高速双体船RCS运动分析
高速穿浪双体船船型及性能研究_何义（1）
⾼速穿浪双体船船型及性能研究_何义（1）⾼速穿浪双体船船型及性能研究*何义赵连恩(哈尔滨⼯程⼤学船舶与海洋⼯程系,哈尔滨150001)摘要穿浪双体船(WPC)是在⼩⽔线⾯双体船和⾼速双体船的基础上发展起来的⼀种新型⾼性能船,它保留了SWATH 船型的低阻⾼速、甲板⾯积宽敞等优点,同时融合了深V 船型优良耐波性作者对穿浪双体船的船型及阻⼒和耐波性等⽅⾯进⾏了研究关键词穿浪双体船;耐波性;阻⼒分类号 U 661.3Study of Form and Performance of High SpeedWave Piercing CatamaranHe Yi Zhao Lianen(Dept.of Naval Architecture and Ocean Eng.,Harbin Eng ineering U niversity ,Harbin 150001)Abstract Wave piercing catamaran is a new type of high speed multi-hull ship w hich is different from conventional high speed catamaran.In this paper the hydrody -namic research of w ave piercing catamaran is described.It includes the study of resis -tance and seakeeping perform ance.The results are compared w ith those of round-bilge and deep-Vee hulls.Key words wave piercing catamaran;seakeeping;resistance图1 艇体型线图0 引⾔穿浪双体船(WPC)是80年代在⼩⽔线⾯双体船(SWATH)和⾼速双体船的基础上发展起来的⼀种新型⾼性能船,它保留了SWATH 船型的低阻⾼速、甲板⾯积宽敞等优点,同时融合了深V 船型优良耐波性,克服了SWATH 船⽚体⽆储备浮⼒和空间⼩等缺点因此WPC 具有⾼效节能,综合性能优良,建造⼯艺简单,使⽤成本低,技术风险⼩等特点,已为许多先进国家所采⽤[1]收稿⽇期:1996-05-31* 船舶⼯业国防科技预研基⾦资助项⽬责任编辑:刘⽟明第18卷第4期哈尔滨⼯程⼤学学报 Vol.18, .41997年8⽉ Journal of H arbin Engineering University Aug.,19971 性能与船型1.1 主尺度及⽚体形状在排⽔量已确定的情况下,选择穿浪双体船的长宽⽐L /B ,或确定修长系数L / 1/3,应以付⽒数F 为根据,在F =1.0~3.0的过渡航态范围,其修长系数越⼤则对阻⼒性能越有利,因此相应的长宽⽐L /B 值就越⼤穿浪双体船的容积付⽒数通常在1.5~2.5的范围,较⼤的修长系数可获得较好的阻⼒性能⽚体采⽤深V 形的横剖⾯形状,艏部龙⾻甚⾄可下沉到基线以下,以增加V 形的程度,形成极深V 形,可避免艇艏底部出⽔,从⽽减⼩波浪的拍击⽔线进⾓,根据付⽒数和结构⽅⾯的允许,取得越⼩越好对⾼速轻型穿浪双体船艉底横向斜升⾓,可以根据阻⼒性能和耐波性能来确定,通常采⽤较⼩的的值可获得较⼤的动升⼒,能提⾼艇的快速性能,同时有利于采⽤喷⽔推进器但对于航速较低、排⽔量较⼤的⼤型穿浪双体船,采⽤使后体变平来产⽣有效升⼒的⽅法是不可取的,这是因为升⼒正⽐于尺度的平⽅⽽排⽔量正⽐于尺度的⽴⽅这不仅不能获得所谓的滑⾏特性,改善阻⼒性能,反⽽会使耐波性恶化因此,对于此类船可以采⽤较⼩的艉端收缩系数和较⼤的艉底部横向斜升⾓ 1.2 浮体⼲舷与常规双体船相⽐,WPC 具有较⼩浮体⼲舷,尤其在艏艉两端,⼲舷⼤幅度减⼩,甚⾄为负值,这使得浮体的储备浮⼒沿船长具有合理的纵向分布,以减⼩船体对波浪运动的响应,避免发⽣失速这使穿浪双体船在波浪中具有较⾼的航速,提⾼耐波能⼒,改善船体运动性能,在较⾼的海情下减⼩晕船率,能正常使⽤和发挥武备的威⼒1.3 连接桥和中央船体的形状连接桥和中央船体的形状与船舶在波浪中的运动性能有密切关系连接桥的形状关系到储备排⽔量的分布,因此影响到穿浪双体船的航态控制和耐波性能连接桥的⽔线⾯尖瘦,能提供的附加储备浮⼒很⼩,特别是在靠近艏艉端部连接桥采⽤拱形的横剖⾯形状,有利于减⼩波浪对船体的冲击作⽤,也有利于船体的横向强度中央船体在艏部的龙⾻采⽤下垂的形式,横剖⾯呈深V 形,可缓和在⼤波浪中中央船体艏底部所受到波浪的砰击,同时提供附加的储备浮⼒在⼀般海情下,中央船体不与波浪接触,只有在很⼤的海浪中,其图2 剩余阻⼒系数曲线附加的储备浮⼒可防⽌由于浮体的储备浮⼒不⾜,⽽使船艏过于陷⼊波涛中,以⾄甲板上浪或发⽣埋艏现象1.4 浮体间距浮体间距增⼤,当F r <0.5时,对于静⽔阻⼒的影响,规律性不太明显;当F r >0.5时,⼀般对静⽔阻⼒有利,对耐波性也有利,间距越⼤对艇在横浪中的运动越有利,可使其横向和纵向加速度明显减⼩,特别是在较短横波长的情况下更为有利同时,使甲板⾯积增⼤,有利于舱室布置9 第4期何义等:⾼速穿浪双体船船型及性能研究图3 阻⼒⽐较和甲板载货但是过⼤的浮体间距对船体的横向强度不利,使艇的结构重量增加2 船模试验及结果2.1 船模尺⼨及试验状态试验模型为玻璃钢材料制作,外观光滑平顺,尺度为船模总长1.740m ,⽔线长1.560m ,总宽0.744m ,⽚体宽0.136m ,吃⽔0.036m ,型线图见图1 2.2 试验数据处理2.2.1 阻⼒试验及数据处理阻⼒试验在静⽔中进⾏,试验前对模型重量、吃⽔和浮态等参数进⾏了严格调整,完成了三种排⽔量时,不同航速下阻⼒的测量试验结果见图2 将阻⼒曲线换算成600t 实船的阻⼒曲线,并与同吨位单体船进⾏⽐较,见图32.2.2 耐波性试验及数据处理试验前对重⼼位置和纵横向惯性矩进⾏了仔细调整和校验,完成了迎浪航⾏三种航速不同波长的试验,同时测量记录了纵摇、升沉、艏加速度、艉加速度、波浪增阻,还完成了正横波浪中静⽌横摇试验,测量记录了横摇、升沉值,试验结果见图4,其它结果见⽂献[2] 为了解实船在⼀定海情下的耐波性,需将船模在⽔池规则波试验结果换算成不规则波条件的运动响应,采⽤ITTC 