试与分析. 机械设计与制造, 2026.
发明专利:
19.焦甲龙、陈超核、黄松兴、张皓,一种破冰船水池模型实验装置, ZL201911005479.7,
20.焦甲龙、黄松兴、陈超核,一种实海域大尺度船模阻力试验系统,ZL201911030003.9,
21.焦甲龙、黄松兴、陈超核,一种操纵船舶双舵的连杆传动机构,ZL201911075588.6,
22.焦甲龙、黄松兴、陈超核,一种船舶水弹性试验的断轴式分段自航模型,ZL201911149964.1,
23.焦甲龙、黄松兴、陈超核,一种测量船体剖面六分量波浪载荷的模型及方法,ZL201911211081.9,
24.焦甲龙、陈超核,一种高耐波性船舶浮体装置,ZL202010618354.8,
25.焦甲龙、黄松兴,一种船模六自由度运动测量的适航装置,ZL202110196707.4,
26.焦甲龙、陈洪洪、李培杰、时浩南、陈振威,一种基于梁理论的柔性仿生机器鱼及其设计方法,ZL202210677914.6,2022-06-16,CN115071919,2023-09-26,已授权;
27.焦甲龙、时浩南、李培杰、陈洪洪、陈振威,一种可调刚度U型龙骨梁、分段船模及其调整方法,ZL202210819596.2,2022-07-13,CN115367070,2024-04-19,已授权;
28.焦甲龙、陈振威、罗思婷,一种液货船舶波浪载荷试验的分段弹性模型,ZL202310874215.5,2023-07-17,CN116902163,2026-05-19,已授权;
29.陈超核、焦甲龙、刘艾华、等,一种漂浮式海上风力发电装置的大尺度模型试验系统及制作方法,ZL202011172546.7,2020-10-28,CN112343774,2022-07-15,已授权;
30.Chaohe Chen, Jialong Jiao, Aihua Liu, et al. Large-scale model testing system of floating offshore wind power generation device and method for manufacturing testing system,US12018646B2,2024-06-25,美国发明专利,已授权;
31.焦甲龙、陈超核、黄松兴,一种抑制船体梁水弹性振动的能量转换装置及其设计方法, ZL201911105164.X,
32.焦甲龙、张皓、陈超核、黄松兴,一种船舶水弹性试验的简化结构模型及其设计方法,ZL201911250354.0,
33.焦甲龙,一种采用U型龙骨梁的水弹性试验船模及其设计方法,ZL201911292694.X,
34.焦甲龙,一种基于阵列式加速度计的船舶六自由度运动测量方法,ZL202010629505.X,
35.焦甲龙、陈超核、黄松兴,一种中试艇海试系统及其进行舰船总体性能测试的方法,ZL202011128968.4,