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文檔簡介
1、本文在前人研究小水線面雙體船和水翼艇的基礎上,結合國外關于復合船型最新的研究進展,主要進行了以下幾方面的工作: (1).HYSWATH船型設計研究?;谇斜妊┓蚨囗検?,從HYSWATH主體及支柱的幾何特征出發(fā),提出一種生成支柱水線和主體橫剖面面積曲線的簡單方法,并設計了靜排水量為400噸的HYSWATH水下型線。同時,通過統(tǒng)計分析國內外建造和設計的多艘小水線面雙體船的資料,確定主要尺度參數(shù)之間的關系,提高了本方法的實用性和型線生
2、成效率。 (2).HYSWATH阻力性能研究。分析雙體小水線面水翼復合型高速船(HYSWATH)的阻力變化規(guī)律,給出此船型各阻力成分的計算公式,并在此基礎上討論HYSWATH處于翼航狀態(tài)時吃水和縱傾角的計算方法,形成了計算HYSWATH翼航狀態(tài)阻力的方法。為驗證本文提出的阻力計算方法的正確性,調整升力與浮力比為零,計算HYSWATH的興波阻力,與SWATH模型剩余阻力試驗結果進行比較,并將總阻力的理論計算結果與HYSWATH模型
3、試驗結果進行比較。同時討論了升力浮力比、水翼攻角、水翼設置位置和船體重心位置等參數(shù)對HYSWATH阻力性能的影響。 (3).HYSWATH耐波性理論計算方法的初步探討。在以前研究的基礎上,討論了兩種方法——切片理論和高速細長體理論在HYSWATH耐波性理論計算中的應用。HYSWATH船體片體是典型的細長體,可以采用切片理論計算耐波性能的計算,由于HYSWATH片體的特殊形狀,還特別討論了水的粘性作用對運動方程中水動力系數(shù)的影響,
4、以及水翼在HYSWATH運動性能中的作用。由于切片理論采用了低速的假設,在航速較高時,船舶運動響應的計算結果與模型試驗出入較大,為了體現(xiàn)船舶水動力計算的航速效應,文中引入高速細長體理論,該理論采用二維勢流理論求解流場,同時保留了三維有航速的自由面條件,特別適合高航速下的船舶運動。文中比較了兩種方法得出的結果的差異,試著分析了考慮航速效應后,自由面條件對計算結果的影響。 (4).HYSWATH運動穩(wěn)定性研究。隨著航速的增加,Mun
5、k力矩的迅速增大是HYSWATH縱向運動失穩(wěn)的主要原因。HYSWATH在翼航狀態(tài)航行時,隨著航速的增加吃水減小,翼航排水體積減小,一方面使垂蕩運動附加質量減小,因此Munk力矩的增加沒有SWATH那么快,有利于HYSWATH縱向運動的穩(wěn)定性,但另一方面又使船體的恢復力矩減小,是不利于HYSWATH縱向運動穩(wěn)定性的。 報告在HYSWATH的運動穩(wěn)定性方面主要研究了以下幾個問題:a.針對HYSWATH小擾動縱向運動方程,推導了穩(wěn)定性
6、特征方程及各項系數(shù),并且結合HYSWATH的運動及幾何特征和理論計算結果,進行了HYSWATH縱向穩(wěn)定性判據的簡化。b,計算分析了前后水翼面積比和船體重心高度的變化對縱向運動穩(wěn)定性的影響。c.通過船模試驗驗證了理論計算方法的準確性,從理論和試驗兩方面證明了HYSWATH在高速航區(qū)的運動是穩(wěn)定的。 (5).HYSWATH模型試驗研究。 報告對一型采用非自控組合水翼系統(tǒng)的HYSWATH-400方案的1:20模型進行了阻力、耐
7、波性和運動穩(wěn)定性三方面的試驗研究工作,整個試驗過程,測量并分析了船模阻力、吃水、縱傾角以及船舶運動穩(wěn)定性隨航速、水翼位置和攻角的變化,還測量并分析了迎浪航行時HYSWATH模型縱搖和升沉的頻率響應函數(shù)。試驗結果表明HYSWATH模型具有很好的耐波性,穩(wěn)定性和阻力性能。 a.前水翼的位置前移和變化攻角對HYSWATH的阻力性能和船模進入翼航狀態(tài)的速度影向很大,并能改善過渡狀態(tài)時船舶的阻力性能; b.HYSWATH模型在體航
8、、過渡和翼航等不同航行狀態(tài)時的縱傾角都比較小,這說明非自控組合水翼系統(tǒng)可以保證HYSWATH船型在整個航行過程的浮態(tài); c.迎浪航行時,HYSWATH表現(xiàn)出了很好的耐波性,整個波長范圍內,垂蕩響應不超過1.2,縱搖響應不大于0.4; d.篼航過程中,無論是小擾動還是人為的大擾動,HYSWATH都具有很好的位置穩(wěn)定性。 理論計算和模型試驗都表明,文中提出的HYSWATH是具有優(yōu)良運動性能的高速新船型,報告的研究工作
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