船舶與海洋工程畢業(yè)設(shè)計(jì)小水線面四體船的興波干擾預(yù)報(bào)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　小水線面四體船的興波干擾預(yù)報(bào)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 船舶與海洋工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b></p&

3、gt;<p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　1.引言:4</b></p><p>　　1.1 船舶快速性5</p><p>　　1.2 船舶快速性的研究方法5</p><p>　　1.3 “薄船”或瘦長(zhǎng)船的概念7</p><p&g

4、t;　　1.4 本文的主要工作7</p><p>　　2.小水線面四體船的阻力特點(diǎn)分析:9</p><p><b>　　2.1粘性阻力9</b></p><p>　　2.2興波阻力10</p><p>　　2.3漩渦阻力12</p><p><b>　　2.4結(jié)論13<

5、/b></p><p>　　3. 興波阻力數(shù)值計(jì)算14</p><p>　　3.1 什么是Michell積分 14</p><p>　　3.2“薄船”及小水線面四體船的興波阻力表達(dá)式14</p><p>　　3.3 用Rankine波幅函數(shù)預(yù)報(bào)并列四體“薄船”興波阻力15 </p><p><b&g

6、t;　　4.分析計(jì)算19</b></p><p>　　4.1 蘭金體理論四體船波幅函數(shù)分析19</p><p>　　4.2 實(shí)例計(jì)算19</p><p><b>　　結(jié)論43</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p>&l

7、t;b>　　致謝45</b></p><p><b>　　外文翻譯46</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　對(duì)于瘦長(zhǎng)船而言，興波阻力是總阻力中很重要的一部分，用理論計(jì)算所得的積分公式，來(lái)求解興波阻力比較繁瑣。本文根據(jù)應(yīng)業(yè)炬老師寫(xiě)的《用Rankine波幅函數(shù)預(yù)報(bào)高速三體

8、/五體船主體與側(cè)體的興波阻力干擾》的一個(gè)相對(duì)比較簡(jiǎn)單的方法來(lái)求解興波阻力干擾因子?；谂d波阻力的薄船理論與船模試驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)合,用蘭金(Rankine)體的波幅函數(shù)代替實(shí)際船型的波幅函數(shù), 以確定四體船片體間的興波阻力干擾因子,從而查圖譜得到高速多體船的興波阻力。在本論文中，通過(guò)對(duì)四體船的計(jì)算，用excel表格做出蘭金體波幅函數(shù)和興波阻力干擾因子的圖表。最后，通過(guò)圖表對(duì)比，我們能夠看到，增加船長(zhǎng)，會(huì)使興波干擾因子增加；增加片體間距，對(duì)減少

9、興波干擾因子有利。相比較而言，片體間距對(duì)于興波干擾因子的影響，要大于船長(zhǎng)對(duì)于其的影響。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 高速多體船；Rankine波幅函數(shù)；興波阻力；薄船理論</p><p>　　A prediction method of wave resistance for four trima ran</p><p>　　[Abstract] For thi

10、n ships, the wave-making resistance is a very important part in total resistance. Using the formula to solve the wave-making resistance is a troublesome job. According to a relatively simple way in Ying Yeju's "

11、Predication of resistance interference of fast trima ran/pentama ran by Rankine wave amplitude resistance" this paper to solve the wave resistance interference factor. Based on wave resistance of thin ship theory an

12、d ship model test data,by the methods of Rankine (Rankin</p><p>　　[Keywords]high-speed catamarans, Rankine volatility function, wave-making resistance, theory of thin ships </p><p><b

13、>　　1.引言: </b></p><p>　　船舶快速性包含船舶推進(jìn)和船舶阻力兩個(gè)方面。研究航行中船舶的阻力問(wèn)題對(duì)改善船舶快速性有著重大作用。經(jīng)過(guò)許多年的發(fā)展，關(guān)于船舶阻力研究的方法和手段越來(lái)越多，內(nèi)容越來(lái)越深入，準(zhǔn)確性也越來(lái)越高，同時(shí)，快速性對(duì)船舶設(shè)計(jì)和建造的貢獻(xiàn)也是越來(lái)越突出。</p><p>　　船舶阻力的問(wèn)題是船舶發(fā)展史中人們一直所重視的一個(gè)問(wèn)題，為了研究方便，

14、人們對(duì)船舶阻力進(jìn)行了各種分類(lèi)：根據(jù)船舶阻力產(chǎn)生的形成原因可將阻力分為粘性阻力和興波阻力兩類(lèi)。對(duì)于已經(jīng)給定航速，粘性阻力的大小與船舶濕表面面積成正比，但船體濕表面面積受到設(shè)計(jì)用途和船型參數(shù)這兩類(lèi)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(duì)船型的變化很是敏感，比如適當(dāng)?shù)男薷拇w型線，可以使興波阻力顯著降低。因此，用實(shí)驗(yàn)的、理論的以及計(jì)算的手段探討興波阻力的機(jī)理，預(yù)估實(shí)船舶的興波阻力，并以此改造出優(yōu)良的船型，一直都是船舶阻力

15、和性能研究的中心內(nèi)容之一。</p><p>　　船舶的興波阻力是船舶在水中航行時(shí),由于船體掀起波浪,也就是船行波，產(chǎn)生與船舶航行時(shí)的前進(jìn)方向相反的阻力，也就是興波阻力。船舶航行時(shí)，船首對(duì)水施加壓力，把水劈開(kāi)而前進(jìn)，從而也就激起了一組隨船舶首部前進(jìn)的波浪，成為首波。船尾在前進(jìn)時(shí)，水中留出了一個(gè)低壓區(qū)，形成波谷，成為了一組由船尾引起的波浪，這就是尾波。由于船航行時(shí),船體引起了首波和尾波,需要消耗能量，也就形成了興波阻

16、力。因?yàn)榕d波阻力是由于水的壓力變化而引起的，所以也叫做壓力阻力。行船的后面有波浪，波浪的大小與船體的幾何特性有著密切的聯(lián)系，搞清這個(gè)關(guān)系是相當(dāng)有價(jià)值的.從理論上來(lái)講，當(dāng)速度逐漸趨于零時(shí)，通常在有限速度下給定的興波阻力公式并不適用，也就是說(shuō)這些方法的數(shù)學(xué)解答在速度趨于零時(shí)不是一致有效的。隨著船舶向大型化、高速化方向發(fā)展，航道對(duì)阻力的影響也日益突出。由此可見(jiàn)，興波干擾已經(jīng)成為了一個(gè)比較熱門(mén)的話題。</p><p>　

