小水線面四體船興波干擾預報【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設計文獻綜述</b></p><p><b>　　船舶與海洋工程</b></p><p>　　小水線面四體船興波干擾預報</p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　船舶快速性包含船舶阻力和船舶推進兩方面。研究船舶航行中的

2、阻力問題對改善船舶快速性具有重大作用。經(jīng)過多年的發(fā)展，關于船舶阻力研究的手段和方法越來越多，內(nèi)容越來越深入，準確性越來越高，其對船舶設計和建造的貢獻也是越來越突出。</p><p>　　船舶阻力問題是船舶發(fā)展史中一直為人們所重視的一個問題，為了研究的方便，人們對船舶的阻力進行了各種分類：根據(jù)阻力產(chǎn)生的成因可將其分為粘性阻力和興波阻力兩類。對于給定航速，粘性阻力與船舶濕表面面積成正比，但船體濕表面面積受到設計用途和

3、船型參數(shù)的限制不易改變或改變不大，而在一定的弗汝德數(shù)范圍內(nèi)，興波阻力對船型的變化相當敏感，如適當?shù)男薷拇w型線，可使興波阻力顯著降低。因此，用理論的、實驗的以及計算的手段探討興波阻力的機理，預估實船的興波阻力，并以此改造優(yōu)良的船型，一直是船舶阻力和性能研究的中心內(nèi)容之一。</p><p>　　船舶興波阻力是船舶在水中航行時,由于船體掀起波浪,即船行波，產(chǎn)生與船舶前進方向相反的阻力,這就是興波阻力，船舶行駛時，船首

4、對水施加壓力，把水劈開而前進，于是就激起了一組隨船前進的波浪，這就是首波。船尾在前進時，水中留出了一個低壓區(qū)，成為波谷，形成了一組由船尾引起的波浪，稱為尾波。由于船舶航行時,船體興起了首波和尾波,需要能量，形成了興波阻力。因為它是由于水的壓力變化而引起的，所以又叫做壓力阻力[百度百科]。行船后面有波浪，波浪的大小與船體的幾何特性有密切的聯(lián)系，搞清這個關系是很有價值的.從理論上講，當速度趨于零時，通常在有限速度下預言的興波阻力公式并不適用

5、，也就是說這些方法的數(shù)學解在速度趨于零時不是一致有效的[1]。隨著船舶向大型化、高速化方向發(fā)展，航道對阻力的影響也日益突出[2]。由此可見，興波干擾已經(jīng)成為了一個比較熱門的話題。</p><p>　　二、本課題研究的背景及意義</p><p>　　近年來, 三體船或五體船成為船舶界關注和研究的熱點之一, 而且從概念研究階段已進入到實用發(fā)展階段。無論是在商用還是在軍用上都開始出現(xiàn)了令人矚目的

6、示范性實船或?qū)嶒? 如英國的三體護衛(wèi)艦 “ RV Triton” ( 研究船 海神號) , 澳大利亞 Austal 船廠建造的三體高速客滾型船(BenchijiguaExpress)等。高速船的興波阻力是阻力中的主要成分, 因此有關高速多體船阻力人們已經(jīng)作了不少的實驗研究工作[3-5]。SWATH（小水線面雙體船）是以卓越的耐波性著稱的一種高性能船型,但與常規(guī)單體船相比,其較高的阻力和較大的結(jié)構(gòu)重量在一定程度上限制了它的廣泛應用.不少研

7、究者在SWATH的船型優(yōu)化方面做了許多有益的工作,并取得了頗為豐碩的成果,然而線型優(yōu)化導致的復雜形狀給建造工藝與成本帶來了不利影響,而且阻力的減小量也是相當有限的.減小阻力并提高快速性的另一個有效途徑是采用多體船方案,20世紀90年代洛克希德·馬丁公司導彈與空間技術分公司(LMSC)推出的小水線面四體船“SLICE”號就是其代表作之一[6] 。正因為船舶的大發(fā)展方向就是大型化和快速性，此類船舶的興波阻力所占比重較</p&

8、gt;<p>　　而我們本次課題研究的，就是小水線面四體船的興波干擾預報。而對于這一類研究，我們基本上都是采用船舶模型試驗來完成。</p><p>　　從目前發(fā)表的關于SWATH阻力性能研究的文獻來看,研究對象主要是直支柱SWATH船,研究的方法基本上是采用薄船理論兼或邊界層修正的方法[7] 。同樣的，我們在進行計算的時候，也可以對這種方法來進行借鑒。在翻閱了部分的文獻和書籍后, 用薄船理論計算多體

