高性能船舶讲义
高性能船舶要点
高性能船舶知识概要1绪论1.1什么是高性能船舶？基于不同的流体动力原理，高性能船有不同的类型和船型，可以是排水量船型，还可以是流体动力船型，还可以是不同原理的混合船型。
不管是哪一种船型，它们的共同点是具有高水平的综合航海性能，以及具有完善的满足其主要使用要求的船舶功能。
这样的船舶统称为高性能船舶。
1.2高性能船的特点有哪些？航速高，优良的耐波性能，载运能力较大，经济性好，优美的造型和舒适的舱室空间环境。
1.3什么是傅氏数和容积傅氏数，引入傅氏数的目的是什么？船傅氏数就是傅汝德数，傅氏数（L为船的设计水线长），容积傅氏数（▽为排水体积）。
引入傅氏数的目的：表达船舶相对速度。
1.4航速对船舶首尾吃水的影响规律？（1）当Fr▽<1时，此时航速较低，流体动力所占的比重极小，船体基本上由静浮力支持，船体的航态与静浮时变化不大。
（2）1.0<Fr▽<3.0时，此时随着航速的提高，航态较静浮状态有明显的变化，船首上抬较大，船尾下沉明显，整个船体呈现明显的尾倾现象。
（3）Fr▽<3.0时，此时航速很高，船体吃水变化很大，而且整个船体被托起并在水面上滑行，仅有一小部分船体表面与水接触。
1.5根据流体动支持力的大小船舶运动可分为哪几种运动航态？根据流体动支持力的大小船舶运动可分为排水航行状态，过渡（或半滑行）状态和滑行状态1.6高性能船舶有哪几种类型？高性能船舶主要包括：小水线面双体船，穿浪双体船，滑行船，水翼艇，气垫船，地效翼船，高性能排水式单体船。
1.7高性能船舶航行性能有哪几种研究方法，这些方法的特点是什么？高性能船舶航行性能有三种研究方法：理论计算研究，模型试验研究，实船试验研究，特点如下：理论计算研究特点，高性能船舶是现代高科技应用和发展的产物。
在每种高性能新船型开发研制工作一开始，以船舶水动力学为基础的各种分析计算方法即被引用于性能研究工作，而且收到了比单体船性能研究中使用理论计算方法更好的效果。
船舶操纵性能强化课件优秀课件
4.1.2.3 船舶倒车冲程的经验数据
倒车冲程的统计大小
根据统计：
万吨级货船
6～8倍船长；
5万吨左右的船 8～10船长；
10万吨的船
10～13倍船长；
Hale Waihona Puke 5～20万吨级船 13～16倍船长。
4.1.2.4 影响冲程的因素
影响紧急停船距离的因素主要有： 1) 船型、船舶排水量 2) 船速的平方 3) 主机倒车功率、转速和换向时间 4) 推进器种类 5) 船体的污底程度 外界条件（风流、水深等）
4.1.1.2 测速的条件
船舶测速应以稳定转速船速并在在深水域和专用测 速水域,船舶测速时通常需测定满载、合理压载等常 用吃水条件，前进一、前进二、前进三。
在水深足够时，尽量选择风、浪、流的影响较小时 进行测速,无风、浪、流的影响时，船舶测速（对一 种装载状态和一种主机转速）通常需要进行一个往 返
船舶测速时如果有风流影响，为减小误差，应往返 多次测速并求平均速度
有不均匀流影响时，船舶测速（对一种装载状态和 一种主机转速）通常需要进行4次
仅有均匀流影响时，船舶测速（对一种装载状态和 一种主机转速）通常需要进行 3次.
船舶测速时应沿与测速标方位垂直的航向行驶。
4.1.2 冲程的概念
停车冲程的含义： 以某一速度航行的船舶，从发出主机停
船舶操纵性能强化 课件
船舶操纵
1. 船舶操纵性能 2. 外界因素对操纵的影响 3. 系、离泊操纵 4. 应急反应
4 船舶操纵性能
4.1 船速与冲程 4.2 螺旋桨的偏转效应 4.3 旋回性及舵效 4.4 航向稳定性
4.1 船速与冲程 4.1.1 船速分类及测速
4.1.1.1 船速分类
高性能船舶船型介绍
高性能船舶船型介绍发布: 2010-3-11 18:07 | 作者: lowellzhu | 来源: 龙de船人[i=s] 本帖最后由lowellzhu 于2010-3-11 18:27 编辑接触高性能船舶时一直不太理解什么是高性能船以及高性能船舶船型的分类，经过翻阅各类书籍及论文，总结一下，供船人参考，并希望专业人士斧正！当前，高性能船舶的研发与推广应用备受国内外造船界的青睐，其船型更是国际著名学者机构研究的热点。
这类船舶种类繁多，新船型层出不穷，日新月异，在各类船舶中是新思想最丰富、最有创新、也最有活力的领域；其高航性、优良的耐波性、低物理场辐射特征、舒适安全性、良好的经济性等性能受到军事和民用领域的极大关注，拥有良好的发展前景依据支持船重的方式和作用原理的差异对高性能船舶船型进行分类，并分别介绍各类船型。
1高性能船舶的分类高性能船舶按其特性可分为气垫船，水翼船，小水线面双体船，多体船，地效翼船，高速单体船等各式各样的显著不同于常规船舶的船型。
而按照支承船重的方式和作用原理差异，把高性能船舶分为：浮力支承型、静态气垫升力支承型、动态升力支承型、复合型。
本文将按照后者分类方式分别对各种高性能船舶的船型进行介绍。
2船型介绍2.1浮力支承型1)高速深V型船船首部横剖面呈深V形，并突出到船体基线的下方，其V形断面比U形断面的船体可以更好的满足适航性的要求。
深V船型具有两种基本的舯剖面形式，即单折角线或双折角线（见下图）。
当要求设计艇有较大内部容积和较低的相对航行速度（低傅氏数）时采用双折线型，而单折角线型的艇则更适合于要求较低的排水量和较高的相对航行速度（较高傅氏数）的情况。
然而，对船舯剖面形式的选择不存在确定性的规则，因为其它的参数也起重要作用。
所以双折角线型也可以应用于快艇，反之亦然。
1.jpg2) 小水线面双体船小水线面双体船基本上由三大部分组成，即水下体(提供浮力)、桥体结构(生活与工作平台)、支柱(星双凸流线形截面，作为前二者之联结体)。
高性能船舶原理 第3章 单体船
回归分析法