单参数谱,根据试验值可确定幅频响应函数,从⽽计算出不同有义波⾼和航速下对应的运动有义值,计算通过编程在微机上完成图4 耐波性试验曲线3 理论计算由于穿浪双体船⽚体间距⽐较⼤,如计算迎浪情况,可忽略⽚体间的相互影响,细长的⽚体较好地满⾜了切⽚理论的假设,可采⽤切⽚理论进⾏耐波性计算10 哈尔滨⼯程⼤学学报第18卷(a +A 11) Z +A 12 Z +A 13Z +A 12 +A 13 +A 14 =F Zc cos e t +F Zs sin e t(J +A 21) Z +A 22 Z +A 23Z +A 22 +A 23 +A 24 =M c cos e t +M s sin e t⽅程两边除2,满⾜(a +A 11) Z /2+A 12 Z /2+A 13Z /2+A 12 /2+A 13 /2+A 14 /2=F Zc cos e t /2+F Zs sin e t /2(J +A 21) Z /2+A 22 Z /2+A 23Z /2+A 22 /2+A 23 /2+A 24 /2=M c cos e t/2+M s sin e t /2式中, Z Z Z 分别为升沉加速度、速度、位移;分别为纵摇⾓加速度、⾓速度、⾓度;a 船本⾝的质量;J 船本⾝的纵向转动质量;F =F Zc cos e t +F Zs sin e t 是分解成余弦项和正弦项的升沉波浪扰动⼒;M =M c cos e t +M s sin e t 是分解成余弦项和正弦项的纵摇波浪扰动⼒矩;系数A 11,A 12 ,A 21,A 22 是流体动⼒系数,与频率有关其它符号说明参见⽂献[3]由于两⽚体完全对称,因此可按单体船的切⽚理论进⾏⽔动⼒系数计算及求解,但当对该船计算时应做湿表⾯修正,此修正应根据试验进⾏另外,由于艏部的特殊性,也应特殊处理程序说明见⽂献[4] 本计算在单体计算的基础上计算其耐波性能,包括纵摇、升沉、艏艉加速度、波浪增阻等理论计算及试验⽐较见表1表1 穿浪双体船理论计算与试验⽐较(浪⾼2.0m )纵摇/( )升沉/m 艏加/g艉加/g波浪增阻速度/kn 18301830183018301830理论2.331.300.760.700.400.440.160.251.441.85试验2.481.440.850.730.600.450.240.300.951.51理论计算结果接近试验结果,可以作为迎浪时的耐波性预报4 结果分析及结论(1)由剩余阻⼒系数曲线可知(见图2),此船的阻⼒峰现象明显 F r =0.5时不利⼲扰相互叠加,剩余阻⼒达到峰值,阻⼒⽐同吨位单体船⾼10%,⽆效⼲扰点F r 0据有关资料分析,此类船为0.7附近当F r >F r 0以后,剩余阻⼒曲线明显平坦,所以对于⾼速双体船设计状态取在0.7以后与⼀般单体船⽐较,低速时阻⼒性能稍差⼀些,⾼速时阻⼒性较优(2)通过计算600t 穿浪双体船在航速18kn 和30kn ,波⾼为2.0m (4级海情)和3.5m (5级海情)下的耐波性,并与常规圆舭船及深V 船的⽐较可知(见表2,表3):低速时,由于不11 第4期何义等:⾼速穿浪双体船船型及性能研究能充分有效发挥其穿浪性能,因此耐波性较差;当⾼速时,由于船型发挥了穿浪性能,⽚体象尖⼑⼀样穿过波浪,⼩的⽚体⼲舷更增加了其过浪性能,其运动性能除升沉外,普遍优于⼀般船型表2 穿浪双体船耐波性(浪⾼2.0m )纵摇/( )升沉/m 艏加/g艉加/g波浪增阻速度/kn 18301830183018301830穿浪船2.481.440.850.730.600.450.240.300.951.51深V 船2.172.100.430.570.410.580.240.372.483.06圆舭船2.752.560.650.820.620.740.300.422.632.92表3 穿浪双体船耐波性(浪⾼3.5m )纵摇/( )升沉/m 艏加/g艉加/g波浪增阻速度/kn 18301830183018301830穿浪船5.253.871.842.060.830.820.370.573.317.30深V 船4.334.541.141.470.641.030.390.655.439.08圆舭船5.135.331.461.920.831.330.450.745.779.23(3)波浪增阻在各种速度海情下均优于⼀般船型,因此,该船在波浪中可保持⾼航速通过研究表明,穿浪双体船在⾼速时是⼀种耐波性优良的船型,特别适合于车客渡船和其它对耐波性要求较⾼的船型因此,作者认为穿浪双体船是我国⾼速船发展的重要⽅向,具有⼴阔的应⽤前景参考⽂献1 赵连恩⾼性能穿浪双体船的发展与军事应⽤前景 94⾼性能船学术会论⽂西安,19942 哈尔滨⼯程⼤学新型船舶研究室穿浪双体船模型试验报告哈尔滨⼯程⼤学,19933 李积德船舶耐波性哈尔滨:哈尔滨⼯程⼤学出版社,19924 戴遗⼭船舶适航性计算⽅法船⼯科技,1977,(1)12 哈尔滨⼯程⼤学学报第18卷。
RCS的原理、仿真及消减措施
此时 σ 与 R 无关，因此可以得出远场 RCS 的表达式为 ：
v
=
lim
R"3
2rR
ES Ei
: :
E)S E)i
（2）
RCS 是标量，单位是 m2，也常用 dB·m2 表示，其表达式为：
v^dB
$
m2h
=
101g;
v^m2h 1^m2h
E
（3）
RCS 是一个标量。它的单位是 m2，由于目标的 RCS 动
了软件的精度和参数设置的正确性。
2.2 金属球的散射特性 图 5 所示是文献上解析的金属导体球随频率变化的 RCS
曲线。其中 a 为球体的半径，横坐标为 2πa/λ 的比值，纵坐 标为 σ/πa2，σ 即 RCS。
态变化范围非常大，大到成千上万平方米，小到几平方厘米，
为了表述方便，常用其相对于 1 m2 的分贝数来表示，即分贝 平方米，记为 dB · m2，即 ：
v^dB
$
m2h
=
101g;
v^m2h 1^m2h
E
（4）
一般来说，目标的 RCS 随方位角剧烈变化。同一目标， ————————————————
收稿日期：2014-03-30
由于照射方位不同，其 RCS 可能相差几个数量级。 由于目标的 RCS 是接收机方位角的函数，因此可以将其
分为单站 RCS 和双站 RCS。当辐射源和接收机位于同一点时， 称为单站散射，大多数雷达工作在这种情况。当辐射源和接 收机不在同一点时，称为双站散射，目标对接收机和辐射源 方向的夹角称为双站角。通常所说的前向散射就是双站角为 180°的情况，而单站散射又称为后向散射对应于双站角为 0° 的情况。单站和双站散射过程如图 1 所示。通常，目标的前向 散射大于后向散射。