17、　近年來(lái), 三體船或五體船成為船舶界關(guān)注和研究的熱點(diǎn)之一, 而且從概念研究的階段已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)用發(fā)展的階段。無(wú)論是在商用傷還是在軍用上都開(kāi)始出現(xiàn)了令人矚目的示范性實(shí)船或?qū)嶒?yàn),例如英國(guó)的三體護(hù)衛(wèi)艦 “ RV Triton” ( 研究船 海神號(hào)) , 澳大利亞 Austal 船廠建造的三體高速客滾型船(BenchijiguaExpress)等等。高速船中的興波阻力是其阻力中的主要成分, 因此有關(guān)高速多體船阻力人們已經(jīng)作了不少的實(shí)驗(yàn)研究工作。世

18、界各地也出現(xiàn)了各種各樣的多體船型，并且，各種多體船的發(fā)展方向也是一致的，那就是快速性，也就是說(shuō)，如何在可以實(shí)現(xiàn)快速性的基礎(chǔ)上，減少船舶所需消耗的能量，正是各位專(zhuān)家所需做的研究。正因?yàn)榇暗拇蟀l(fā)展方向就是大型化和快速性，此類(lèi)船舶的興波阻力所占比重較大，而多體船更是其中的代表，因此，我們研究多體船的興波干擾預(yù)報(bào)，還是有必要的。</p><p><b>　　1.1 船舶快速性</b></p&

19、gt;<p>　　船舶在航行的過(guò)程中會(huì)受到流體（水與空氣）的作用來(lái)阻止它前進(jìn)，這種與船體運(yùn)動(dòng)方向相反的作用力稱(chēng)為船舶的阻力。</p><p>　　為了能夠使船舶維持一定的速度航行，必須對(duì)船舶提供推力以便能夠克服阻力。一般的船舶航行過(guò)程中由主機(jī)供給能量，通過(guò)推進(jìn)器（一般情況下常用的是螺旋槳）轉(zhuǎn)換成為推動(dòng)船舶前進(jìn)的動(dòng)力。</p><p>　　顯然，船舶所需要的推力大小取決于船舶主

20、機(jī)功率的大小以及推進(jìn)器將主機(jī)功率轉(zhuǎn)換成推力的效率，也即推進(jìn)效率的高低。因此船舶能達(dá)到航速的高低取決于它所受阻力的大小、主機(jī)功率的大小和推進(jìn)效率的高低這三個(gè)因素。</p><p>　　船舶快速性是船舶的重要性能之一。它直接影響到船舶客貨運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸能力和周轉(zhuǎn)期，是影響船舶的營(yíng)運(yùn)指標(biāo)的一個(gè)重要參數(shù)。對(duì)每一艘新造的船舶，以及對(duì)原設(shè)計(jì)作了重大修改的改裝船舶，快速性試驗(yàn)都是衡量設(shè)計(jì)改裝是否成功的重要項(xiàng)目之一。</p&g

21、t;<p>　　船舶快速性就是研究船舶如何盡可能消耗較小的機(jī)器功率以維持一定航行速度的能力，也可以說(shuō)，船舶快速性是在給定主機(jī)功率時(shí)，表征船舶航行速度快慢的一種能力。</p><p>　　因此，快速性的含義是：對(duì)一定的船舶在給定主機(jī)功率時(shí)，能達(dá)到的航速較高的船舶，稱(chēng)之為快速性好，反之則為快速性差；或者，對(duì)一定的船舶要求達(dá)到一定的航速時(shí)，所需主機(jī)功率較小的船舶，稱(chēng)之為快速性好，反之則為快速性差。幾乎每一

22、艘船舶，在設(shè)計(jì)初始階段就給了定明確的快速性指標(biāo)。當(dāng)船舶建造完成后，測(cè)定是否達(dá)到指定的快速性設(shè)計(jì)指標(biāo)是交船試航的一個(gè)重要內(nèi)容。</p><p>　　從快速性的含義可知，在主機(jī)功率確定的情況下，快速性的好壞不僅與船舶的航行阻力有關(guān)，而且還與船舶的推進(jìn)效率等有關(guān)。顯然，船舶快速性包含了兩部分內(nèi)容，即船舶推進(jìn)和船舶阻力。</p><p>　　船舶推進(jìn)—研究克服船體阻力的推進(jìn)器及其與船體間的相互干擾

23、和船、機(jī)、槳的匹配問(wèn)題。</p><p>　　船舶阻力—研究船體在航行過(guò)程中所受到的各種阻力問(wèn)題；</p><p>　　1.2 船舶快速性的研究方法</p><p>　　研究船舶快速性的研究方法有：理論研究方法、試驗(yàn)方法和數(shù)值模擬這三種方法。</p><p>　　1.2.1理論研究方法</p><p>　　理論研究法是

24、根據(jù)觀察實(shí)際的現(xiàn)象，進(jìn)行力學(xué)抽象和數(shù)學(xué)建模，從而利用流體力學(xué)的基本理論以及數(shù)學(xué)工具來(lái)進(jìn)行分析、研究和計(jì)算船舶阻力與推進(jìn)問(wèn)題。這種方法近年來(lái)雖然有很大的進(jìn)展，但目前為止還不能得到普遍的實(shí)際應(yīng)用。原因就在于，一是船體的形狀及其運(yùn)動(dòng)情況極為復(fù)雜；二是為了使問(wèn)題能夠簡(jiǎn)化常常引入一些近似假定，與實(shí)際的情況有一定的出入，因此所得的結(jié)果準(zhǔn)確性比較差。</p><p>　　應(yīng)該指出，理論研究的方法雖然目前在定量的方面存在差距，但

25、常?？梢杂脕?lái)解釋現(xiàn)象，指出研究的方向。近年來(lái)流體力學(xué)和數(shù)學(xué)，特別是計(jì)算技術(shù)方面的發(fā)展，有力地推動(dòng)了理論研究工作的進(jìn)一步開(kāi)展，因而理論分析法仍然不失為重要的研究手段之一。</p><p><b>　　1.2.2試驗(yàn)方法</b></p><p>　　試驗(yàn)方法了包括船模試驗(yàn)和實(shí)船試驗(yàn)。</p><p>　　船模試驗(yàn)是目前為止研究船舶快速性的主要方法。

26、它是將實(shí)船或螺旋槳按一定的比例縮小，制成船舶模型或螺旋槳模型，然后在試驗(yàn)水池或者水洞中進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量與分析船模的阻力大小，或螺旋槳的推力效率。很多優(yōu)良的船型或者槳型幾乎都是通過(guò)大量模型試驗(yàn)而得到的。</p><p>　　應(yīng)用船舶模型和螺旋槳模型試驗(yàn)來(lái)研究船舶快速性的優(yōu)點(diǎn)在于，它不僅簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且可以為造船工程提供定量的數(shù)據(jù)。實(shí)際上在進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)階段，即使在初步設(shè)計(jì)階段，也可能會(huì)做模型試驗(yàn)，進(jìn)行方案的比較，特別是