阻力表达式的参数选取： 1 3 X , 排水体积长度系数（公认最重要的参数） L Z= , 滑行艇的静载荷系数 B3 U 2ie , 关于半进水角ie与艇前体的形状关系的参数 W= At , 尾板面积与中横剖面的比值 Am
（为了考虑尾板流动对阻力性能的影响） 排水量总阻力表达式： Rt A 1 A 2X A 4U A 5W A 6 XZ A 7 XU A 8 XW A 9 ZU 2 2 A A A24UW 2 A27WU 2 10 ZW A 15W 18 XW A 19 ZX A 1 ~ A 27 : 为方程式的各项系数，可通过查表求得。
0.552v 0.552v A7 A8 L L 2.升沉有义值：
2
L L A4 B T v L
1
A0 A1CW A2Cb A3 （2Z a） 0.3084 1 3 RYY A7 A5 LCB A6 L 3.功率增加的平均值
海水质量密度， 1.025 t
另一种修长度表示方法： “排水量长度系数”
3
m3
0.01L
二者关系为： 3 0.01L 0.01
1.025
3
排水体积长度系数
排水体积长度系数： 1 L L 1 3 C B d b •由上式可知，排水体积长度系数，综合了宽吃水比、长宽比 L 和方形系数Cb LBd
NPL型船系列图谱
英国高速圆舭艇《NPL系列》，涉及 船舶阻力性能、航行中的稳性、推进、 操纵性和耐波性等各个方面。 适用的航速范围和主要参数变化范围为： 长度弗劳德数：Fr 0.3 ~ 1.2 1.0 ~ 4.0 L 容积弗劳德数：Fr 0.5 ~ 3.3 相应速长比： 长宽比： L/B=3.33 ~ 7.5 宽吃水比：B / d 1.72 浮心位置：LCB=2% ~ 6.4% L(舯后) L 排水量长度系数： 1 4.47 ~ 8.3 3 VS
高性能船舶原理 第3章 单体船
Fr=1.3
方尾型船的水动力特点
• 在低速时，弗劳德系数小于0.45时，方尾船尾部 水流不能迅速脱离船体，会在船的尾部形成大量 漩涡。
方尾型船的水动力特点
• 当弗劳德系数大于0.45时，船尾部水流具有 足够动力克服粘性的影响，而脱离船体， 这种现象称为“水流突离现象”
船舶系数 对耐波性的影响
• 斯簧船舶试验结论：
•
1.船型系数对耐波性能的影响由
C W
Cb CVP
• 联系起来，显然采取较小的垂向棱形系数和较大
的方形系数可以获得较大水线面积系数，这有利
于增加船的摇荡阻尼，减小运动幅度。
• 2.B/d对运动的影响，处在较高速时，一般较弱。
• 3.实验表明，波浪中总功率的变化与在静水中的 变化趋势基本一致。
1.方形系数Cb 莫尔给出了水线面与方形系数间的关系：CW C 0.75Cb 并且由上面三式也可知，Cb对纵摇、升沉、功率都成正相关性。 2.斯簧在排水量不变的前提下，通过船模试验，研究Cb、L/B和L/d对 运动和加速度的影响。同样得出了与莫尔相同的结论，L/B对运动和加速度
影响不显著，L/d与一定范围内的Cb的增大会使纵摇和升沉运动改善。
船体棱形系数
船体棱形系数:C P
AM L
棱形系数反映船体水下形状尖瘦成度或排水容积相对船中的集
中与分散分布情况。
C 越大，则船体的排水容积越均匀，船首、尾也相对较丰满 P
船体修长度
船体修长度：
L
1
3
1 3
L 1 3
1.00083
L 1
3
也称“排水体积长
t m3
18几种高性能船舶
§1-8 几种高性能船舶
一、滑行艇
二、水翼艇
几种水翼示意图
图1-8-1 水翼艇
三、气垫船
1.全垫升式气垫船
ACV=air cushion vehicle (hovercraft)
全垫升式气垫船，气垫运输器，用空气动力机推进。
图1-8-2 全垫升式气垫船
2.侧壁式气垫船
SES=surface effect ship
侧壁式或侧体式，可用水推进器如螺旋桨或喷水
推进
图1-8-3 侧壁式气垫船
四、地效翼船
五、其它高性能船舶
其它高性能船舶包括有深V型舰船、多体船、小水线面双体船、穿浪船等。
图1-8-4 小水线面双体半潜船
复习思考题
1.船舶有哪些分类方法？
2.民用船舶主要包括哪些？各自的任务、特点是
什么？
3.军用舰艇主要包括哪些？它们的使命是什么？
主要战斗舰艇的主要武备是什么？
4.哪些是发展中的高速船艇？特点如何？
5.。
高性能船水动力原理与设计讲解
“高性能船水动力原理与设计”思考题及部分答案整理1. 何谓高性能船，其特点是什么？答：具有高水平的综合航海性能，以及具有完善的满足其使用要求的船舶功能，这样的船统称为高性能船舶。
特点：航速高；优良的耐波性能；载运能力较大；经济性好；优美的造型和舒适的舱室空间环境。
2. 高性能船的种类有哪些，其中哪些是排水型船？哪些是水动力支撑？哪些是空气动力支撑？答：小水线面双体船；滑行船；水翼艇；气垫船；地效翼船。
排水型：小水线面双体船；穿浪双体船。
水动力支持：水翼艇。
空气动力支持：气垫船；地效翼船。
3.船型和兴波阻力的关系？P9理论分析和实验表明，在固定的船体参数条件下，舶型的改变对兴波阻力的影响很显著,其中影响最大的是横剖面面积曲线形状，其次是肋骨线型。
船型设计的主要着眼点之一就在于寻求使兴波阻力最小的船型。
对于高性能船，兴波阻力与船体的线型密切相关，其线型设计需要能精确的计算其兴波阻力。
4. 线性兴波阻力理论在船型设计中的作用?当船型参数中船宽B与长度L之比和船宽B与吃水T之比都很小时，就称此船型为薄船，由薄船建立的兴波阻力理论称为薄船理论。
吃水与船长和吃水与船宽的比值都很小的船型称为扁船，由扁船所建立起来的兴波阻力理论称为扁船理论。
对普通的船来说，宽度和吃水与长度相比都很小的，可近似看成细长船；用细长船建立起来的兴波阻力理论称为细长船理论。
米切尔积分计算兴波阻力。