高速双体船_飞翼_轮研制综述
第21卷 第2期1998年12月 交通部上海船舶运输科学研究所学报JOU RNAL O F SSSR I V o l .21N o.2D ec .1998高速双体船“飞翼”轮研制综述许统铨 杨春勤 谢克振(运输系统部)摘 要 介绍该船的船型概况,船型设计优化,航行性能评价以及其它关键因素,可供研究设计与推广应用该类船型参考。
关键词 高速双体船;船型设计;航行性能19982421收稿.序言“飞翼”轮是一艘铝合金高速双体船,按内河A 级航区设计,主要航行于长江口吴淞至崇明、长兴、横沙三岛。
1995年完成设计,1996年建造,1997年初投入营运,1997年7月29日通过交通部科技成果暨新产品鉴定。
该轮研制成功结束了我国铝合金高速双体船长期依赖进口的局面。
本文介绍该船的船型概况,主要的研究成果及达到的主要技术经济指标,可供研究设计与推广应用此类船型时参考。
高速双体船具有甲板面积大,布置宽敞,稳性好,吃水浅,操纵灵活,没有水翼船或气垫船那样的易损或复杂部件,使用可靠,维修方便等优点。
近20年该船型发展迅速,在国际高速客船市场上雄踞首位,据统计全球高速船订货总数中高速双体船约占一半。
我国自80年代中期以来的10年中已进口了近百艘高速双体船,大多数分布在珠江三角洲,此外长江三角洲及渤海湾也有若干艘进口双体船在营运。
本船是国内建造的第一艘航速25kn 以上的铝合金双体船。
1 船型概况1.1 船舶主尺度本船属双机双桨铝合金双体船型,船舶主尺度如下:总长31.5m 设计水线长28.8m 总宽9.30m 型宽9.0m 型深3.20m 设计吃水1.35m 片体宽2.52m 设计排水量98.0m 最大航速25.0kn 服务航速23.0kn 旅客总数205名船员定额8名1.2 船舶总体布置船舶总体布置见图1。
全船以主甲板为分舱甲板,其下设置4道水密横舱壁,把每个片体图1 “飞翼”轮总布置简图划分为5个舱,即舵机舱,主机舱,辅助设备舱,船员舱和首尖舱。
双体起重工作船总强度有限元分析
本模 型 坐标 系为 ： 坐标 系统 的原 点 取 在船 体 中 心线 与基线 相 交处 。ｘ轴 指 向船 首 为 正 ； Ｙ轴 由原
点 指 向左舷 为 正 ； Ｚ轴垂直 向上 为正 。
第 ３期
张
彬： 双体起重工作船 总强度有 限元分 析
等均 采用 二维 ３ ４节 点壳单 元模 拟 ， 他纵 骨 、 强 、 其 加
双体交通艇 总强度进行 了有 限元分析 ， Ｊ管义锋 、 黄涣青 、 谷家扬等 根据 《 海上 高速船人级 与建造
规 范 （０５ 》 沿 海 航 区 的 ２ ． 双 体 铝合 金 高 ２０ ） 对 ７ ６ｍ 速 客船 强度进 行 了分 析 ， 据 计 算结 果 对 船 体 的结 根 构 设计 提 出了合理 建议 。
图 ４ 有 限元模 型板厚分布 图
Ｍ， １．２ ￣ ＝ ９６ Ｃ
芝
６
２ ２ 边界条 件及 载荷 施加 ．
式 中 ： 为 横 向扭 矩 ，Ｎ ・ｎ； 。为水 线 面 修 正 系 肘 ｋ ａＣ 数， “ 按 规范 ” 中表 １ ．． ． 定 ；、 分 别 为双 体 ４６ ２３确 ６ｂ 船 片体 宽度 和 连 接 桥 宽 度 ， ｂ＝８ ６ｍ，， ４ｍ； ． ６ ＝２ ｄ
强度计 算 中发现 ， 尾部 上层 建筑 对于 强度影 响很 大 。
由于 强度需 要 ， 层 建 筑 的 部分 区 域 板 厚 从 ４ ｍｍ 上 增 厚 到 了 ６ｍｍ。
分析应 力结 果 汇 总见 表 １ 。表 中 ： 为 板 单元 中面
相 当应力 ； 为板单元 与 板格 长 边 和短 边 平行 方 向 的表 面力 ； 为表 示板 或 梁 构件 剪 应 力 。７ ０ｔ 体 ０ 双 起重 工作 船整体 变 形如 图 ５ 图 ６所 示 。 、
海上高速双体风电维护船结构方案及其强度分析
海上高速双体风电维护船结构方案及其强度分析随着全球对清洁能源的需求不断增加，风电成为了一种广泛应用的清洁能源。
但随之而来的维护难题也愈发凸显，因此海上高速双体风电维护船就应运而生。
这种船可以快速到达风电场，对风力发电设备进行维护和修理。
本文将介绍海上高速双体风电维护船的结构方案及其强度分析。
1. 结构方案海上高速双体风电维护船是一种具有双体结构的船舶，它由上部和下部两个船体组成。
下部船体负责船体稳定性和浮力提供，上部船体则负责机器设备的安装和操作。
下部船体是一个宽厚的双漂浮体，可以提供足够的浮力和稳定性，减少在风力发电设备维护时的晃动。
双漂浮体中间采用空腔设计，确保船只在任何情况下都能保持浮力平衡，同时增加了防波性能。
上部船体采用全天候船舶的设计，主要用于设备的安装和操作。
上船体在工作时需要稳定，因此在设计上采用了抵抗动力的方式来增加防倾斜性能。
船体内部结构设计合理，便于机器设备的安装，大大提高了船体的适应性。
2. 强度分析为了保证海上高速双体风电维护船的强度和稳定性，在设计时需要对其进行强度分析。
下面将从以下两个角度进行分析。
2.1. 船体受力分析在设计海上高速双体风电维护船时，需要考虑船体所承受的一个最大载荷，即在航行过程中，船体所受的最大作用力。
常见的船体载荷有惯性载荷、水动力载荷、风载荷和重力载荷等。
强度分析的目的就是为了确定船体在承受这些载荷时是否稳定，承受能力是否足够，并在此基础上选择合适的材料和结构。
2.2. 船体安全性分析海上高速双体风电维护船有着复杂的船体结构，在进行设计时需要考虑安全因素。
对于海上高速双体风电维护船而言，涉及到的主要安全因素有抗风能力、防波性能、抗倾斜能力等。
在安全性方面的分析主要是为了保证海上高速双体风电维护船在工作过程中保持平稳、稳定的状态，避免出现意外情况。
综上所述，通过良好的结构设计，并加上恰当的强度及安全性分析，可以保障海上高速双体风电维护船在风力发电设备维护时的安全性和可靠性，同时也可以提高工作效率，减少维护成本。
双体船原理之力学分析
