基于零兴波理论的非常规小水线面双体船设计

基于零兴波阻力理论,提出了一种非常规的S曲线形小水线面双体船(SWATH),其片体关于船中对称,单片体有一定艏向偏角.基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程黏流理论对设计进行求解验证,给出了设计的非常规SWATH静水中阻力性能.与常规带有鱼雷体状潜体的SWATH相比,设计的S形非常规SWATH不仅在低航速下(弗劳德数Fr=0.3)具有较低的阻力,在高速下(Fr≥0.8)也具有绝对的低阻优势.     

小水线面双体船结构疲劳评估方法研究

针对小水线面双体船的结构疲劳问题,建立某小水线面双体船的全船有限元模型,并分别采用中国船级社给出的简化方法和谱分析法对典型结构细节进行疲劳强度评估.结果表明：小水线面双体船的支柱结构的疲劳问题较为突出,简化方法可以忽略迎浪和斜浪对累积损伤的贡献;谱分析方法可考虑实际海况下的疲劳寿命,相比于简化方法更加合理.     

小水线面船约束模水动力试验

从受力分析出发，做了5种小水线面双体船约束模型水动力试验，并与拖曳船模试验结果作比较，两者之间有较好的一致性。根据试验结果，分析了在约束情况下的小水线面双体船的水动力特性，认为约束船模试验是以船舶水动力特点去研究中低速下小水线面双体船的航行姿态和稳定性能的一种有效手段。并可为小水线面双体船的3维流体力学理论计算、性能预报模型提供验证、修正基础依据。     

小水线面双体船阻力理论预报

本文讨论单支柱片体小水线面双体船阻力的理论计算方法．应用线性兴波阻力理 论和薄边界层理论计算兴波阻力和粘性阻力，并提出改进的计算方法。对两艘船模的 阻力计算结果与验结果作了比较，证明用理论方法预报小水线面双体船的阻力可达到 满意的精度。     

小水线面三体船阻力试验研究

提出了一种阻力性能优良、船长排水量系数小的高速小水线面三体船型。对这种船型进行了2种主体型线、9种侧体布局的阻力试验，分析研究了阻力性能，讨论了船长排水量系数和侧体布局对阻力性能的影响。并给出了与细长型三体船阻力试验的对比结果。     

单体小水线面水翼复合型高速船船型研究

提出了一型采用非自控组合水翼系统的单体小水线面水翼复合型高速船方案,并对其进行了阻力、横稳性以及运动稳定性的理论分析.提出了一套该船型翼航状态的阻力、横稳性计算和运动稳定性判别的方法,同时进行了相应的模型试验.结果表明,理论计算和模型试验结果具有良好的一致性,新船型是可以成立的.     

基于移动脉动源格林函数的小水线面双体船耐波性频域计算

基于三维移动脉动(3DTP)源格林函数,针对安装稳定鳍的小水线面双体船(SWATH),计入两片体之间的水动力干扰、黏性和稳定鳍的影响,建立了SWATH耐波性频域计算方法.通过与SWATH试验模型(SWATH-M)的试验结果对比,验证了计算方法的可靠性,进而研究了航速对SWATH-M耐波性的影响,并分析了黏性和稳定鳍对SWATH-M整船所受水动力的贡献.结果表明,基于3DTP的船体运动计算结果与试验结果吻合良好.船体的运动响应算子随波长变化呈现出双极值.随着航速提高,短波共振区附近的运动响应算子极值增大,而长波共振区附近的运动响应算子极值降低.黏性和稳定鳍对阻尼系数的影响主要体现在垂荡-垂荡阻尼系数和纵摇-纵摇阻尼系数上,对波浪干扰力的影响主要体现在垂荡力虚部和纵摇力矩实部.     

船舶耐波性理论在航海中应用的探讨

对半个世纪以来，船舶耐波性理论的发展以及在造船中的应用作了概括地回顾，并对该理论应用于航海技术作了探讨，这将对航海技术的发展提供有价值的参考。     

新概念潜浮平台自航模操控系统设计

介绍了所设计的自航模操控系统的硬、软件设计.其中:岸上和自航模间采用上、下位机控制体系,利用无线局域网在上、下位机间进行通信;伺服及执行机构采用成熟的可编程元件,并配备多种运动和位置传感器及报警设备;采用基于Matlab的混合编程技术编写操控软件.结果表明,所设计的自航模可以减小其硬、软件开发的工作量并提高系统的可靠性.系统的开环实验表明,该系统操作便捷、功能丰富且扩展性强,能够反映新概念潜浮平台的操纵性.     