5.船型的概念，船型包含那些内容？P9所谓船型它包括两个方面的内容：一是表征船体形状的特征参数即尺度和系数二是船体形状即线型横剖面面积曲线形状(沿船长方向变化)肋骨线型首尾端轮廓线形状。
6. 随体积傅氏数变化，船舶的航态如何变化，如何划分三种典型航态？答：用体积傅氏数表征船舶的相对速度，船在航行时在垂直方向上的平衡关系为：1）排水航行状态:当0<Fr<1，流体动力占的比重极小，航态与静浮时变化不大，这一状态的船统称为排水型船。
2）过渡状态:当1<Fr<3，船首上抬较大，船尾下沉明显，船体明显尾倾，流体动力明显增大，垂向动力不可忽视，排水体积较静浮力时明显减小。
高性能船
高性能船舶------排水式高性能船舶浅谈高性能船是舰船中排水量相对较小而综合性能突出的船舶，从技术内涵来看，高性能船舶是指应用了某一或者几个流体力学支撑原理、航速高于常规船，而其综合航行性能优于常规船的船舶。
其优越的性能主要体现在：快速性、耐波性、操纵性、两栖性、浅吃水性、舒适性、极小物理场等，其中高速性能和优良的耐波性是高性能船的主要关注点，同时也是高性能船有别于其他常规船型的主要特点。
而高性能船舶中，排水式的高性能船主要是指体积傅汝德数在1.0和3.0之间，此时随着航速的提高，航态较静浮状态有明显的变化，船艏上抬较大，船尾下沉明显，整体船体呈现明显的尾倾现象。
在这种状态下，船体的流体动力较正常船舶的排水状态有明显地增大，在艇体垂向支持力中，升力L（公式：）所占的比重加大，而排水体积较正常的船舶静浮时排水体积小，是属于在传统排水型船舶与高性能滑行船舶之间的过渡型船舶，称为高性能排水式船舶。
目前高性能排水式船主要有高速深V船、高速圆舭型快艇、高速双体船、SWATH （小水线面双体船）、WPC（高速穿浪双体船）、和高速多体船等。
高性能排水式的船相比非排水式的高性能船舶（滑行艇、水翼艇、掠海地效应船、气垫船等）在发展上相对滞后，船型的提出也较非排水式的较晚，大约在上世纪七八十年代才陆续从新概念提出到实用发展的阶段过程，还有一个特点就是目前世界现有的排水式高性能船舶实船比非排水式的要少很多，船型的优化、减摇装置的发展、理论的进一步完善都处于发展当中，同时尽管发展的相对较晚，但是发展速度有目共睹，其中高速穿浪双体船的概念仅仅刚提出，在随后的十年当中发展迅猛，澳大利亚等国已把相对成熟的WPC技术应用到了大型船舶当中。
排水式高性能船舶发展之所以如此之快，受人瞩目是有其突出的几个特点的。
这些高性能船舶各具特色，各有优缺点。
如高速单体船的优点是船型、布置、建造等简单方便，在中速时有较高的升阻比，但缺点是在波浪中砰击大，垂向加速度高，稳性差，高速时升阻比小，甲板面积小等。
高性能船舶——精选推荐
⾼性能船舶题⽬：⾼速排⽔型船姓名：学号：摘要：船舶的阻⼒主要由粘性阻⼒和兴波阻⼒两部分组成。
对于给定航速，粘性阻⼒与船舶湿表⾯⾯积成正⽐，但船体湿表⾯⾯积受到设计⽤途和船型参数的限制不易改变或改变不⼤，⽽在⼀定的弗汝德数范围内，兴波阻⼒对船型的变化相当敏感，如适当的修改船体型线，可使兴波阻⼒显著降低m。
因此，⽤理论的、实验的以及计算的⼿段探讨兴波阻⼒的机理，预估实船的兴波阻⼒，并以此改造优良的船型，⼀直是船舶阻⼒和性能研究的中⼼的内容之⼀。
Abstract：The ship's resistance is mainly composed of viscous resistance and wave resistance of two parts. For a given speed, viscosity resistance is proportional to the ship wet surface area, but the ship wet surface area is limited to the design purpose and ship type parameter is not easy to change or change is not big, and within a certain range of the RuDe number, the wave-making resistance of ship form is quite sensitive, such as the appropriate modification hull lines, can significantly reduce the wave-making resistance m. , therefore, the use of theory, experiment and calculation method to explore the mechanism of the wave resistance, estimate the testing result of the wave resistance, and excellent form, has always been the center of the ship resistance and performance study of one of the content.背景：船舶的⼤型化、⾼速化是现代⽔路交通发展的趋势之⼀，这是运输业追求⾼效率的必然结果。
《高速艇性能》课件
稳定性与舒适性
稳定性
表示高速艇在各种航行条件下保持稳定的能 力。
稳定性与舒适性影响因素
艇体设计、材料选择、减震降噪技术等。
舒适性
表示高速艇在航行过程中乘员的舒适感受。
稳定性与舒适性要求
根据使用场景和乘员需求，选择具有良好稳 定性和舒适性的高速艇。
04
高速艇的推进系统
发动机类型与选择
汽油发动机
具有较高的功率和转速 ，适用于高速航行。
高速艇的应用场景
01
02
03
高速运输
高速艇在短途运输中具有 明显优势，能够快速地将 人员和货物送达目的地。
旅游观光