The mechanics analysis of the catamaran A Physics Thesis Present By Qian TaoDepartment of biology scienceToSchool of Intensive Instruction for Sciences and Arts In partial fulfillment ofThe course University PhysicsNanjing University2004-5Postal code 210089Student ID:双体船原理之力学分析【摘要】双体船是属于排水量型的高性能船舶，这种船型具有高耐波性、优良的操纵性、甲板宽敞、高速等优势. 而双体船之所以具有良好的稳定性和较高的速度与其独特的双体结构有着很大的关系.本文主要通过对双体船的力学分析来阐明双体船上述特点的原理.【关键词】质心、傅汝德数、波浪阻力THE MECHANICS ANALYSIS OF THE CATAMARAN【Abstract】 T he catamaran is a kind of high performance ship that belong to the displacement type .This kind of ship can bear high wave ,can be manipulated much easier. Of course,its deck is spacious,and its speedis high etc. The reason why this kind of ship has so good stability and so high speed is mostly determined by it’s special construction . This text is mainly discuss the mechanics analysis of the catamaran and enucleate the elements of all these characteristics.【Key Words】center of mass 、 Fn 、wave resistance当今社会,交通运输飞速发展,船舶也不再仅仅具有运量大的特点了,随着一批新型船舶的出现,现代舰船的速度得到很大的提高.双体船便是其中的典范,虽说双体船的思想早在19世纪便已提出,但它真正得到飞速发展却是现在.双体船因其优越的性能而得到人们的青睐,下面我将分析双体船的构造特点.以加深对它的理解.一、双体船的良好稳定性之力学分析:1、单体尖底船只航行时保持平衡的条件.已知,船只之所以能够漂浮在水上,是因为它所排出的液块的重量等于它所受的浮力(阿基米德原理)且恰等于船只本身的重量,船只达到受力平衡的缘故.如图所示,船只所受浮力可看成作用在船只所排开的同体积液块的质心(重心)上,这个点称为浮体的浮心.只有浮心B高于浮体的质心(重心)C时,浮体的姿态才能保持稳定.显然,单体船需要将足够的重量安置在底舱,以利于船只稳定.在著名电影”波塞冬号”里那艘著名的客轮――波塞冬号,便是因为压舱物不足而在海啸中倾覆的.2.双体船优良稳定性之分析在这里,为简化条件,减少讨论中的变量,将海面理想化,认为其完全静止.双体船是以两个独立的船体漂浮于水中,其作用效果类似于具有宽阔船体的平底船.当其倾斜时向下倾斜的一侧排水量增多,浮心向该方向移动,这时,浮力与重力组成的力矩将使船体恢复平衡.将双体船进一步简化,抽象成两个完全相同的单体船,两船体之间连以忽略质量的高强度钢板,如图所示:G是质心,两船所受浮力分别为F’,F’’根据上面的分析,有力矩(ｍｇ—ｆ")X’和(ｆ’—ｍｇ)X’.使船体恢复平衡,这无疑使双体船具有优于单体船的良稳定性.二、.双体船高速之原理分析,首先,同样将海面理想化.假设海面平静.如图,一长50米吃水深度为7米, 船外侧倾角为15°的双体船以80千米每小时的速率航行,.海水的密度为103千克/米3.可知两船体之间的水流快,压强低,,两船体外缘水将产生巨大压力.设海面出为标准大气压P。
29.6m高速双体风电运维船有限元强度分析
第３７卷 第３期江苏船舶Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．３ ２０２０年６月ＪＩＡＮＧＳＵＳＨＩＰＪｕｎ．２０２０２９．６ｍ高速双体风电运维船有限元强度分析周 成１，王志永２，程海刚１（１．无锡东方船研高性能船艇工程有限公司，江苏无锡２１４０８２；２．陆军装备部驻沈阳地区军事代表局驻哈尔滨地区第二军事代表室，黑龙江哈尔滨１５００００）摘 要：以２９．６ｍ高速双体运维船结构为研究对象，根据中国船级社（ＣＣＳ）《海上高速船入级与建造规范》（２０１５），运用有限元分析法对主船体和连接桥结构的总横强度和扭转强度进行强度评估。
建模时，采用局部嵌入细化网格的模式，即对应力较小区域处采用常规的板格，而对应力集中处采用细化网格，网格大小不超过５０ｍｍ×５０ｍｍ，并逐步过渡到常规网格。
通过整船建模以及对局部嵌入细化网格的校核，优化了双体船的结构，为控制船体总重提供了依据。
关键词：双体船连接桥；嵌入局部细化网格；结构优化；有限元分析；风电运维船中图分类号：Ｕ６６１．４３文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１９６４６／ｊ．ｃｎｋｉ．３２ １２３０．２０２０．０３．００３０ 引言海上风力发电作为可再生资源开发的重要方向之一，已成全球关注的焦点。
随着海上风电设施不断的投入运营，运维船作为专门用于风电场日常维护的船舶，需求量将逐渐增加［１ ２］。
目前，国内市场上风电运维船以专业双体船较为适用。
该船型具有兴波阻力小、甲板面积大、稳性好等优点。
与单体船相比，双体船不仅要承受纵向弯曲力矩，同时在连接桥与片体连接处，特别是首尾抗扭箱处还要承受非常大的横向弯曲力矩和扭矩，因此连接桥与片体连接处的强度是双体船结构设计的关键。
高速船船体结构强度不能预留较大的安全余量，应该在应力较大位置作合理的结构加强，这样才能既保证强度满足规范的要求，又能控制住空船重量。
本文以２９．６ｍ高速双体风电运维船抗扭箱与片体连接处的结构为研究对象，运用有限元软件进行总横强度和扭转强度核算。
双体船结构的直接计算分析
双体船结构的直接计算分析双体船是一种特殊的船舶结构，它由两个平行排列的船体组成，这两个船体之间通过横向的连接结构相互连接。
相比传统的单体船，双体船具有较大的稳定性和抗风浪能力，能够在恶劣的海况下进行航行。
然而，双体船的结构设计较为复杂，需要进行直接计算分析来确定其结构的强度和稳定性。
