1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)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(yù)報(bào)</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(jìn)兩方面。研究船舶航行中的

2、阻力問題對(duì)改善船舶快速性具有重大作用。經(jīng)過多年的發(fā)展，關(guān)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(zhǔn)確性越來越高，其對(duì)船舶設(shè)計(jì)和建造的貢獻(xiàn)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(gè)問題，為了研究的方便，人們對(duì)船舶的阻力進(jìn)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(duì)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(shè)計(jì)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(duì)船型的變化相當(dāng)敏感，如適當(dāng)?shù)男薷拇w型線，可使興波阻力顯著降低。因此，用理論的、實(shí)驗(yàn)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(shí),由于船體掀起波浪,即船行波，產(chǎn)生與船舶前進(jìn)方向相反的阻力,這就是興波阻力，船舶行駛時(shí)，船首

4、對(duì)水施加壓力，把水劈開而前進(jìn)，于是就激起了一組隨船前進(jìn)的波浪，這就是首波。船尾在前進(jìn)時(shí)，水中留出了一個(gè)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(shí),船體興起了首波和尾波,需要能量，形成了興波阻力。因?yàn)樗怯捎谒膲毫ψ兓鸬?，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(gè)關(guān)系是很有價(jià)值的.從理論上講，當(dāng)速度趨于零時(shí)，通常在有限速度下預(yù)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(xué)解在速度趨于零時(shí)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(duì)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(gè)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(guān)注和研究的熱點(diǎn)之一, 而且從概念研究階段已進(jìn)入到實(shí)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(shí)船或?qū)嶒?yàn), 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。高速船的興波阻力是阻力中的主要成分, 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[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(yīng)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(dǎo)致的復(fù)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(dāng)有限的.減小阻力并提高快速性的另一個(gè)有效途徑是采用多體船方案,20世紀(jì)90年代洛克希德·馬丁公司導(dǎo)彈與空間技術(shù)分公司(LMSC)推出的小水線面四體船“SLICE”號(hào)就是其代表作之一[6] 。正因?yàn)榇暗拇蟀l(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(yù)報(bào)。而對(duì)于這一類研究，我們基本上都是采用船舶模型試驗(yàn)來完成。</p><p>　　從目前發(fā)表的關(guān)于SWATH阻力性能研究的文獻(xiàn)來看,研究對(duì)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?cè)谶M(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，也可以對(duì)這種方法來進(jìn)行借鑒。在翻閱了部分的文獻(xiàn)和書籍后, 用薄船理論計(jì)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(jiǎn)便、可行的方法[8] 。</p><p>　　合理的船型設(shè)計(jì)可以顯著地減小阻力，提高航速，節(jié)約成本。而船型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一是其水動(dòng)力性能(快速性、耐波性和操縱性)的預(yù)報(bào)。而其阻力預(yù)報(bào)是其水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)的重要內(nèi)容。它為尋求設(shè)計(jì)低阻力優(yōu)良船型以及決定主機(jī)功率、設(shè)計(jì)推進(jìn)器等提供依據(jù)。因此，尋找可靠、準(zhǔn)確的船舶阻力預(yù)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(yù)估方法建立基于阻力預(yù)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(guó)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(guó)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(tuán)按美國(guó)海軍研究署(ONR)的先進(jìn)技術(shù)演示開發(fā)計(jì)劃(ATD)和投資，從1993年起開始了研究設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)工作，其試制建造工作則由夏威夷太平洋海事服務(wù)公司承擔(dān)，并與1994年末在其珍珠港船廠41號(hào)船臺(tái)上開工建造，兩個(gè)公司簽訂了合作協(xié)議。因?yàn)樘窖蠛Ｊ路?wù)公司下屬的納夫臺(tái)克船舶公司曾于1990年和1993年先后完成設(shè)計(jì)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(yíng)運(yùn)，分別被命名為“納夫臺(tái)克-1&quo

12、t;號(hào)和“納夫臺(tái)克-2"號(hào)，分別為載430客，18節(jié)，43.0米長(zhǎng)和載150客，23節(jié)，25米長(zhǎng)的船，該公司成為美國(guó)著名的小水線面船的開發(fā)研制單位。在參予“司萊斯"號(hào)合作設(shè)計(jì)建造中充分發(fā)揮了其太平洋海事服務(wù)公司設(shè)計(jì)、建造、營(yíng)運(yùn)統(tǒng)籌的小水線面船舶專業(yè)技術(shù)特長(zhǎng)。根據(jù)小水線面船在軍用和民用方面都可能有廣泛的應(yīng)用，兩個(gè)公司協(xié)議中曾明確洛克希德?馬丁集團(tuán)保有軍用和政府公務(wù)用船的市場(chǎng)，而太平洋海事公司則保有商船經(jīng)營(yíng)權(quán)。該船開發(fā)總

13、投資約為1430-1450萬美元。美國(guó)有關(guān)媒介認(rèn)為，比起其它國(guó)防上億美元的投資項(xiàng)目，這個(gè)千萬級(jí)美元的投資是有限的，卻獲得軍民共享的技術(shù)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(cuò)列四體薄船興波阻力的表達(dá)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(zhǎng)的“薄船”，取其型值數(shù)據(jù)，代入到線性后的表達(dá)式，進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　?。?）對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(jìn)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(duì)這樣一種現(xiàn)在還鮮為人知的船體進(jìn)行了一定的了解，讓我知道了它的興波阻力是如何預(yù)算的。在對(duì)其計(jì)算的過程中，也讓我對(duì)高數(shù)進(jìn)行了一遍更深刻的理解，同時(shí)，也讓我對(duì)四體船有了一個(gè)更立體更直觀的認(rèn)識(shí)，也明白了為什么稱之為四體。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 潘倫勝;；莊業(yè)高； 低速船舶興波阻力的分析與計(jì)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(diǎn)分析 2003年 01期</p><p&