高速艇外观美观、速度快 ，适合用于旅游观光，提 供给游客更好的观赏体验 。
水上运动
高速艇也常用于水上运动 ，如冲浪、滑水、摩托艇 等，提供给运动爱好者更 好的体验。
02
高速艇的设计与制造
为了减轻重量，提高速度，高速艇的 材料选择还需考虑轻质化，如碳纤维 复合材料等。
耐腐蚀材料
由于高速艇长时间处于水环境中，因 此需要选择耐腐蚀的材料，如防锈铝 合金、防腐蚀涂料等。
高速艇的制造工艺
精密铸造
精密铸造是制造高速艇的重要工 艺之一，能够制造出高精度、高
质量的艇身部件。
焊接工艺
焊接工艺是连接艇身各部件的重 要手段，要求焊接质量高、强度
航程
航程
表示高速艇在满载情况下能够连续航行的最大距离。
影响因素
艇的油耗、推进系统效率、艇体阻力等。
航程考虑
在选择高速艇时，需根据使用需求和航线考虑合适的航程，确保满 足实际需求。
载客量
载客量
表示高速艇设计的最大乘员数量。
高性能船水动力原理与设计
高性能船水动力原理与设计
高性能船是指速度远高于传统船只的船只。
水动力原理是高性能船能够实现高速航行的关键。
高性能船的设计要求船体具备较小的水阻、较高的推进效率、较大的稳定性和控制性能。
水动力原理主要包括船体阻力和推进力。
船体阻力包括摩擦阻力和波浪阻力，推进力则由船舶引进装置提供。
高性能船的设计需要在降低船体阻力方面下足功夫。
船首处应设计成船头尖锐的形状，以使水流被分离，从而减少阻力。
船底和舵应当设计成光滑的曲面，以减少流体摩擦力。
另外，为了减少波浪阻力，应采用船体外形对称的设计。
推进力对高性能船的性能至关重要。
传统的轮式船舶引进装置效率较低，不能满足高性能船快速航行的要求。
因此，水动力推进装置的出现是提升高性能船性能的必然选择。
常见的水动力推进装置包括泵喷推进器、轴流泵、螺旋桨等。
其中，泵喷推进器效率高、推力大、噪音小，已经成为高性能船的主流引进装置。
高性能船的稳定性和控制性能也是设计中需要考虑的因素。
一般来说，高速船船体的纵向稳定性不如传统船只，因此需要采用船体减震、降低船体重心等措施来提升稳定性。
另外，高性能船舵和推进器的控制机构也要设计成高精度、高灵敏度的，为船员提供更快的控制响应，提高控制性能。
综上所述，水动力原理对高性能船的设计具有重要影响，优化船体形状、采用高效的水动力推进装置以及提升稳定性和控制性能等措施将为高性能船的实现提供有力的支持。
高性能船舶讲义
高性能船舶授课讲义周松辰编青岛科技大学-机电工程学院-船舶及海洋工程系目录1 跨越学习课程的门槛 (1)1.1 船舶快速性漫谈 (1)1.1.1 “高性能船舶理论”课程在专业体系中的定位 (1)1.1.2 傅汝德的贡献 (2)1.1.3 决定船舶速度的因素 (2)1.1.4 船舶舾装 (2)1.1.5 船舶推进器的发展 (2)1.1.6 水中航行器阻力描述 (3)1.1.7 船舶拖曳水池试验 (3)1.1.8 船模阻力试验 (4)1.1.9 实船阻力的估算 (4)1.1.10 制约传统船型实现高航速的瓶颈 (4)1.2 船舶耐波性相关知识 (4)1.2.1 耐波性对船舶航行状态的影响 (4)1.2.2 伟大的傅立叶 (5)1.2.3 船舶耐波性研究方法 (6)2 高性能船舶概述 (8)2.1 高性能船舶基本概念及特点 (8)2.1.1 什么是高性能船舶 (8)2.1.2 高性能船舶的主要优势 (8)2.2 船型与船舶航行性能 (8)2.2.1 船舶航行中力的平衡关系 (8)2.2.2 傅氏数和容积傅氏数 (8)2.2.3 航速对船舶首尾吃水的影响规律 (9)2.2.4 船舶航行状态及容积傅氏数范围 (9)2.3 高性能船舶发展概况 (9)2.3.1 高性能船舶有哪几种类型 (9)2.3.2 高性能船舶的发展特点 (9)2.3.3 高性能船舶航行性能研究方法 (10)2.3.4 新一代排水式高性能船的水动力设计原则 (10)2.3.5 高性能船舶的发展示例 (10)2.3.6 我国高性能船舶发展状况 (11)3 高性能排水式单体船舶 (14)3.1 瘦长船舶及其兴波阻力 (14)3.1.1 速度势 (14)3.1.2 势流理论基础方程 (15)3.1.3 瘦长船舶兴波阻力积分公式 (15)3.2 主要性能与船型的关系 (16)3.2.1 船型基本形式 (16)3.2.2 航速概念 (17)3.2.3 主要船型参数 (17)3.3 高速方尾圆肶型排水船舶阻力估算 (17)3.3.1 计算船舶傅氏数Fr,选择相应的的基准剩余阻力图谱 (17)3.3.2 确定剩余阻力系数Cro (17)3.3.3 计算船型参数和相应的剩余阻力修正系数 (18)3.3.4 计算修正后的剩余阻力系数 (18)3.3.5 计算摩擦阻力系数(船舶阻力粘性阻力部分) (19)3.3.6 总阻力系数 (20)3.3.7 估算湿表面积 (20)3.3.8 计算出总阻力 (20)3.3.9 确定裸船体有效功率 (20)3.4 NPL系列图谱使用方法 (21)3.4.1 选择图谱曲线 (21)3.4.2 估算单位排水量剩余阻力 (21)3.4.3 排水量长度系数的修正系数 (21)3.4.4 棱形系数的修正系数 (22)3.4.5 计算设计船的单位排水量剩余阻力 (22)3.5 应用回归分析方法估算过渡型快艇阻力的方法 (22)3.6 高速深V船型 (24)3.6.1 什么是深V船型 (24)3.6.2 深V船型的斜升角 (24)3.6.3 船体折角线 (25)3.6.4 深V船型的特征 (25)3.6.5 深V船型的优点 (26)3.6.6 深V型船和圆舭型船的比较 (26)3.6.7 深V型船型发展前景 (26)3.6.8 深V型船型应用实例 (27)3.6.9 艉部龙骨升高对快速性的影响 (28)3.6.10 方尾船型水动力特点 (28)3.6.11 