深拖母船水動力特性研究

1、1深拖母船水動力特性研究深拖母船水動力特性研究鄔忠洋ab，劉亞東ab（上海交通大學，a.海洋工程國家重點實驗室；b.高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，上海200240）摘要：要：針對水線面大開口深拖母船水動力性能問題，以船中具有大開口的深拖母船為原型進行數(shù)值模擬，計算分析相同主尺度的有開口船型和無開口船型的水動力系數(shù)，根據(jù)各系數(shù)在不同波浪周期下的變化規(guī)律，得出水線面大開口對船體水動力性能的影響，計算并對比分析不同開口形狀及開口位置條件

2、下的船舶時域運動響應。分析結(jié)果為保障水下拖體正常收放作業(yè)以及母船開口設(shè)計提供了參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：深拖母船；開口；水動力性能中圖分類號：中圖分類號：U661.32文獻標志碼：文獻標志碼：A【DOI】10.13788ki.cbgc.2017.07.001HydrodynamicPerfmanceStudyofDeepTowedSystem’sMotherShipWUZhongyangabLIUYadongab(ShanghaiJia

3、oTongUniversitya.StateKeyLabatyofOceanEngineeringb.CollabativeInnovationCenterfAdvancedShipDeepSeaExplationShanghai200240China)Abstract:Indertoobtainhydrodynamicperfmanceofthetowedsystem’smothershipwithnotchnumericalsimu

4、lationisdoneusingfrequencydomainanalysismethodbasedonthemaindimensions.Theship’smotionresponseRAOotherhydrodynamiccoefficientsofmothershipwithnotchshipwithoutnotcharecalculatedanalyzedcomparatively.Theeffectofthenotchont

5、hehydrodynamicperfmanceisobtainedaccdingtothetrendofcoefficientsunderdifferentwaveconditions.Thetimedomainmotionresponseunderdifferentwaveconditionsiscalculatedindifferentnotchschemesnotchpositionswhichprovidesareference

6、instructionfthenotchdesignthenmalwkhaulofthetowedbody.Keywds:deeptowedsystem’smothershipnotchhydrodynamicperfmance0引言引言深拖母船是深潛器開展資源勘探和科學考察的重要技術(shù)支撐平臺，是深潛技術(shù)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。從我國深拖母船的發(fā)展來看，我國已從引進國外船型發(fā)展到按自身需求自主研發(fā)的階段，必須研究配備專用的支持母船以適應不斷增

7、長的使用需求，發(fā)揮深潛器的最大效能[1]。為存儲水下拖體，深拖母船船底通常設(shè)計有開口空間，拖體收放及作業(yè)過程中，開口打開，海水通過開口涌入，開口中流體存在的活塞、晃蕩及漩渦等現(xiàn)象會對船體六自由度運動產(chǎn)生不利影響，進而限制母船的作業(yè)適應性。而深拖系統(tǒng)對母船穩(wěn)性的要求苛刻，過大的運動幅度會影響拖體的正常收放及作業(yè)，甚至造成拖纜斷裂等安全事故，造成巨大損失。因此，研究開口對母船穩(wěn)性的影響具有實際意義。在深拖系統(tǒng)穩(wěn)定性研究方面，國內(nèi)外研究取得的

8、成果有：DRISCOLL等[2]對ROV中繼器的六自由度運動和纜繩張力進行了測量；LUECK等[3]根據(jù)實船數(shù)據(jù)，采用最小二乘擬合法估計了船舶垂直運動數(shù)值、中繼器加速度和纜繩張力值；丁忠軍[4]通過分析對比國內(nèi)外載人深潛器支持母船的發(fā)展，提出深拖母船在安全性、穩(wěn)定性和裝備支持等方面的思考；上海交通大學石珣[5]以大型自航絞吸挖泥船為模型進行試驗研究，試驗結(jié)果表明船首及船尾開口對船舶性能有一定影響。AQWA軟件在頻域和時域數(shù)值分析上計算結(jié)

9、果準確，與試驗結(jié)果的吻合度良好，可用于船舶水動力性能分析[6]。本文根據(jù)深拖母船主尺度和水動力模型，利用CFD方法對船中具有大開口的深拖母船的流場進行3垂線間長m52.8方形系數(shù)0.704型寬m9.8a)船型1俯視圖b)船型1濕表面模型c)船型2俯視圖d)船型2濕表面模型圖1船型1及船型2三維模型圖采用固定坐標系，以母船重心在水線面上的投影為原點。X軸以船首方向為正方向，Y軸以左舷為正方向，Z軸以向上為正方向。浪向角0時船體為隨浪狀態(tài)，

10、浪向角180時船體為迎浪狀態(tài)。模型不計開口內(nèi)附體的影響，本文著重研究開口對母船水動力響應的影響，計算時采用水平系泊模型模擬母船動力定位系統(tǒng)，船首和船尾各對稱布置2根鋼纜，與X軸夾角為45。2.2環(huán)境條件環(huán)境條件根據(jù)拖體作業(yè)穩(wěn)性要求，水面母船設(shè)計工況為三級海況，在三級海況范圍內(nèi)選取計算環(huán)境條件如表2所示。表2計算環(huán)境條件有義波高m波浪周期s風速ms?1流速ms?11750.5143頻域計算結(jié)果分析頻域計算結(jié)果分析3.1船體水動力系數(shù)比較及