27、一些較為重要的船舶幾乎沒(méi)有不進(jìn)行船模試驗(yàn)就建造的，由此可見(jiàn)船模試驗(yàn)的重要性。模型試驗(yàn)在船舶設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是船模試驗(yàn)也有它的局限性，比如模型與實(shí)船情況不能完全實(shí)現(xiàn)水動(dòng)力相似等的問(wèn)題。</p><p>　　實(shí)船試驗(yàn)的目的就在于鑒定船舶的各種性能是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并驗(yàn)證根據(jù)船模試驗(yàn)所得的結(jié)果實(shí)船航行的情況的準(zhǔn)確性，也就是研究船模與實(shí)船之間的相關(guān)的問(wèn)題。但是因?yàn)閷?shí)船試驗(yàn)在經(jīng)濟(jì)上花費(fèi)比較大，所以一般情況下除了

28、新船進(jìn)行例行試航外，已有類(lèi)型的船舶通常很少進(jìn)行實(shí)船試驗(yàn)。</p><p><b>　　1.2.3數(shù)值模擬</b></p><p>　　近些年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和普及，再加上數(shù)值方法的進(jìn)步，因此根據(jù)數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)值方法（也稱(chēng)數(shù)值模擬）來(lái)優(yōu)化船型和預(yù)報(bào)船舶航行性能及推進(jìn)器的設(shè)計(jì)，已經(jīng)取得了許多方面成功。但是，由于船型的復(fù)雜多樣，圍繞船體的流動(dòng)情況亦極為復(fù)

29、雜，因此，數(shù)值模擬只能解決部分的問(wèn)題，而大量快速性的主要的實(shí)際問(wèn)題還是離不開(kāi)模型試驗(yàn)。</p><p>　　然而，數(shù)值試驗(yàn)作為一種輔助的手段，與船模試驗(yàn)相結(jié)合，將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。首先，在船模試驗(yàn)進(jìn)行前，可以預(yù)先用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行大量的比較計(jì)算，選擇若干的優(yōu)秀方案，而后再進(jìn)行船模試驗(yàn)，以減少試驗(yàn)的費(fèi)用。其次，把數(shù)值模擬與物理模型試驗(yàn)相互結(jié)合，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)的混合方法，已經(jīng)逐漸受到重視。當(dāng)然，在數(shù)值計(jì)算中用經(jīng)

30、驗(yàn)公式的方式，或者采用一些試驗(yàn)結(jié)果，更能提高計(jì)算預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性并擴(kuò)展數(shù)值計(jì)算的使用范圍。</p><p>　　1.3 “薄船”或瘦長(zhǎng)船的概念</p><p>　　高性能船，是當(dāng)前世界造船業(yè)的熱門(mén)課題。這些船舶無(wú)論是在軍用上，還是在民用交通運(yùn)輸上都占有相當(dāng)重要的地位。世界上各個(gè)國(guó)家十分重視對(duì)各種形式的高性能船的開(kāi)發(fā)與研制。高速“薄船”就屬于高性能船型之一。</p><p&g

31、t;　　瘦長(zhǎng)船舶也稱(chēng)其為“薄船”。“薄船”或者瘦長(zhǎng)船舶是指船體長(zhǎng)度L與船體寬度B的比值很大的一類(lèi)船舶。一般的高速排水型船舶，不論單體船還是多體船中的每個(gè)浮體，都屬于瘦長(zhǎng)體（因此也稱(chēng)為片體）。由于瘦長(zhǎng)船的首、尾兩端的船體曲率變化較大，因此所受興波最為嚴(yán)重。船舶所具有不同的片體數(shù)目以及布局形式，決定了高速排水型船體不同的構(gòu)型以及不同的水動(dòng)力性能，同時(shí)其相應(yīng)的興波阻力表達(dá)式也不同。</p><p>　　為了減小阻力，提

32、高快速性，這類(lèi)船舶的排水體積在水面處有相應(yīng)的多種形式的分布，如果將靠近水面處的船體排水體積向深水方向移動(dòng)，使設(shè)計(jì)水線面變得十分狹小，以減小船舶在自由水面上所受的興波，從而減小了興波阻力。這種通過(guò)改變船舶排水體積沿垂向分布的方法所得到的船型，也就形成了所謂的小水線面船型；或者將船舶的排水體積一分為二，形成有兩個(gè)窄長(zhǎng)得片體的雙體船；或者保持排水體積不變將其沿著船長(zhǎng)的方向拉長(zhǎng)分布，得到更加瘦長(zhǎng)的單體船。為彌補(bǔ)這種瘦長(zhǎng)的單體船橫向穩(wěn)定性方面的不

33、足，通常必須采用多個(gè)水下浮體（又額比稱(chēng)為穩(wěn)定體）來(lái)輔助性的提高橫穩(wěn)性，從而構(gòu)成所謂的三體船、四體船和五體船等船型。</p><p>　　1.4本文的主要工作</p><p>　　本文的研究方向是高速“薄船”的阻力預(yù)報(bào)，興波阻力的計(jì)算是重點(diǎn)之一。選擇合適的興波阻力理論，定義本文中船舶阻力表達(dá)方法。線性興波阻力理論己經(jīng)有了很長(zhǎng)的發(fā)展歷史，很多學(xué)者一直致力于Michell積分興波阻力公式的應(yīng)用與

34、發(fā)展，尤其近來(lái)幾年對(duì)以瘦長(zhǎng)形的高速船船型研究頗多；Michell積分適用于薄船理論，可以定性的分析中、高速船舶的興波阻力性能。</p><p>　　基于興波阻力的“薄船”理論，用“蘭金體”波幅函數(shù)代替實(shí)際船型的波幅函數(shù)，從而確定并列四體船的興波干擾因子，并且計(jì)算出各種船型的興波干擾因子。</p><p>　　2.小水線面四體船的阻力特點(diǎn)分析</p><p>　　并列

35、四體船的設(shè)計(jì)該概念最早是由Daniel Tollet提出的，并于1990年在法國(guó)主持建造了世界傷第一艘四體船“Alexander”號(hào)。這艘船具有4個(gè)相同的片體并采用平行并列的布局，總船長(zhǎng)17.5m，排水量13.5t。由4臺(tái)300hp（221kw）的柴油機(jī)作為推進(jìn)器，航速達(dá)到了60kn?！癆lexander”號(hào)在法國(guó)地中海沿岸航行了5年，運(yùn)載了大量的旅客。</p><p>　　隨后，人們投入了大量的人力物力來(lái)研究四

36、體船，使得四體船研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是，隨后建造而出的四體船的片體布置形式，還是按照Daniel Tollet監(jiān)督制造出的“Alexander”號(hào)上的片體布置。</p><p>　　本節(jié)我們來(lái)淺析一下小水線面四體船的阻力特點(diǎn)，下面，我們以SWATH和SLICE兩種船型來(lái)討論小水線面四體船的阻力特點(diǎn)。</p><p>　　SWATH 是以其卓越的耐波性著稱(chēng)的一種高性能船舶類(lèi)型,但與常規(guī)的