方尾特征参数 (28)3.6.12 方尾船的“虚长度” (28)4 高性能双体船舶 (30)4.1 双体船的分类 (30)4.1.1 普通双体船 (30)4.1.2 高速双体船 (30)4.1.3 高性能双体船 (30)4.2 高速双体船及特点 (31)4.2.1 双体船的船形特征 (31)4.2.2 双体船存在的不足 (31)4.2.3 双体船存在的不足 (31)4.3 高速双体船阻力特性 (32)4.3.1 高速双体船阻力构成 (32)4.3.2 临界航速的概念 (32)4.3.3 高速双体船附加干扰阻力 (32)4.3.4 影响双体船阻力性能的主要因素 (33)4.4 高速双体船阻力的计算方法 (33)4.4.1 计算原理 (33)4.4.2 双体船剩余阻力图谱剩余阻力系数曲线 (34)4.4.3 双体船剩余阻力图谱片体B/T影响系数曲线 (35)4.4.4 双体船剩余阻力图谱方形系数影响系数曲线 (36)4.4.5 双体船剩余阻力图谱片体内侧间距影响系数曲线 (37)4.5 小水线面双体船 (37)4.5.1 小水线面双体船的船型特征 (37)4.5.2 小水线面双体船的性能特点 (38)4.5.3 小水线面双体船的发展历史 (39)4.5.4 世界小水线面双体船的基本概况 (39)4.5.5 我国小水线面双体船的基本概况 (40)4.6 高速穿浪双体船和多体船 (42)4.6.1 什么是高速穿浪双体船 (42)4.6.2 影响WPC船性能的主要船型参数 (43)4.6.3 三体船和高速穿浪三体船 (44)5 动水力支持船舶 (45)5.1 水翼船 (45)5.1.1 水翼船的原理和主要性能特点 (45)5.1.2 水翼船的主要性能特点： (45)5.1.3 我国水翼船研发概况 (46)5.1.4 简述水翼艇的减阻原理 (47)5.1.5 水翼的浅浸效应 (47)5.1.6 割划式水翼艇特点 (47)5.1.7 全浸式水翼艇的特点 (48)5.1.8 水翼艇航行状态下的的稳性特点 (48)5.1.9 水翼艇在波浪中运动可能出现的的典型运动方式 (48)5.2 滑行艇 (49)5.2.1 主要性能特点 (49)5.2.2 槽道型滑行艇 (49)5.2.3 槽道水翼滑行艇工作原理 (49)5.2.4 滑行艇纵向运动稳定条件 (49)5.2.5 滑行艇的主尺度对性能的影响 (50)6 表面效应船 (52)6.1 气垫船 (52)6.1.1 概述 (52)6.1.2 全浮式两栖型气垫船 (53)6.1.3 全浮式两栖型气垫船的特点 (53)6.1.4 侧壁式气垫船 (54)6.1.5 侧壁式气垫船的特点 (54)6.1.6 中国气垫船的发展 (55)6.2 地效翼船 (55)6.2.1 什么是地效翼船 (55)6.2.2 地效翼船类型 (56)6.2.3 地效翼船的航速 (56)6.2.4 载重量 (56)6.2.5 适航能力强 (56)6.2.6 安全系数高 (57)6.2.7 操纵性能好 (57)6.2.8 经济效益高 (57)6.2.9 地效翼船与普通飞机的区别 (57)6.2.10 中国地效翼船 (58)6.2.11 地效应船的主要应用方向 (58)1跨越学习课程的门槛1.1船舶快速性漫谈1.1.1“高性能船舶理论”课程在专业体系中的定位我与大家一样也是船舶工程系船体专业的毕业生,毕业于华中工学院。
高性能船舶的定义
高性能船舶的定义
高性能船舶是为突破常规船舶性能和适应特殊环境要求而开发的，具有某些特殊性能的船舶。
它们具有高航速、浅吃水、耐波性、两栖性，或兼而有之。
这些船舶多为短程高速小型船舶，主要用作内河和沿海客运、交通、观光、游览和救生等。
按作用原理和特性，主要分为气垫船、水翼船、滑行艇、高速单体船、双体船、冲翼艇、飞翼艇等，其中气垫船又分为全垫升式和侧壁式，它们与冲翼艇和飞翼艇同为空气静(动)力支撑船;水翼船又分为割划式水翼船和全浸式水翼船，它们与滑行艇同为水动力支撑;双体船又分为高速双体船和小水线面双体船，它们与单体高速船同为水静力支撑。
来源网络整理，仅供学习参考 1。
第1章 绪论-高性能船舶原理
1.5 高性能船舶耐波性评估标准
• 耐波性包括安全性与舒适性。 • 国际标准化组织（ISO）卫生与安全委员会 （HSC）船舶耐波性执行标准：
（垂向加速度；横向加速度；横摇角；纵摇角） – 正常运营安全标准； – 预定最坏条件安全标准； – 舒适性标准； – 结构设计标准；
高速双体船 （“合资企业号”是澳大利亚造船公司设计和制造的）
(5)优美的造型和舒适的舱室空间环
境。
1.2 船舶水动力技术与船型的演变 1.2.1 船舶航态与船舶性能 随着航速的提高，船舶的航态会因流体 动支持力的比重不同而发生变化。讨论船舶 航态与航速的关系时，因为船舶的吃水和水 线长度要随航速的变化而发生改变，这时已 不能再假设船舶设计水线等于船舶静止时的 水线长度。 在这种情况下不宜使用长度傅氏数来作为 船舶的相对速度，而通常用与船舶重量相关 的容积傅氏数来表示船舶的相对速度，因为 静浮时排水容积的大小与航速无关。
船舶相对速度：
长度傅氏数： Fr V ，L为船舶水线长 gL
体积傅氏数： V Fr ，为船舶排水体积 1 g 3
图中的曲线表示船舶以不同航速运动时，船 体各部位的升沉变化情况。
船体垂直方向上的力平衡关系
g 1 LD 排水量；1 - 排水体积；LD - 流体动升力 1 ）排水航行状态； 2）过渡（半滑行）状态 ； 3）滑行状态；
排水量船型； 流体动力船型； 不同原理的混合船型。
追求高水平的综合航海性能，以及具有 完善的使用功能。
“高水平的综合航海性能”： 最重要的标志是高速性能和优良的耐波 性能。 其次是经济性好、载运能力较大，以及 环境舒适和形态美。