9、船的興波阻力，探討多體船側(cè)體之間興波干擾目前不失為一種簡便、可行的方法[8] 。</p><p>　　合理的船型設計可以顯著地減小阻力，提高航速，節(jié)約成本。而船型設計的關鍵技術之一是其水動力性能(快速性、耐波性和操縱性)的預報。而其阻力預報是其水動力性能預報的重要內(nèi)容。它為尋求設計低阻力優(yōu)良船型以及決定主機功率、設計推進器等提供依據(jù)。因此，尋找可靠、準確的船舶阻力預估方法有著十分重要的意義。在主尺度和船型系數(shù)范圍

10、確定以后，需要估算船舶阻力，比較分析各方案的優(yōu)劣。利用現(xiàn)行的阻力預估方法建立基于阻力預估的船舶主尺度選優(yōu)模型有著十分重要的意義。</p><p><b>　　三、國內(nèi)外研究發(fā)展</b></p><p>　　世界上的船體研究很大一部分程度上都轉(zhuǎn)向了多體船,由于資料有限,我們就以美國海軍“司萊斯”的研發(fā)歷史來加以借鑒。</p><p>　　回顧該船

11、是由洛克希德?馬丁集團按美國海軍研究署(ONR)的先進技術演示開發(fā)計劃(ATD)和投資，從1993年起開始了研究設計模型試驗工作，其試制建造工作則由夏威夷太平洋海事服務公司承擔，并與1994年末在其珍珠港船廠41號船臺上開工建造，兩個公司簽訂了合作協(xié)議。因為太平洋海事服務公司下屬的納夫臺克船舶公司曾于1990年和1993年先后完成設計建造了兩艘旅游觀光用的小水線面船，交付給夏威夷的皇家游船公司投入營運，分別被命名為“納夫臺克-1&quo

12、t;號和“納夫臺克-2"號，分別為載430客，18節(jié)，43.0米長和載150客，23節(jié)，25米長的船，該公司成為美國著名的小水線面船的開發(fā)研制單位。在參予“司萊斯"號合作設計建造中充分發(fā)揮了其太平洋海事服務公司設計、建造、營運統(tǒng)籌的小水線面船舶專業(yè)技術特長。根據(jù)小水線面船在軍用和民用方面都可能有廣泛的應用，兩個公司協(xié)議中曾明確洛克希德?馬丁集團保有軍用和政府公務用船的市場，而太平洋海事公司則保有商船經(jīng)營權。該船開發(fā)總

13、投資約為1430-1450萬美元。美國有關媒介認為，比起其它國防上億美元的投資項目，這個千萬級美元的投資是有限的，卻獲得軍民共享的技術成果。從</p><p>　　四、本論文主要的工作</p><p>　　(1)將趙連恩教授的錯列四體薄船興波阻力的表達式RWtrit=</p><p><b>　　線性化。</b></p><

14、p>　?。?）找到一條現(xiàn)有的小水線面四體船，但是必須是瘦長的“薄船”，取其型值數(shù)據(jù)，代入到線性后的表達式，進行計算。</p><p>　?。?）對計算結(jié)果進行整理。</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　小水線面四體船是目前較為先進而且也是大力研究的方向，較之雙體船，它的阻力更低，快速性更高。本次的課題研究讓我

15、對這樣一種現(xiàn)在還鮮為人知的船體進行了一定的了解，讓我知道了它的興波阻力是如何預算的。在對其計算的過程中，也讓我對高數(shù)進行了一遍更深刻的理解，同時，也讓我對四體船有了一個更立體更直觀的認識，也明白了為什么稱之為四體。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1] 潘倫勝;；莊業(yè)高； 低速船舶興波阻力的分析與計算 1984年 02期&l

16、t;/p><p>　　[2] 肖人彬；羅云峰；董文良 淺水船舶興波阻力特性的理論分析 1991</p><p>　　[3] Amedeo Migali, Salvatore Miranda, Claudio Pensa.. Expermiental study on the efficiency of trimspeed very large ships[C]// FAST 2001: 4t

17、h- 6th September 2001, Southampton, UK, 2001.</p><p>　　[4] Insel M, Molland A F. An investigation into the resistance components of high speed displacement catamarans[Z]. 1991</p><p>　　The Royal

18、 Institution of Naval Architects, Transactions, 1991. 1- 11.</p><p>　　[5] Molland A F, Wellicome J F, et al. Resistance experiments on a systematic series of high speed displacement catamaranforms: Vartiatio

19、n of length- displacement ratio and breadth- draught patio[Z]. 1995 The Royal Institution of Naval Ar-chitects, Transactions, 1995. 55- 69.</p><p>　　[6] 方斌；高霄鵬； 董祖舜；小水線面四體船的阻力特點分析 2003年 01期</p><p&