37、單體船相比,其較大的結(jié)構(gòu)重量以及較高的阻力在一定的程度上限制了它的廣泛應(yīng)用。不少的研究者在 SWATH 的船型優(yōu)化方面做了許多改善的工作 ,并取得了較為豐碩的成果,然而線型優(yōu)化所導(dǎo)致的復(fù)雜形狀給建造工藝帶來(lái)了不利影響,并且提高了成本，同時(shí)阻力的減小量也是十分有限的。 減小阻力并且能提高快速性的另一個(gè)有效途徑是采用多體船的方案 ,20世紀(jì)90年代，洛克希德 ·馬丁公司中的導(dǎo)彈與空間技術(shù)分公司 LMSC推出的小水線面四體船“SLI

38、CE”號(hào)就是其代表作之一。SLICE的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)是在保持SWATH原有耐波性能的前提下來(lái)減小阻力 ,該船采用四支柱和四潛體的小水線面船型,將一般的SWATH每側(cè)的水下潛體分成兩個(gè) ,并且其在縱向和橫向都有間距 ,后體安置在了前體的后外側(cè) ,螺旋槳安裝在前體后 ,這種錯(cuò)位是為了獲得前后體之間的有利的興波干擾 ,同時(shí)也可以改善了螺旋槳尾流 ,提高了推進(jìn)效率。 SLICE 的每一水下潛體都帶有一個(gè)支柱 ,與甲板平臺(tái)相連接。眾所周知,船體的阻

39、力成分包括由形狀阻力、摩擦阻力組成的粘性阻力和非粘性項(xiàng)的興波阻力</p><p><b>　　2.1 粘性阻力</b></p><p>　　2.1 .1 摩擦阻力</p><p>　　在給定速度下,摩擦阻力與雷諾數(shù)雖然有關(guān)但在同樣流態(tài)紊流條件下主要還是取決于濕表面面積的大小。</p><p>　　2.1 .2 形狀阻力（

40、粘壓阻力）</p><p>　　在流動(dòng)無(wú)分離條件下,形狀阻力相對(duì)于摩擦阻力來(lái)說(shuō)是一個(gè)較小的量,通常情況下不足以對(duì)粘性阻力的值起決定性作用。換句話說(shuō) ,在以下討論的固定直徑不變的條件下,只要沒(méi)有流動(dòng)分離,形狀阻力的變化可以認(rèn)為與摩擦阻力的變化是一樣。 但是在固定長(zhǎng)度的條件下,由于 SLICE 潛體的長(zhǎng)徑比大幅度的減小,流動(dòng)分離往往不可避免,這個(gè)時(shí)候形狀阻力將顯著增大,達(dá)到與摩擦阻力同樣的量級(jí)甚至是更大。由水下回轉(zhuǎn)體

41、的阻力特性中可以知道,當(dāng)長(zhǎng)徑比L/D≤5的時(shí)候,阻力會(huì)明顯的增大,但是在固定長(zhǎng)度條件下,SLICE的長(zhǎng)徑比 是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的,可見(jiàn)這個(gè)時(shí)候很難使SLICE有比較小的形狀阻力。在這種限制條件下,一般性的SLICE的形狀阻力也要大于SWATH的形狀阻力。當(dāng)然在工程實(shí)踐中,既不會(huì)固定長(zhǎng)度,也會(huì)不固定直徑?？梢酝ㄟ^(guò)增大直徑來(lái)減小濕面積,通過(guò)增大總長(zhǎng)度來(lái)維持一定的長(zhǎng)徑比,但此時(shí)的長(zhǎng)徑比總是會(huì)小于SWATH的一半。

42、 </p><p>　　因此 ,要使SLICE的粘性阻力小于相應(yīng)情況下的SWATH 是非常難做到的。</p><p><b>　　2.2 興波阻力</b></p><p>　　SLICE的興波阻力可以比SWATH低 ,如果SLICE的前后浮體包括潛體和支柱的錯(cuò)位合適 ,使前后浮體的興波獲得了有利干擾。從定性上的判

43、斷可以看出,對(duì)于保持直徑不變的情況下,當(dāng)前后浮體進(jìn)行了合理錯(cuò)位,興波阻力一般來(lái)說(shuō)會(huì)有比較明顯的下降,此時(shí)對(duì)抵消粘性阻力的增大會(huì)有所益處。 對(duì)于保持長(zhǎng)度不變的情況 ,由于SLICE的潛體過(guò)于粗短,加之前后間距過(guò)分的小,往往很難使興波阻力獲得明顯的減小。</p><p>　　文獻(xiàn)[8]對(duì)SLICE的興波阻力進(jìn)行了定量的分析,用船模試驗(yàn)來(lái)對(duì)比SLICE與SWATH的剩余阻力。由于粘壓阻力在中高速的范圍內(nèi)變化不是很大,那

44、么剩余阻力的變化規(guī)律直接反映了興波阻力的變化規(guī)律。</p><p>　　2.2 .1 船舶試驗(yàn)</p><p>　　文獻(xiàn)[8 ]對(duì)3 種不同的船模（分別為M1 、M2 和M3）進(jìn)行了試驗(yàn)。M1是LMSC設(shè)計(jì)的SLICE 的簡(jiǎn)化模型,只保留了SLICE潛體和支柱的形狀以及它的位置；M2為文獻(xiàn)[8]設(shè)計(jì)的SLICE的改進(jìn)型,將SLICE潛體和支柱中較鈍的進(jìn)流段和較為直削的去流段分別改成較尖銳的

45、拋物線型和流線型,潛體與支柱的位置沒(méi)有做什么改動(dòng)；M3的潛體采用文獻(xiàn)[10]設(shè)計(jì)的高速下情況下的SWATH的優(yōu)化線型,支柱則采用了與M2相同的支柱線型。3種船舶模型的排水量相同,支柱的長(zhǎng)度及其最大寬度而也相同,M1和M2的支柱、片體間距以及潛體的相對(duì)位置基本相同。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在速度小于16 kn的范圍內(nèi),M1、M2的總阻力曲線存在著明顯的峰值 ,且峰值處的阻力值明顯地大于M3 ,剩余阻力曲線的規(guī)律基本上也是如此。在速度高于16kn后,M1

46、的阻力依然是高于M3 ,并且隨著速度的增大兩者的差值也在逐漸增大。但M2的阻力值則基本上與M3持平,直到30kn以上 ,M2才逐漸略高一些。由此可以知道3點(diǎn):一，SLICE在與高速下線型優(yōu)化的SWATH相比阻力并不占優(yōu)勢(shì),但是改進(jìn)后可以達(dá)到與其基本持平的順祝你；二，SLICE在低速范</p><p>　　2.2 .2 浮體橫向錯(cuò)位的影響</p><p>　　除了上述的影響因素外,采用前后浮