二、高性能船的特点 (1)优良的耐波性能； (2)航速高； (3)载运能力较大； (4)经济、安全；
高性能船
国外高性能船舶发展综述王班当前, 国外造船界日益重视高性能舶船的研发和推广应用, 有关船型的研究已成为许多著名国际学术会议的热点议题, 各军事强国也将高性能船型作为海军舰船装备规划中的重要组成部分。
这类船舶在快速性、适航性等方面超出常规船型的优越性使他们在军事和民用领域都受到极大关注, 拥有良好的发展前景。
高性能船舶可以说是当前船舶领域内军民两用高新技术发展的集中体现, 很大程度上是从船舶研发到建造的众多高新技术的集合。
高性能船舶水动力性能的研究计算需要更高水平、更为精确的数值预报, 其设计参数变动的排列组合数量远远超过常规船舶, 由此刺激了相应技术如CFD/ 数字水池技术的提高。
在设计上高性能船舶往往采用不同于常规船舶的船体结构, 同时又要在相对较小的空间内布置大量的设备, 为了保证这些设备的正常工作, 相互间不致影响, 借助高性能模拟、仿真软件, 可以有效的减轻工作量, 提高工作效率。
此外, 高性能船舶对船舶重量控制严格, 往往采用大量轻质材料、复合材料, 这对建造中材料处理技术也提出了更高的要求, 需要采用一系列高性能的精密加工设备。
而电力推进系统, 喷水推进器等先进设备也常常是保障这些船舶高性能所不可或缺的。
高性能船舶突出的军民两用性和高新技术密集性, 使得各国愈来愈对其予以重视, 而且高性能船舶研制成功会为企业带来可观的收益, 形成一定的产业规模。
小水线面双体船( SWATH) 、穿浪双体船是高性能船舶中发展较快、趋于成熟的船型, 在军事和民用领域的应用愈来愈广。
1. 小水线面双体船当前, 小水线面双体船广泛用于包含军民两用目的的海洋科学考查活动以及客运和海上观光、旅游活动中, 实船投入已近200 艘。
小水线面双体船突出的优点是受波浪干扰力较小, 具有优越的耐波性; 波浪中失速小, 能在恶劣海况下保持船舶的高航速, 并且在各种航速下运动响应平缓。
航行实测数据显示, 200 吨级的小水线面双体船在 5 级海况中的运动性能优于1000 吨级常规单体船, 操纵性与航向稳定性均保持良好。
高性能船-普通双体船
13
- =2C /B的关系 粘性干扰因子β与片体间距C /B的关系 粘性干扰因子β与片体间距C
0 0
14
特征参数与阻力的关系
其粘性干扰因子β与形状因子(1+k)与航速无关。 β主要取决于L／B 。对于片体为水下侧投影面积较大的wigley数学船型来说，β随C0的 增大而减小。 当片体间距保持不变，兴波干扰相位和幅值随片体的长宽比(L／B)的 变化而变化，(L／B)越小兴波干扰效应越大，峰谷点的位置趋向更高 的Fr数。 在Fr＝0.35—0.42范围附近通常可以获得有利的兴被干扰结果。 将Fr=0.5作为区分高速双体船和低速双体船的临界速度是适当的。 在超过某一速度Fr。(称谓无效干扰速度)之后，片体间的兴波干扰与 片体间距C0和长宽比L／B无关并且完全可以忽略。
高性能船舶水动力学
第三章 普通高速双体船
高速双体船的特征 高速双体船的阻力特征及临界速度概念 高速双体船阻力计算 高速双体船耐波性近似计算
2
一、高速双体船 船型特征
3
较单体船瘦长
同 船 长 内 河 船 阻 力 系 数
推驳 货船 单体客船
双体船
双体船的优点
良好的居住条件和特别宽敞的甲板 良好的稳性和耐波性 良好的操纵性和机动性 在侧向受风时，双体船比相同受风面积的 单体船横漂要小 装卸货物容易
圆舭高速双体船的剩余阻力系数曲线
20
圆舭高速双体船的干扰系数kr＝∆Cr／Cr曲线 圆舭高速双体船的干扰系数kr＝∆Cr／Cr曲线 kr
21
片体间距对阻力的影响
22
片体间距对阻力的影响
23
临界干扰片体中心距
24
片体横剖面形状对阻力的影响
圆舭双体船横剖面
船舶航行性能PPT课件
第五节 抗沉性
1912 年4 月10 日，英国大西洋邮船“泰坦尼克（Titanic ) ” 号新建落成并开始第一次航行。航行的第四天夜晚，在纽芬 兰岛附近与冰山相撞。只有10S 的接触，冰山就把船壳撕裂了 100m 长的破洞，船首部的5 个舱淹水，使船首部先下沉。与 冰山相撞2小时后，船桥开始没人水中，只有船尾部的船舱还 露在水面上，闪烁着眩目的灯光。此后全船被黑暗所笼罩， 接着爆发了震耳欲聋的响声，锅炉发生爆炸，不久全船沉没 在冰海之中。由于救生艇只能容纳乘员的半数，全船2500 多 乘员中有1320 人死于非命。这一严重的海难事件使全世界的 航运界大为震惊。
读取吃水时，看水面与字相切的位置。例如 水面刚在“0 . 4 ”字体的下边缘时，则吃水是 0 .4m ，当水面淹没“0 .4 ”字体的一半时，则吃水 是0.45m ，当水面刚淹没“0 .4 ”字体的上边缘时， 则吃水是0 .5m 。
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图3-1水尺图
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第三节 浮 性
船舶在一定装载情况下漂浮于 水面一定平衡位置的能力就是浮性。
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三、水尺图
表示吃水的标记叫做水尺。它刻画在首和尾 左右两侧的船壳板上（大船还在船中的左右舷标 明水尺）。我们一看水尺就知道船底离开水面的 距离。水尺标注目前通用的有公制和英制两种， 一般以阿拉伯字和罗马字表示。
如以公制标记时，每个数字高10cm ，字与字 的间隔也是10cm 。英制的写法是每字高6 英尺， 间隔也是6 英尺。
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当船内载重减少时，重力小于浮力，船舶必然上