双体船的结构设计通常需要考虑以下几个方面：船体的构建材料、连接结构的强度、船体的水动力特性和破坏模式等。
直接计算分析是通过数值计算和工程力学原理来评估这些方面的设计要求和性能。
下面将从强度和稳定性两个方面介绍双体船结构的直接计算分析。
首先是强度方面的直接计算分析。
在强度分析中，需要确定双体船结构的承载能力和局部的应力分布。
强度分析可以通过有限元方法进行，其中将船体划分为有限数量的小单元，然后进行数值计算得到各个单元的应力和变形。
通过这些计算结果，可以评估双体船结构在各种工况下的稳定性和强度，为结构设计提供参考。
另外，强度分析还需要考虑各个组件之间的连接方式和强度，以及材料的强度参数等。
其次是稳定性方面的直接计算分析。
在稳定性分析中，需要考虑双体船在静态和动态条件下的稳定性。
静态稳定性指的是船舶在平静水面上的倾覆能力，需要评估双体船的重心位置和浮心位置等参数。
动态稳定性指的是船舶在遇到外部力矩时的倾覆能力，需要考虑船体和船体之间的连接结构对外部力矩的响应，并评估双体船的回复能力。
这些稳定性参数可以通过计算和模拟得到，可以帮助设计者优化双体船的结构和减小倾覆风险。
除了这些方面，直接计算分析还可以应用于双体船的水动力分析和破坏模式分析等。
水动力分析主要是评估双体船在水下行驶时的性能和航行稳定性，可以通过CFD（计算流体力学）分析方法进行，得到水流对船体的作用力和阻力等信息。
破坏模式分析主要是评估双体船在遭受外部冲击时的破坏程度和结构的可靠性，可以通过数值模拟和实验来得到破坏模式和破坏过程。
在进行直接计算分析时，需要对双体船的结构进行精确的几何建模和材料建模，以及预先确定边界条件和加载情况。
高速双体船斜浪中运动响应及连接桥波浪载荷预报
２１ ０ ０年 ４月
文 章 编号 ：１０ — ２ ４２ １ ）４ ０ ８— ８ ０ ７ ７ ９ （０ ０ ０ — ３ ５ ０
船 舶力学
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｈｐ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｏ ｒａ ｉ ｃ ａ ｉｓ ｏＳ
Ｖｏ ．４ Ｎｏ４ １１ ．
Ａｐ ． ０ ０ ｒ ２ １
等研 究方面 ， 以适应 未来 航运 市场 对高 性能双 体船 的需求 。
目前船 舶运动 和载 荷 的传 统 预报 方法 是基 于 细长体假 设 的切 片法 ， 片法 具 有计算 快 捷 、 船型 切 对
荷 性 能 中 的适 用 性 Fra bibliotek 关 键 词 ： 速双 体 船 ； 浪 ；连 接桥 结 构 ；波浪 载 荷 ； 维 半 理 论 高 斜 二
中 图分 类 号 ： ６ １ Ｕ６． ４ 文 献标 识 码 ： Ａ
Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｆ ｒ ｍ ｏ ｉ ｎ ｎ ｒ ｓ ｔ ｕ ｔ ｒ ｖ ｏ ｄ ｆ ｅ ｉ ｔ ｏ ｔｏ ｓａ ｄ ｃ ｏ ｓｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｗａ ｅ ｌ ａ ｓｏ ｏ
构 性能 的研 究还 很不 充分 ， 国船级 社在 结构 设计 计算 方面 的规定 也 很不 一致 ， 各 导致 现 阶段 的高速双 体船 设计水 平和 需求不 相适应 ， 双体船 在海上 运 营的安全 性无 法得 到保 障。为 寻求更 为 可靠 的结构设 计 方法 ， 船级 社 等船舶 科研 机构 已把 注意 力集 中到 高速 双体 船 的运动 响应 、 浪 载荷 预报 和结构 响应 波
１ 引 言
高 速双 体船 作 为一 种新 型 高性 能 船舶 ， 单体 船 相 比 ， 具有 甲板 面积 大 ， 与 它 操纵 性 和稳 定性 好等 优点， 它不 仅可 以作为 货船 、 客船 和渡 轮 ， 而且可 以用 于海洋 开发和 海洋 钻探 等 。目前高 速双体 船应用 范 围越 来越 广 ， 越来 越 受到 各 国军 方 、 执法 和 旅游 等部 门 的关 注 ， 但是 国际上 对 高速 双 体船 总体 和结
高速槽道双体艇船型设计与阻力性能评估
期刊网址：引用格式：蒋中沅, 丁江明, 李凌勋, 等. 高速槽道双体艇船型设计与阻力性能评估[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(增刊 1): 18–27.JIANG Z Y, DING J M, LI L X, et al. The ship design and resistance performance estimation of high-speed planning tun-nel catamaran[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(Supp 1): 18–27 (in Chinese).高速槽道双体艇船型设计与阻力性能评估蒋中沅1，丁江明*1，李凌勋1，赵辉21 武汉理工大学 船海与能源动力工程学院，湖北 武汉 4300632 中国舰船研究设计中心，上海 201108摘 要:［目的］槽道双体艇是一种中部贯通含有两个滑行片体的特殊滑行艇船型，中部槽道受到气旋抬升作用能使艇体脱离水面达到更高的航速，具有良好的快速性，同时在高速航行时能很快进入稳定状态。
针对高速槽道双体艇的艇型参数化设计与阻力性能评估对于高性能船舶的船型开发与设计具有重要意义。
［方法］采用clamped B 样条曲线定义槽道双体艇的主要型线进行艇体船型参数化构型，并通过STAR-CCM+软件设置多船型方案对比，研究双体艇槽道尺寸和斜升角大小对艇体阻力性能的影响。
［结果］得到比初始设计船型阻力降低17.3%的优选船型方案。
［结论］与同尺度同排水量单体滑行艇对比，结果证明，在中高速工况下，本文所研究的高速槽道双体艇具有更加优良的航行性能。