47、體的橫向錯(cuò)位 ,也是非常有效地降低興波阻力的措施 ,在低速段橫向錯(cuò)位的方法對(duì)阻力消減的作用并不明顯。因?yàn)樵诘退贂r(shí)，摩擦阻力與粘壓阻力占據(jù)了主要成分，相對(duì)而言，興波阻力所占的比重則比較小，橫向錯(cuò)位對(duì)于流場(chǎng)的影響也不大。在阻力峰值處，橫向錯(cuò)位的影響也不明顯，這表明前后浮體的不利干擾與橫向錯(cuò)位關(guān)系不大。而在速度高于16 kn 后，傅汝德數(shù) Fr1( Fr1是以前后潛體的長(zhǎng)度之和為特征長(zhǎng)度的傅汝德數(shù), Fr2 則是以前潛體的長(zhǎng)度為特征長(zhǎng)度）大于

48、0. 6以后所處的高速段，橫向錯(cuò)位的影響才逐漸表現(xiàn)出來(lái)，并且隨著速度的增大愈趨顯著，從而才可能使總阻力有所下降。</p><p>　　2.2 .3 潛體和支柱形狀的影響</p><p>　　船模M1與M2的差別主要在于支柱和潛體的形狀,特別是兩者在進(jìn)流段與去流段的線型不一樣。M2作為文獻(xiàn)[8]對(duì)LMSC的SLICE的M1的改進(jìn)版,將M1的潛體與支柱較鈍的進(jìn)流段改為較尖銳的拋物線型,對(duì)于興波

49、阻力造成的影響如下: 一，改變了支柱與潛體在首部的相互影響；二，減小了浮體在首部的興波 ,在高速段尤為顯著。</p><p>　　此外，潛體的形狀變化也反映在潛體長(zhǎng)度比（）的變化上，M2的潛體長(zhǎng)徑比由M1的4.2 增大到了5。從水下回轉(zhuǎn)體的阻力特性中可知,當(dāng)長(zhǎng)徑比時(shí)，阻力明顯的增大 ,雖然文獻(xiàn)[8]為保持SLICE的基本形狀 ,只將M2的長(zhǎng)徑比增加到了5 ,介于阻力發(fā)生明顯變化的臨界處,但對(duì)于阻力的降低肯定有所益

50、處的。 如果再增大SLICE的潛體的長(zhǎng)徑比,無(wú)疑能夠進(jìn)一步的減小阻力。此外,對(duì)支柱與潛體長(zhǎng)度相差不是特別大的SLICE而言,潛體長(zhǎng)徑比的變化還直接影響到潛體與支柱的相互作用 ,其對(duì)阻力的影響也不容忽視。</p><p>　　潛體與支柱形狀的影響是使得SLICE的阻力能夠與高速情況下優(yōu)化了線型的SWATH 的阻力持平的主要原因。但是 ,潛體與支柱的形狀的改變不僅影響了興波阻力 ,并且還造成了其它的影響,M2的潛體與

51、支柱在尾部的流線線型,使得M2的流場(chǎng)在尾部顯得更加均勻,避免了流動(dòng)分離,使粘壓阻力得到降低 ,特別是支柱尾流段的流線化對(duì)流場(chǎng)的影響比較大。</p><p>　　2.2 .4 航速的影響</p><p>　　使得SLICE阻力減小的一個(gè)重要因素是興波干擾,而興波干擾肯定與航速有關(guān)。文獻(xiàn)[9]給出了在用線性興波理論計(jì)算得到的在固定長(zhǎng)度和固定直徑時(shí)(吃水為一倍潛體直徑) ,兩種船型的阻力增值隨間

52、距α和航速的變化關(guān)系曲線,曲線呈現(xiàn)了明顯的波動(dòng)狀。 雖然用線性興波理論計(jì)算出的興波阻力隨速度的變化往往夸大了其波動(dòng)的峰谷值 ,但事從曲線上還可以大體上看出能使SLICE減小阻力的航速與間距范圍。這一點(diǎn)也是非常重要的,這表明SLICE阻力的減小只在一定的航速范圍與間距條件下才能成立。</p><p>　　2.2 .5 吃水的影響</p><p>　　在文獻(xiàn)[8]給出的模型試驗(yàn)中,從改變了M1

53、的吃水后的試驗(yàn)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn) ,M1的阻力隨吃水的增加而在緩慢的增大 ,引起這個(gè)變化的原因一部分是因?yàn)槟Σ磷枇Φ脑龃?,另一方面 ,吃水的增大雖然減小了潛體的興波 ,但同時(shí)也使得興波干擾的效果減小了。從文獻(xiàn)[9]的研究中同樣可以發(fā)現(xiàn)吃水的增大對(duì)SLICE是不利的。對(duì)于小水線面船來(lái)說(shuō) ,增加吃水 ,興波阻力本身是會(huì)得到下降,另外對(duì)耐波性也有利 ,但是也恰恰是興波干擾作用減弱 ,從而使SLICE的優(yōu)勢(shì)減小,所以就阻力方面的性能而言SLICE

54、用在淺吃水狀態(tài)下的優(yōu)勢(shì)較為明顯,在深吃水時(shí)就不見(jiàn)得有利。</p><p><b>　　2.3 漩渦阻力</b></p><p>　　旋渦阻力是粘性阻力的一部分,但是由于SLICE的旋渦阻力存在一些特殊的情況,所以對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)的分析。在文獻(xiàn)[8]給出的船模試驗(yàn)當(dāng)中,有一個(gè)問(wèn)題需引起特別的重視。在M1、M2和M3的試驗(yàn)觀察中,在實(shí)尺度航速達(dá)到20～40kn的范圍內(nèi),M1和

55、M2在性能上有著顯著的不同。在這個(gè)范圍的速度下,M1在支柱和潛體的后連接處形成了一個(gè)巨大的旋渦,即在水面上出現(xiàn)了一個(gè)像雞尾狀的波浪。隨著速度的增加 ,旋渦中心向著潛體尾流方向后移 ,這一現(xiàn)象在M2和M3的試驗(yàn)中并未出現(xiàn)。 </p><p>　　對(duì)比M1與M2、M3的阻力變化可以知道,雞尾波很可能就是是造成高速時(shí)M1 阻力激增的原因之一。文獻(xiàn)[8]認(rèn)為雞尾波的形成不是由噴濺造成的,而是因?yàn)榱鲃?dòng)不能順應(yīng)船形變化引起的