浮，待浮力减小到与重力重新相等时，达到新的平 衡。当船内载重增加时，重力大于浮力，船舶必然 下沉，使船舶的排水体积增加，船的浮力也就随之 加大，直到浮力和重力相等达到新的平衡为止。
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高性能船舶授课讲义周松辰编青岛科技大学-机电工程学院-船舶及海洋工程系目录1 跨越学习课程的门槛 (1)1.1 船舶快速性漫谈 (1)1.1.1 “高性能船舶理论”课程在专业体系中的定位 (1)1.1.2 傅汝德的贡献 (2)1.1.3 决定船舶速度的因素 (2)1.1.4 船舶舾装 (2)1.1.5 船舶推进器的发展 (2)1.1.6 水中航行器阻力描述 (3)1.1.7 船舶拖曳水池试验 (3)1.1.8 船模阻力试验 (4)1.1.9 实船阻力的估算 (4)1.1.10 制约传统船型实现高航速的瓶颈 (4)1.2 船舶耐波性相关知识 (4)1.2.1 耐波性对船舶航行状态的影响 (4)1.2.2 伟大的傅立叶 (5)1.2.3 船舶耐波性研究方法 (6)2 高性能船舶概述 (8)2.1 高性能船舶基本概念及特点 (8)2.1.1 什么是高性能船舶 (8)2.1.2 高性能船舶的主要优势 (8)2.2 船型与船舶航行性能 (8)2.2.1 船舶航行中力的平衡关系 (8)2.2.2 傅氏数和容积傅氏数 (8)2.2.3 航速对船舶首尾吃水的影响规律 (9)2.2.4 船舶航行状态及容积傅氏数范围 (9)2.3 高性能船舶发展概况 (9)2.3.1 高性能船舶有哪几种类型 (9)2.3.2 高性能船舶的发展特点 (9)2.3.3 高性能船舶航行性能研究方法 (10)2.3.4 新一代排水式高性能船的水动力设计原则 (10)2.3.5 高性能船舶的发展示例 (10)2.3.6 我国高性能船舶发展状况 (11)3 高性能排水式单体船舶 (14)3.1 瘦长船舶及其兴波阻力 (14)3.1.1 速度势 (14)3.1.2 势流理论基础方程 (15)3.1.3 瘦长船舶兴波阻力积分公式 (15)3.2 主要性能与船型的关系 (16)3.2.1 船型基本形式 (16)3.2.2 航速概念 (17)3.2.3 主要船型参数 (17)3.3 高速方尾圆肶型排水船舶阻力估算 (17)3.3.1 计算船舶傅氏数Fr,选择相应的的基准剩余阻力图谱 (17)3.3.2 确定剩余阻力系数Cro (17)3.3.3 计算船型参数和相应的剩余阻力修正系数 (18)3.3.4 计算修正后的剩余阻力系数 (18)3.3.5 计算摩擦阻力系数(船舶阻力粘性阻力部分) (19)3.3.6 总阻力系数 (20)3.3.7 估算湿表面积 (20)3.3.8 计算出总阻力 (20)3.3.9 确定裸船体有效功率 (20)3.4 NPL系列图谱使用方法 (21)3.4.1 选择图谱曲线 (21)3.4.2 估算单位排水量剩余阻力 (21)3.4.3 排水量长度系数的修正系数 (21)3.4.4 棱形系数的修正系数 (22)3.4.5 计算设计船的单位排水量剩余阻力 (22)3.5 应用回归分析方法估算过渡型快艇阻力的方法 (22)3.6 高速深V船型 (24)3.6.1 什么是深V船型 (24)3.6.2 深V船型的斜升角 (24)3.6.3 船体折角线 (25)3.6.4 深V船型的特征 (25)3.6.5 深V船型的优点 (26)3.6.6 深V型船和圆舭型船的比较 (26)3.6.7 深V型船型发展前景 (26)3.6.8 深V型船型应用实例 (27)3.6.9 艉部龙骨升高对快速性的影响 (28)3.6.10 方尾船型水动力特点 (28)3.6.11 方尾特征参数 (28)3.6.12 方尾船的“虚长度” (28)4 高性能双体船舶 (30)4.1 双体船的分类 (30)4.1.1 普通双体船 (30)4.1.2 高速双体船 (30)4.1.3 高性能双体船 (30)4.2 高速双体船及特点 (31)4.2.1 双体船的船形特征 (31)4.2.2 双体船存在的不足 (31)4.2.3 双体船存在的不足 (31)4.3 高速双体船阻力特性 (32)4.3.1 高速双体船阻力构成 (32)4.3.2 临界航速的概念 (32)4.3.3 高速双体船附加干扰阻力 (32)4.3.4 影响双体船阻力性能的主要因素 (33)4.4 高速双体船阻力的计算方法 (33)4.4.1 计算原理 (33)4.4.2 双体船剩余阻力图谱剩余阻力系数曲线 (34)4.4.3 双体船剩余阻力图谱片体B/T影响系数曲线 (35)4.4.4 双体船剩余阻力图谱方形系数影响系数曲线 (36)4.4.5 双体船剩余阻力图谱片体内侧间距影响系数曲线 (37)4.5 小水线面双体船 (37)4.5.1 小水线面双体船的船型特征 (37)4.5.2 小水线面双体船的性能特点 (38)4.5.3 小水线面双体船的发展历史 (39)4.5.4 世界小水线面双体船的基本概况 (39)4.5.5 我国小水线面双体船的基本概况 (40)4.6 高速穿浪双体船和多体船 (42)4.6.1 什么是高速穿浪双体船 (42)4.6.2 影响WPC船性能的主要船型参数 (43)4.6.3 三体船和高速穿浪三体船 (44)5 动水力支持船舶 (45)5.1 水翼船 (45)5.1.1 水翼船的原理和主要性能特点 (45)5.1.2 水翼船的主要性能特点： (45)5.1.3 我国水翼船研发概况 (46)5.1.4 简述水翼艇的减阻原理 (47)5.1.5 水翼的浅浸效应 (47)5.1.6 割划式水翼艇特点 (47)5.1.7 全浸式水翼艇的特点 (48)5.1.8 水翼艇航行状态下的的稳性特点 (48)5.1.9 水翼艇在波浪中运动可能出现的的典型运动方式 (48)5.2 滑行艇 (49)5.2.1 主要性能特点 (49)5.2.2 槽道型滑行艇 (49)5.2.3 槽道水翼滑行艇工作原理 (49)5.2.4 滑行艇纵向运动稳定条件 (49)5.2.5 滑行艇的主尺度对性能的影响 (50)6 表面效应船 (52)6.1 气垫船 (52)6.1.1 概述 (52)6.1.2 全浮式两栖型气垫船 (53)6.1.3 全浮式两栖型气垫船的特点 (53)6.1.4 侧壁式气垫船 (54)6.1.5 侧壁式气垫船的特点 (54)6.1.6 中国气垫船的发展 (55)6.2 地效翼船 (55)6.2.1 什么是地效翼船 (55)6.2.2 地效翼船类型 (56)6.2.3 地效翼船的航速 (56)6.2.4 载重量 (56)6.2.5 适航能力强 (56)6.2.6 安全系数高 (57)6.2.7 操纵性能好 (57)6.2.8 经济效益高 (57)6.2.9 地效翼船与普通飞机的区别 (57)6.2.10 中国地效翼船 (58)6.2.11 地效应船的主要应用方向 (58)1跨越学习课程的门槛1.1船舶快速性漫谈1.1.1“高性能船舶理论”课程在专业体系中的定位我与大家一样也是船舶工程系船体专业的毕业生,毕业于华中工学院。
1982年入学时船舶工程系(毕业前更名为船舶与海洋工程系)分为三个专业：（1）船体（2）船机（3）船电我所在的船体专业包括两个方向：1)船舶性能（也称船舶原理）静力学：浮性稳性不沉性动力学：快速性船舶阻力和船舶推进运动性船舶操纵性和船舶耐波性图12) 船舶结构“高性能船舶理论”主要研究高性能船舶快速性和耐波性，部分涉及船舶浮性和稳性知识。
是船舶专业中的“阳春白雪”，希望不要“和者必寡”。
图21.1.2傅汝德的贡献William Froude傅汝德，1810.11.28 生于英国，36岁时，率先开始船舶流体动力学研究工作，舭龙骨减摇发现者;58岁时，研究船模试验，为船舶建造选择低阻船型和选择主机功率;提出将船舶阻力分为：摩擦阻力和剩余阻力（主要是兴波阻力），提出“当船和船模的速度船长平方根比值相同时，其单位排水量的剩余阻力相等”的定律，这个定律建立了现代船模试验技术的基础。
傅汝德有近代造船之父之美誉。
图31.1.3决定船舶速度的因素（1）动力装置的功率（2）船舶推进器效率（3）船舶航行时的阻力1.1.4船舶舾装船舶舾装是指船体主要结构造完, 舰船下水后的机械、电器、电子设备的安装。
船舶的舾装就是除船体和船舶动力装置以外的所有船上的东西。
船舶舾装是船舶建造的重要工作,船体主要结构造完后,就从造船平台下水，就开始船舶舾装工作, 安装船内的机械电气电子设备。
船舶舾装在船舶建造中占相当大的比重。
说明：船舶动力装置是在船体设计和建造过程中完成的，不是造好船体后装入的设备。
1.1.5船舶推进器的发展船舶推进器是把自然力、人力或机械能转换成船舶推力的能量转换器。
推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。
靠人力或风力驱船前进的纤、帆（见帆船）等为主动式，桨、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。
现代运输船舶大多采用反应式推进器，应用最广的是螺旋桨。
明轮是局部没水的推进器，外形略似车轮，水平轴沿着船宽方向，安装在水线之上，轮之周缘装有桨板。
明轮在操作时，桨板拨水向后，而自身受到水流的反作用力，此反作用力经轮轴传至船体，推船前进。
安装于舷侧的明轮叫边轮，安装于船尾的叫尾轮。
边轮增大船宽，对横稳性有利，但在风浪中不易保持航向。
尾轮适用于狭窄航道。
英国工程师佩蒂特·史密斯，建造了一艘有木制螺旋桨的船-"阿基米德号"，螺旋桨的一部分突然折断了。
奇怪的是，这个木制螺旋桨变短了，船反而速度更快了。
这说明变短的木制螺旋桨推进效率更高。
因此他便建造了另一艘船-"阿基米德号"，该船于1838年下水，它是一艘真正意义上的用螺旋桨推进的船舶。
1.1.6水中航行器阻力描述（1）划分船舶总阻力=摩擦阻力+剩余阻力，即Rt=Rf+Rr（2）阻力大小与阻力系数、水密度、湿面积以及速度的平方成正比。
R t=C t0.5ρSV2R f=C f0.5ρSV2R r=C r0.5ρSV2（3）剩余阻力由兴波阻力（Rw）和形状阻力（Rp）组成，其中兴波阻力所占比例显著的大。
图4 图51.1.7船舶拖曳水池试验拖曳水池，是船舶水动力学实验的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解船舰的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池，试验是由电动拖车牵引船模进行的，因而得名。
1872年，英国造船工程师弗劳德，在英国托基(Torquay)创建了世界上第一座船模试验水池。
一百多年来世界各国相继建造的拖曳水池已有150余座,池长超过一百米的约占半数。
中国于1954年在上海建成第一座水池，长70米，宽5米，水深2.5米。
中国船舶科学研究中心于1965年在无锡建成大型水池，长474米，水深7米，试验段水池宽度14米。
国内其它一些科研院所水池数据（长×宽×深，拖速）：图6◆708所70×6×3， 3◆上海船研所192×10×4.5，10◆上海交大110×6×3， 6◆江苏科技大学100×6×2， 6◆华中科技大学170×6×5，8◆天津大学150×7×3， 6◆武汉理工132×10×2， 6利用拖曳水池，进行的主要试验有：◆船模阻力试验◆螺旋桨敞水试验◆船模自航试验1.1.8船模阻力试验用拖车等速拖曳船模，用阻力仪测量船模遇到的阻力，这种试验称为阻力试验。