关键词：槽道艇；参数化设计；船型优选；计算流体力学中图分类号: U661.311文献标志码: ADOI ：10.19693/j.issn.1673-3185.03365The ship design and resistance performance estimation ofhigh-speed planning tunnel catamaranJIANG Zhongyuan 1, DING Jiangming *1, LI Lingxun 1, ZHAO hui21 School of Naval Architecture, Ocean and Energy Power Engineering, Wuhan University of Technology,Wuhan 430063, China2 Shanghai Division, China Ship Development and Design Center, Shanghai 201108, ChinaAbstract : ［Objectives ］The tunnel catamaran is a special type of planing craft with two planing bodies con-nected in the middle channel. The central channel is lifted by a cyclone which can lift the hull off the surface of the water to achieve a higher speed. It has good rapidity and can quickly enter a stable state during high-speed navigation. The parametric design and resistance performance estimation of a high-speed planing tunnel catamaran play important roles in the development and design of catamarans.［Methods ］The parameterized configuration of the hull is carried out by defining the main lines of the planing tunnel catamaran hull with a clamped B-spline curve. The influence of the channel size and deadrise angle of the catamaran on its hull res-istance performance is then studied by setting multiple hull designs in STAR-CCM+.［Results ］An optim-ized hull design is obtained with 17.3% resistance reduction compared with the original.［Conclusions ］Compared with a planing hull of the same scale and displacement, this study proves that a high-speed planing tunnel catamaran has superior sailing performance under medium and high-speed working conditions.Key words : planing tunnel catamaran ；parametric design ；ship selection ；computational fluid dynamics (CFD)0 引 言槽道双体艇是一种中部贯通，具有两个滑行片体的特殊滑行艇船型。
双体船的横摇阻尼与附连质量惯性矩估算
双体船的横摇阻尼与附连质量惯性矩估算
双体船的横摇阻尼与附加质量惯性矩估算是船舶乃至运输工程中一个重要的课题，也是把船舶动力性能与船舶安全融为一体的重要内容。
横摇阻尼，指影响双体船航行稳定外，防止船舶因冲击波和水浪产生横摇而带来的消耗，以及由于冲击波冲击和水浪而产生的抖振动能量将被储存的一种消耗。
附加质量惯性矩是指影响双体船航行稳定的，由船体的集体附加重量和横向惯性矩的叠加而成的抵消颤振的特性。
它是一个复杂的动力学系统，能够根据海况环境和特定的船型来改变抵消颤振的力度。
双体船的横摇阻尼与附加质量惯性矩评估包括：系统设计与优化，船体泥浆附加重量矩估算，质量附加特性估算，船舶横摇动力稳定性分析，及舵机横横摇等系统复杂性船舶安全研究。
对于横摇阻尼与附加质量惯性矩评估来说，一定要考虑船舶设计参数，质量分布情况，选取合适的冲击试验，去除失衡重量的影响等，采用合理的方法来理解双体船的横摇阻尼与附加质量惯性矩模型估算才可以获得准确的结果。
总之，双体船的横摇阻尼与附加质量惯性矩估算是一项必不可少也是具有复杂性的研究，因而，应该在多方面进行深入研究，从系统设计、质量分布、冲击试验和稳定性分析等多个维度，综合考虑并采取恰当的处理方法，以达到最佳的结果。
双体船波浪载荷测试技术研究
双体船波浪载荷测试技术研究双体船是现代船舶中一种广泛应用而备受关注的船型，其主要特点是船身中央分隔成两个几乎对称的船体，具有良好的稳定性和抗风浪性能。
在海上工作和运输过程中，双体船必须面对着极具挑战的海浪环境，其中波浪载荷成为了一个非常重要的研究课题。
本文旨在就双体船波浪载荷测试技术进行探讨和研究。
一、波浪载荷的特点波浪载荷是指海浪在船舶上的作用力，常常发生在双体船船体中心处。
波浪载荷受到海浪波动频率、波高、波长、入射角等多种因素的影响，其特点包括：1、波浪载荷受到波浪入射角的影响非常明显。
如果船只前进方向与波浪入射角垂直，则波浪载荷最小；如果前进方向与波浪入射角保持一定角度，则波浪载荷最大。
2、波浪载荷的幅值与海浪能量的分布有很大关系。
在海浪能量大的区域内，波浪载荷通常比较集中；在海浪能量小的区域内，波浪载荷则比较小。
3、波浪载荷是一个动态载荷，它随着船体的运动而不断变化。
因此，进行波浪载荷测试需要采用较高的采样频率。
二、波浪载荷测试技术基于以上对波浪载荷的描述，可以看出波浪载荷测试是一项非常有挑战性的工作。
其中最具代表性的测试方法包括：1、数值计算方法数值计算方法是在线性场合下比较实用的方法，其原理是基于有限元方法和计算流体力学理论，通过运用数值计算的手段分析和计算波浪载荷的分布和变化规律。
数值计算方法的优点是可以对多个因素进行考虑，可以在计算中增加或删除特定的因素，更加方便，而且可以进行多次的计算和比较，帮助人们更好地理解波浪载荷的规律。