56、分離產(chǎn)生了旋渦而形成的。當(dāng)M1、M2和M3在同一航行速度下進(jìn)行比較時(shí),可以很明顯地看到在M1試驗(yàn)的雞尾波中只有小部分是由支柱的噴濺產(chǎn)生 ,而M1支柱的去流段直削的形狀則是造成支柱尾流明顯的旋渦脫落從而引起雞尾波的原因。M2船模對(duì)潛體的形狀改變后 ,特別是支柱與潛體去流段的更加流線型的形狀 ,避免了產(chǎn)生這樣的流動(dòng)分離 ,使雞尾波在M2試驗(yàn)中沒(méi)有出現(xiàn)。</p><p><b>　　2.4 結(jié)論</b&

57、gt;</p><p>　　在粘性阻力方面,SLICE在一般情況下要比相應(yīng)的SWATH 差。在興波阻力這個(gè)方面 ,在淺吃水時(shí)的一定的航速范圍條件時(shí),SLICE的阻力與相應(yīng)的SWATH 相比存在一定的優(yōu)勢(shì),但在深吃水時(shí),該優(yōu)勢(shì)就不一定會(huì)存在。從總阻力上看,SLICE還有進(jìn)一步挖掘的潛力。</p><p>　　如果合理地來(lái)調(diào)整SLICE的尺度 ,選定合理的航速與浮體間距 ,則可以通過(guò)浮體間的興

58、波有利干擾,不但能抵消粘性阻力的增大 ,還能夠達(dá)到減小總阻力的目的。尤其是前、后浮體的橫向間距 ,將會(huì)對(duì)興波干擾起到主要的影響。并且,浮體的形狀對(duì)阻力的影響也會(huì)起著重要的作用。吃水同樣也是影響興波阻力的重要參數(shù) ,只有在較小吃水時(shí),SLICE才有可能取得較明顯的減阻效果,這恐怕是它使用范圍受限制的一個(gè)重要方面。</p><p>　　同時(shí)，本文在對(duì)并列四體船進(jìn)行興波干擾因子計(jì)算時(shí)，采用的是“薄船”理論。</p

59、><p>　　3.興波阻力數(shù)值計(jì)算</p><p>　　3.1 Michell積分的應(yīng)用</p><p>　　阻力理論和二次規(guī)劃技術(shù)在船型優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是熊繼昭教授首先提出的，他在船舶諸阻力成份中，只考慮興波阻力和摩擦阻力，興波阻力采用線性興波阻力理論的Michell積分計(jì)算，摩擦阻力采用國(guó)際船模試驗(yàn)水池會(huì)議（ITTC）所推介的公式計(jì)算。此方法的特點(diǎn)是引入一組單位te

60、nt函數(shù)來(lái)逼近船體函數(shù)，這樣把興波阻力和摩擦阻力計(jì)算公式簡(jiǎn)化為船體型值表示的僅僅關(guān)于（x，z）坐標(biāo)的函數(shù)，將船型表面（x，y，z）坐標(biāo)離散為網(wǎng)格上的點(diǎn)，固定網(wǎng)格上的點(diǎn)，固定x、z坐標(biāo)不變，y坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)變量，另外附加約束條件，可以用最優(yōu)化方法獲得阻力最小船型。</p><p>　　3.2 “薄船”及小水線面四體船的興波阻力表達(dá)式</p><p>　　3.2.1 單體“薄船”興波阻力<

61、/p><p>　　1898年，米契爾(Michell)利用“瘦長(zhǎng)船”的概念，把奇點(diǎn)系分布在船體中線面上，最早得到單體“薄船”的興波阻力公式，即著名的米契爾積分，如下所示：</p><p>　　(3-1) </p><p>　　式中 ----------船體表面方程的縱向斜率；</p><p>　　----------波數(shù)。&

62、lt;/p><p>　　3.2.2 并列四體“薄船”興波阻力</p><p>　　并列的片體水下形狀完全相同且具有相同的中心距2C0，則四體薄船的興波阻力表達(dá)式為：</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中： </p>&l

63、t;p>　　其中，—片體表面方程的縱向斜率；</p><p><b>　　—波數(shù)。</b></p><p>　　并列四體船的坐標(biāo)系如下圖：</p><p><b>　　并列四體船坐標(biāo)系</b></p><p>　　3.3 用RANKINE波幅函數(shù)預(yù)報(bào)四體“薄船”興波阻力</p>

64、<p>　　令，代入（4）式消去處的奇異性后，經(jīng)過(guò)整理，可得無(wú)因次興波阻力表達(dá)式：</p><p>　?。?-3） （3-3） </p><p>　　式中： （3-4） </p><p>&l

65、t;b>　?。?-5） </b></p><p>　　由于，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；當(dāng)為其他值時(shí)與值得對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖3.1。 </p><p><b>　　由于：</b></p><p>　　由此可得 （3-6）</p><p>　　式（3）

66、可寫(xiě)成如下的定積分形式：</p><p>　　式中 ------------阻力干擾臂函數(shù)或干擾函數(shù)，</p><p>　　； （3-7）</p><p>　　------------興波阻力函數(shù)，即</p><p>　　將（3-6）代入上式可得：</p><p>&l

67、t;b>　　（3-8）</b></p><p>　　圖3.1 變量與波向角值的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　根據(jù)興波阻力理論可知，對(duì)于的波為散波，由于波向角以上的散波對(duì)興波阻力的貢獻(xiàn)已經(jīng)微乎其微，因此（3-1）式的積分上限可不必取為，實(shí)取將足以計(jì)及對(duì)阻力有效的基元波。</p><p>　　蘭金體波幅函數(shù)的表達(dá)式與其坐標(biāo)原點(diǎn)的位置有關(guān)。對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)

68、在主體船舯，則主體的蘭金體波幅函數(shù)僅具有正弦部分</p><p><b>　　(3-9)</b></p><p>　　式中，為主體無(wú)因次源匯的強(qiáng)度，即；</p><p><b>　　為主體源匯浸深；</b></p><p><b>　　為主體源匯的距離。</b></p&g

69、t;<p>　　由于f(u)和g(u)在區(qū)間[0,4]上有界可積，且f(u)在區(qū)間[0,4]內(nèi)不變號(hào)，滿足積分中值定理的條件，則在區(qū)間內(nèi)[0,4]至少存在一個(gè)數(shù)u0，使得</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　即令</b></p><p><b>　?。?-1

70、1）</b></p><p>　　以后所有的計(jì)算中，都圍繞式（3-11）進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　4.分析計(jì)算</b></p><p>　　4.1 蘭金體理論四體船波幅函數(shù)分析</p><p>　　蘭金體的源匯強(qiáng)度與其所替代的片體之排水容積成正比，即MM∝，M0∝，則</p>&l

71、t;p>　　“蘭金體”的理論波幅函數(shù)式（3-9）中取單位源強(qiáng)（m=1），源匯的間距L決定波阻曲線上的峰谷點(diǎn)位置。由于本次論文研究的是并列四體船，因此取st=0。</p><p><b>　　4.2 實(shí)例計(jì)算</b></p><p>　　4.2.1 當(dāng)船舶長(zhǎng)度為48m片體間距為4.5m時(shí)的實(shí)例計(jì)算</p><p>　　接下來(lái)，先討論下在高速