线面投影分析与计算机造型设计

不同形状的物体，其二视图可能相同，即二视图不能唯一确定一个物体的形状。这就意味着，根据二视图，可想象出多个不同形状的物体。但是，想像是抽象的思维活动，很难把符合二视图的所有不同形状的物体全部想像出来。本文通过线面投影分析的逻辑推理可求出所有可能的第三视图，并且可以通过计算机完成其造型设计。     

基于参数化子模型的小水线面双体船结构优化

针对小水线面双体船连接桥局部结构应力水平高、屈服强度难以满足的问题,研究基于某SWATH船整船有限元结构强度,运用子模型法对SWATH船舷台与支柱体连接处过渡结构的细网格模型进行有限元计算.结合有限元分析软件ANSYS及其参数化编译语言APDL建立该关键部位局部结构的参数化子模型,通过ANSYS的优化设计模块及优化算法进行优化设计,提出了基于参数化子模型的小水线面双体船结构优化方法.算例结果表明:该方法能够在满足结构强度细网格屈服衡准的情况下,降低SWATH船舷台与支柱体连接处的结构质量8.3%,并提出相应的结构改进方案,为同类型船舶结构的应力分析及结构设计提供参考.     

基于自抗扰控制的SWATH船纵向运动控制

针对具有非线性、强耦合性及参数不确定性的小水线面双体船(small water-plane area twin hull,SWATH)纵向运动多变量控制系统,采用自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)多变量解耦控制方法设计鲁棒镇定控制器.ADRC主要特点是实时估计对象模型摄动和外扰的总和作用量,并在控制回路中加以补偿,实现对象的实时动态反馈线性化.建立了某型号SWATH纵向运动ADRC多变量解耦控制系统,并与线性二次型调节器控制效果进行比较.数值仿真表明,该控制器对模型的不确定性和外部扰动具有较好的鲁棒性和适应能力.     

斜支柱小水线面双体船水动力性能的数值研究

基于三维势流理论并考虑黏性阻尼,计算某斜支柱小水线面双体(I-SWATH)船在波浪中的运动响应.与常规直支柱小水线面双体船和代尔夫特372双体船进行对比,I-SWATH船具有更好的耐波性能.以此为基础,充分考虑黏性条件,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程并结合重叠网格方法,进一步研究该I-SWATH船在静水及规则波中的阻力性能及运动响应.计算结果表明:I-SWATH船存在波浪增阻为负值的情况,并获得了在某种程度上倾斜支柱能够利用波浪能量的结论.     

加装半潜附体穿浪双体船模型试验研究

提出应用减纵摇组合附体技术在穿浪双体船两片体艏底部分别加装一减纵摇组合附体,以改善其耐波性.针对原船型和改装后的复合船型开展了水池模型试验研究,试验内容包括静水阻力试验、规则波试验和不规则波试验,模型试验结果表明:加装组合附体船比原船静水阻力增加4％左右,且甲板上浪频率大幅降低,有效改善了原船的耐波性能.     

浸深对高速斜支柱小水线面双体船阻力的影响

以DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)公开的Suboff潜艇模型作为鱼雷体并以NACA(National Advisory Committee for Aeronautics)翼型生成支柱构建了一艘斜支柱小水线面双体船.以此为基础,考虑黏性,通过求解RANS方程,系统地和针对性地研究了浸深分别对高速斜支柱小水线面双体船鱼雷体和整船阻力的影响,揭示了不同航速下各阻力成分与浸深之间的关系.通过研究发现:浸深对高速斜支柱小水线面双体船阻力影响显著,航速越高,浸深对整船阻力的影响越显著;虽然在近水面由于兴波的存在,鱼雷体阻力随浸深的减小而增大,但是整船阻力还是随着浸深的减小而减小.     

单体小水线面水翼复合型高速船翼航阻力计算方法

对单体小水线面水翼复合型高速船的阻力计算原理进行了分析,在线性兴波理论的基础上,讨论了ＨＹＳＷＡＳ翼航状态兴波阻力的理论计算问题,同时也给出了该船型粘性阻力、水翼阻力、喷溅阻力以及空气阻力的计算公式,形成了一套较完善的ＨＹＳＷＡＳ翼航状态阻力计算方法。该方法计算结果可靠,可作为初步设计阶段估算阻力和主机功率之用,也为该船型的研究和设计提供重要依据。     

小水线面双体(SWATH)船纵向运动的控制

本文讨论了ＳＷＡＴＨ船静水中纵向运动稳定性和其在波浪上纵向运动消减的最 优控制问题。计算结果表明，设置两对一定面积的稳定鳍并对其加以特定规律的控 制，能达到保证ＳＷＡＴＨ船在静水中的纵向运动稳定和消减波浪中运动的目的。本 文方法可供设计参考使用。     

渤海湾客滚船大风浪中航行的耐波性指标分析

对渤海湾客滚船大风浪中航行的耐波性指标进行分析,利用粗糙集理论对其进行数据挖掘,得出各耐波性指标与渤海湾客滚船大风浪中航行安全的影响关系.研究结果可为渤海湾客滚船驾驶人员在大风浪天气下的船舶操纵提供参考.