缺点是计算速度较慢，需要一定的计算资源，并且只能在推演分析中得到结果，无法得到实际数据的支持。
2、物理试验方法物理试验方法是通过在模型实验装置中模拟实际波浪环境，并通过测量设备对模型进行测试从而得出波浪载荷的数据。
物理试验方法的优点是最接近实际情况，可以得到更加准确和可靠的数据，另外通过对模型实验技术的改进和创新，可以获得高质量的试验数据，不断推动科学技术的发展。
高速轻型穿浪双体船船型及性能试验研究
49卷 第3期(总第182期)中 国 造 船Vol.49 No.3(Serial No.182) 2008年9月SHIPBUILDING OF CHINA Sep.2008文章编号:1000-4882(2008)03-0118-009高速轻型穿浪双体船船型及性能试验研究董文才1,2, 夏 翔1, 左文锵1, 陆文理1(1.中国舰船研究设计中心,湖北 武汉 430060; 2.海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北 武汉 430033)摘要开展了140t级高速穿浪双体船船型研究及阻力、耐波性系列模型试验,比较分析了三种典型穿浪船船型阻力、纵向运动性能的差别,确定了综合性能最佳的型线方案。
对优选的型线方案,进一步开展了航态优化试验、变间距比、变长宽比、变重心纵向位置的阻力对比试验,不同间距比的静水横摇及不规则波横摇试验。
指出了高速轻型穿浪双体船阻力和耐波性能的影响因素及其变化规律。
关 键 词:船舶、舰船工程;穿浪双体船;阻力;耐波性;模型试验 中图分类号:U661.32 文献标识码:A1 引 言穿浪双体船综合了深V船和小水线面船的优点,具有优良的耐波性能,在较高的海况下能保持较高航速。
尖削的艏部线型使得它在中小浪中能穿浪而过、保持较平稳的航行姿态;深V型线型的中间船体能防止船体在大浪中钻浪并减小艏底砰击。
自1984年澳大利亚INCAT公司的1.1t的试验艇问世以来,穿浪双体船就得到了国际造船业和先进国家海军的重视,已有众多的实船在营运。
中国舰船研究设计中心自上世纪90年代起,就开始对穿浪双体船进行了长期的、深入的研究,在轻型高速穿浪船型开发、穿浪船大型化研究等方面取得了多项成果:自主设计的250t“海峡号”穿浪双体船试航速度达到42kn,航行于福建沿海海域,表现出优良的适航性和快速性;参与设计的海军某型穿浪艇已投入部队使用;400t级的“东远01号”穿浪船正在建造中;发明了具有自主知识产权的适合穿浪船航态控制及减阻的技术[1];开发出140t轻型高速穿浪船。
高速穿浪型双体客货运输船营运经济性分析
Ｗ ＡＮ Ｇ Ｈｏ ｎ ｇ ｍｅ ｉ ，ＣＨ Ｅ Ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｍｉ ｎ ｇ ，ＬＩ Ｎ Ｗｅ ｉ ， Ｗ Ｕ Ｋｅ
（ １ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｄｏ ｎ ｇ ｙ ｕ ａ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ４ ；２ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ６ ４ １ ）
海面舰船RCS起伏分布模型研究
着通用性的特点，可包含更多的雷达目标类型，例如它
响，这些都会使得目标回波幅值出现起伏，从而导致目
包含了传统的 Ｓｗｅｒｌｉｎｇ 模型（ Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ） 模型。 因
标的动态 ＲＣＳ 起伏是随机的、不规律的 ［１⁃３］ 。 为准确地
描述海面舰船动态 ＲＣＳ 起伏特性和雷达散射性能，评
估其隐身效果，有必要对其动态 ＲＣＳ 统计起伏特性进
ｍｏｄｅｌ ｈａｓ ｔｈｅ ｂｅｔｔｅｒ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｍｏｒｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ＲＣＳ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｌａｒｇｅ ｏｂｊｅｃｔｓ ｏｎ ｓｅａ， ａｆｆｏｒｄ ｔｈｅｏｒｙ ｂｒａｃｅ ｆｏｒ ｓｔｅａｌｔｈ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ｋ 可以不是正整数。
对于海面舰船这类散射性较强的目标来说，其分
１ ２ 对数正态分布模型
与其它模型相比较，对数正态分布模型的峰值窄，
拖尾较长，并且模型估计参数简单，ＲＣＳ 分布曲线形式
收稿日期： ２０１９⁃０３⁃１９
修回日期： ２０１９⁃０４⁃２５
ＲＣＳ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｔａｒｇｅｔ ｏｎ Ｓｅａ
ＳＨＥＮ Ｐｅｎｇ
. All
（ ｔｈｅ Ｕｎｉｔ ９１４０４ ｏｆ ＰＬＡ， Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６００１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒ ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ＲＣＳ ｆｌｕｃｔｕａｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒａｄａｒ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｅｖａｌｕａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｔｅａｌｔｈ
双体船的静稳性差值曲线
双体船的静稳性差值曲线
随着大规模汽轮发动机的发展，航运界开始发展双体船舶。
双体船舶是游艇舱头整体发泡
结构，兼具安静性和平稳性的设计，其优点是可以有效减少汽轮发动机制造的振动和噪声。
双体船舶的静稳性应该受到认真考虑。
因为它具有两个封闭空间和重量分布不均衡，船体
会造成高周期摆动，从而影响船舶的稳定。