72、Fr=1.0到低俗Fr=0.3的情況下的波幅函數(shù)情況，由式（3-8）可知，要求出并列四體船的興波干擾因子時(shí)，我們需要先求出波幅函數(shù)，從而求出并列四體船的興波阻力因子。所以，先求出，隨著的變化而變化。</p><p>　　在求時(shí)，我先求得式(3-9)，隨后，再將其平方得到，在求式(3-9)時(shí)，我將其分為四個(gè)部分輸入Excel表格中，從而相乘得到它們的值，由于其中的u是變量，所以，得利用面積相加的方法來(lái)得到總值。船體

73、的主尺度如下表：</p><p>　　表4.1 船舶主尺度</p><p>　　具體操作過(guò)程見(jiàn)下圖（為Fr=1的數(shù)據(jù)）：</p><p>　　圖1 Excel操作界面</p><p>　　不同傅汝德數(shù)下的“蘭金體”波幅函數(shù)可用上述表格中的公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出的數(shù)據(jù)可以用Excel來(lái)進(jìn)行繪圖，從而得到不同傅汝德數(shù)下的波幅函數(shù)，見(jiàn)圖4.4.1到

74、圖4.1.8。</p><p>　　圖4.1.1 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖4.1.2 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖4.1.3 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖4.1.4 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖4.1.5 Rankine體波幅

75、函數(shù)</p><p>　　圖4.1.6 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖4.1.7 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖4.1.8 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　計(jì)算完波幅函數(shù)后，根據(jù)（3-7）（3-8）（3-11）三個(gè)式子，計(jì)算出并列四體船的興波干擾因子，將并列四體船的坐標(biāo)系圖中的四個(gè)片體分

76、別設(shè)為片體1、2、3、4，計(jì)算并列四體船中，任意兩個(gè)不同片體間距間的興波干擾因子。Excel表中的具體操作過(guò)程見(jiàn)下圖：</p><p><b>　　的最終結(jié)果圖為：</b></p><p>　　片體1、2之間的興波干擾因子：</p><p>　　圖4.1.9 興波干擾因子</p><p>　　片體1、3間的興波干擾因子：

77、</p><p>　　圖4.1.10 興波干擾因子</p><p>　　片體1、4間的興波干擾因子：</p><p>　　圖4.1.10 興波干擾因子</p><p>　　各組興波干擾因子的對(duì)比圖：</p><p>　　圖4.1.10 興波干擾因子比對(duì)圖</p><p>　　4.2.2 當(dāng)船舶長(zhǎng)

78、度為48m片體間距為4m時(shí)的實(shí)例計(jì)算</p><p>　　當(dāng)片體間距為4時(shí)，并列四體“薄船”的基本數(shù)據(jù)見(jiàn)表4.2。</p><p>　　表4.2 船舶主尺度</p><p>　　同上可得，片體1、2間的興波干擾因子：</p><p>　　圖4.2.1 興波干擾因子</p><p>　　片體1、3間的興波干擾因子：<

79、;/p><p>　　圖4.2.2 興波干擾因子</p><p>　　片體1、4間的興波干擾因子：</p><p>　　圖4.2.3 興波干擾因子</p><p>　　各組興波干擾因子的對(duì)比圖：</p><p>　　圖4.2.4 興波干擾因子對(duì)比圖</p><p>　　4.2.3 當(dāng)船舶長(zhǎng)度為96m片

80、體間距為9m的實(shí)例計(jì)算</p><p><b>　　船舶主尺度見(jiàn)下表：</b></p><p>　　表4.3 船舶主尺度</p><p>　　計(jì)算步驟和上述的計(jì)算實(shí)例一樣，先算，波幅函數(shù)的圖標(biāo)如下：</p><p>　　圖1.1 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖1.2 Rankin

81、e體波幅函數(shù) </p><p>　　圖1.3 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖1.4 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖1.5 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖1.6 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　圖1.7 Rankine體波幅函數(shù)</p>&

82、lt;p>　　圖1.8 Rankine體波幅函數(shù)</p><p>　　求得波幅函數(shù)后，同上可得，片體1、2間的興波干擾因子：</p><p>　　圖1.9 興波干擾因子</p><p>　　片體1、3間的興波干擾因子：</p><p>　　圖1.10 興波干擾因子</p><p>　　片體1、4間的興波干擾因子：

83、</p><p>　　圖1.11 興波干擾因子</p><p>　　各組興波干擾因子的比對(duì)圖：</p><p>　　圖1.12 興波干擾因子比對(duì)圖</p><p>　　4.2.4 當(dāng)船舶長(zhǎng)度為96m片體間距為8m的實(shí)例計(jì)算</p><p>　　船舶的主尺度如下表：</p><p>　　表4.4

84、船舶主尺度</p><p>　　同上可得，片體1、2間的興波干擾因子：</p><p>　　圖2.1 興波干擾因子</p><p>　　片體1、3間的興波干擾因子：</p><p>　　圖2.2 興波干擾因子</p><p>　　片體1、4間的興波干擾因子：</p><p>　　圖2.3 興波干

85、擾因子</p><p>　　各組興波干擾因子的對(duì)比圖：</p><p>　　圖2.3 興波干擾因子比對(duì)圖</p><p>　　4.2.4 當(dāng)船舶長(zhǎng)度為300m片體間距為23.6m的實(shí)例計(jì)算</p><p><b>　　船舶主尺度表如下：</b></p><p>　　片體1、2間的興波干擾因子：&l

86、t;/p><p>　　圖3.1 興波干擾因子</p><p>　　片體1、3間的興波干擾因子：</p><p>　　圖3.2 興波干擾因子</p><p>　　片體1、4間的興波干擾因子：</p><p>　　圖3.3 興波干擾因子</p><p>　　各組興波干擾因子比對(duì)圖：</p>

87、<p>　　圖3.4 興波干擾因子</p><p>　　下面，我們來(lái)比較下，不同船長(zhǎng)下的1、2和1、3和1、4三種情況下的比對(duì)圖：</p><p>　　圖3.5 不同船長(zhǎng)同位置片體興波干擾比對(duì)圖</p><p>　　圖3.6 不同船長(zhǎng)同位置片體興波干擾比對(duì)圖</p><p>　　圖3.7 不同船長(zhǎng)同位置片體興波干擾比對(duì)圖</

88、p><p><b>　　小結(jié)：</b></p><p>　　1、經(jīng)過(guò)本次的論文寫(xiě)作計(jì)算，讓我知道了真正要做一些東西的難度，雖然我只是算了最淺顯的興波干擾因子，但是其中也碰到了許多自己不能解決的東西，多虧了李廣年老師以及各位同學(xué)的幫忙，才能順利完成。</p><p>　　2、“蘭金體”波幅函數(shù)能代替較為復(fù)雜的船型波幅函數(shù)，是一種能解決復(fù)雜的興波阻力計(jì)

89、算的方法。</p><p>　　3、本文只論述了小水線面四體船的興波干擾因子的計(jì)算，對(duì)小水線面四體船在不同航速情況下的興波干擾因子做了計(jì)算。</p><p>　　4、本文計(jì)算了幾組興波干擾因子，由上述幾組不同船型的興波干擾因子可知，片體間距較大的船型，興波干擾因子整體低于片體間距較小的船型，并且，船長(zhǎng)較長(zhǎng)的船舶的興波干擾因子比船長(zhǎng)較小的船舶的興波干擾因子要大，同時(shí)，由最后三幅比對(duì)圖可看出，

90、片體間距對(duì)興波干擾因子的影響要大于船廠對(duì)興波干擾因子的影響。</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　本文從高速“薄船”的概念開(kāi)始著手，系統(tǒng)地回顧了船舶阻力的組成成分、船舶阻力預(yù)報(bào)方法、船型優(yōu)化、興波阻力理論等知識(shí)。</p><p>　　計(jì)算時(shí)，基于興波阻力的“薄船”理論，用“蘭金體”波幅函數(shù)代替實(shí)際船型的波幅函數(shù)，從而

91、確定了興波阻力因子。在計(jì)算興波阻力干擾因子的過(guò)程中，用了Excel表格進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算時(shí)，由于對(duì)微積分函數(shù)如何在Excel中運(yùn)用不是很熟悉，一開(kāi)始不知道如何下手。到最后才知道，要用疊加法進(jìn)行計(jì)算，從而得出結(jié)論。</p><p>　　具體計(jì)算時(shí)，取48m、96m以及300.8m三種船長(zhǎng)的船舶（其中48m和96m還計(jì)算了不同片體的興波干擾因子），計(jì)算三種船長(zhǎng)的船型在不同F(xiàn)r的興波阻力干擾因子。</p>

92、<p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] Amedeo Migali, Salvatore Miranda, Claudio Pensa.. Expermiental study on the efficiency of trimaran configuration for high-speed very large ships[C]// FAST 200

93、1: 4th- 6th September 2001, Southampton, UK, 2001.</p><p>　　[2] Insel M, Molland A F. An investigation into the resistance components of high speed displacement catamarans[Z].1991 The Royal Institution of Na

94、val Architects, Transactions, 1991. 1- 11.</p><p>　　[3]應(yīng)也炬.船舶快速性[M].北京:人民交通出版社,2007.</p><p>　　[4]張舒. 船舶阻力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)估模塊及主尺度選優(yōu)模塊研究[D].華中科技大學(xué),2009.</p><p>　　[5]葉恒奎.用tent函數(shù)計(jì)算興波阻力及優(yōu)化船型問(wèn)題[J]

95、.中國(guó)造船,1985,67(12):67～70.</p><p>　　[6]潘中慶,蔡榮泉,都紹裘等.應(yīng)用Mathieu函數(shù)改進(jìn)船型[J].中國(guó)造船1989,21(3):12～16.</p><p>　　[7]趙連恩,王偉,王立軍.預(yù)報(bào)現(xiàn)代高速排水型船舶阻力性能的新型方尾圖譜[J].船舶力學(xué),2006,10(2):8-14.</p><p>　　[8]仲晨華，王志國(guó)

96、，殷沐德.艦船消防淺析[J].海軍裝備，2001，（8）：50-51.</p><p>　　[9]王志國(guó)，殷沐德，張繼明.艦船結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)淺析[J].武漢造船，2001，（1）：26-27.</p><p>　　[10]簡(jiǎn)學(xué)明.現(xiàn)代船舶消防[M].廣西：廣西科學(xué)技術(shù)出版社，1992.</p><p>　　[11]應(yīng)業(yè)炬， 趙連恩.用Rankine波幅函數(shù)預(yù)報(bào)高速三體

97、/五體船主體與側(cè)體的興波阻力干擾[J].船舶力學(xué),2008,8.</p><p>　　[12]方斌，高霄鵬，董祖舜.小水線面四體船的阻力特點(diǎn)分析.海洋工程大學(xué)，2003,2.</p><p><b>　　附表一：外文原文</b></p><p>　　Powering Performance of a High-Speed Shallow-Wat

98、er Craft</p><p>　　HE Shu-Long，XING Sheng-de，HE Chun-rang</p><p>　　(ChinaShip Scientific Research Center, Wnxi 214082, China)</p><p>　　Abstract: Hull form of a high-speed shallow-wat

99、er craft used in fresh water is presented in this paper.Model tests for this hull lines are conducted at different water depth in towing tank,and the effect of shallow water on craft performance is investigated.Test resa

100、lts show that powering performance of this craft is superior to other representative planning boat,no matter in deep or shallow water.Concept of double-inlet water-jet system is designed with one inlet in side and the ot

101、her in bottom</p><p>　　Key words: shallow water; high-speed craft; water一et system; double-inlet.</p><p>　　CLC number: U661.31 Document code: A</p><p>　　Introduction</p>&l

102、t;p>　　Water depth of inland-rivers is different, many of existing high-speed craft can run only in deep water. When the water depth is smaller than double drafts of the craft, or even near the draft, the hydrodynamic

103、performance of the craft will degrade very much and the craft even can not run. The maim reason is that in shallow water,the high speed craft may be adhere to the riverbed, and difficult to move,especially those equipped

104、 with water-jet propulsor;the sand on the bed may be indrafted into t</p><p>　　If a craft can run in deep water with high speed and run safely in shallow water,it will be widely used in fresh water and have

105、a great market. One type of high speed craft with small draft is developed based on the need mentioned above. This is also the o rigin of the high -speed shallow –water craft, which meaning is shown in Fig.l. </p>

106、<p>　　One hull form of high-speed shallow-water craft is designed, model test of this craft is carried out at different water depth in towing tank.Test results show that the hydrodynamic performance of this craft

107、is superior to other representative planning boat.To meet the need of running with high speed in deep water and safely run in shallow water, concept of double-in-let water-jet system is put forward here. Propulsor design

108、ed based on this idea will greatly reduce the probability of failure of </p><p>　　Design of the hull form</p><p>　　Design of the hull form includes the selection of the main parameters and desig

109、n of hull lines.</p><p>　　2.1 Main parameters</p><p>　　a. Displacement </p><p>　　To ensurethe wide application and high reliability of this craft, twin-engine and twin-pump are ado

110、pted.The cruising range of this craft should be more than 200km.Accordin to these limitations, the displacement of the craft is determined as =10t.</p><p><b>　　b. Speed</b></p><p>