双体船的静稳性为了评估双体船的稳定性，我们将测量它的姿态偏转及摆动运动。
我们测
量船的摆动频率，然后计算理想双体船的静稳性曲线。
曲线的实例可以帮助我们更好地理解双体船的静稳性情况，从而提供有效的解决方案。
例如，随着船体直径的增加，理想双体船的摆动周期会减小，摆动幅度也会随之减小。
此外，双体船的重量或外形也会影响摆动周期和摆动幅度。
双体船的稳定性曲线可以让结构设计师从多个方面了解双体船的稳定性，从而设计出更稳
定的双体船。
通过静稳性曲线，可以使双体船安静、稳定，满足客户的要求。
另外，它还能帮助技术人
员在设计时改善双体船的船体结构，使其变得更加安全可靠。
高速复合水翼双体船的运动预报
高速复合水翼双体船的运动预报
高成君;赵峰;赵发明;王小川
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2009(013)003
【摘要】基于2.5D理论,考虑粘性影响,预报了高速复合水翼双体船在规则波中的运动响应,并与试验结果进行了比较.在计算过程中,对复合水翼模型进行了简化,且计算了不同升力浮力比对运动的影响.结果反应出在计算高速双体船和水翼双体复合船型纵向运动性能时,水的粘性影响不可忽略,且计算表明计算值与试验值符合较好,文中提供的方法可提高这类高速水翼双体复合船型的运动预报精度.
【总页数】10页(P347-356)
【作者】高成君;赵峰;赵发明;王小川
【作者单位】中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082
【正文语种】中文
【中图分类】U661.2
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1.水翼增升双体船阻力预报方法研究 [J], 马涛
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水面舰艇 RCS 方向特性平滑分析
水面舰艇 RCS 方向特性平滑分析刘攀龙【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2016(039)003【摘要】针对水面舰艇雷达截面（RCS ）在实际测量中变化大的特点，分别利用数据平滑、小波分析等方法对RCS方向特性进行降噪分析处理，量化分析其去噪性能，得到了水面舰艇较为精确的RCS分布特性。
%Aiming at the feature that the radar cross sector (RCS) of surface ship changes greatly in the practical measurement ,this article performs noise-reduction analysis and processing to RCS di-rection feature by using data smoothing ,wavelet analysis and other methods respectively ,analyzes the noise-reduction performance quantitatively ,obtains relatively precise RCS distribution feature of surface ship .【总页数】3页(P37-38,48)【作者】刘攀龙【作者单位】解放军91404部队，秦皇岛066001【正文语种】中文【中图分类】TN957.51【相关文献】1.小波降噪在目标RCS方向特性处理中的应用 [J], 宋广;张正成2.改变散射体RCS方向特性的有源加载方法研究 [J], 曹志华;刘建;邱卫军;刘鹏3.基于直航法的目标RCS方向特性测量 [J], 孙军;李鸣;罗涛4.考虑地震方向性的高耸RC烟囱结构易损性分析 [J], 周长东;田苗旺;王朋国;张许5.RCS-901G高频方向保护拒动原因分析 [J], 余平;姚国明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高速细长体理论在双体船运动计算中的应用
高速细长体理论在双体船运动计算中的应用
段文洋;贺五洲
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】2002(19)2
【摘要】给出一种基于高速细长体理论的预报排水型双体船在波浪上运动性能的数值方法。
在高速细长体理论的定解条件中,自由面条件是三维的,而控制方程和物面条件则是二维的,所以高速细长体理论常被称为二维半理论。
采用时域自由面Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程,进而求解水动力系数和船舶运动方程。
对NPL系列双体船型的运动性能作了理论预报,并与实验结果和用切片法的理论预报结果作了比较。
比较结果表明,高速细长体理论的预报结果与试验结果相当接近,而切片理论运用于双体船时,由于受到纯二维假定的限制,在某些离散频率出现水动力干扰现象,导致运动预报偏离试验结果。
【总页数】5页(P138-142)
【关键词】双体船;运动性能;高速细长体理论;切片理论;水动力系数;Green函数【作者】段文洋;贺五洲
【作者单位】哈尔滨工程大学船舶与海洋工程系;清华大学土木水利学院
【正文语种】中文
【中图分类】U661.3
【相关文献】
1.迎浪状态下高速双体船的运动响应计算 [J], 彭侃
2.双体船在突风中摇摆运动的试验研究和理论计算 [J], 吴静萍;王仁康
3.基于细长体理论的小水线面双体船操纵性预报 [J], 熊文海;周振路;陈力
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0.94
-0.055
Freq (rad/s) 0.60
0.80
0.90
1.00
30knots Pitch RAO (deg/m)
SSPA
RANS
Dif
2.20 3.95 4.50 3.80
2.77
-0.571
3.71
0.240
4.14
-0.3017
中國驗船中心 CR
Pitch RAO
► 波浪頻率 = 0.9 rad/s ► 波高 = 1.0 m ► 網格數: 2.5M , 1.5M , 0.5M
Heave RAO Pitch RAO
► 時間步: 0.005s , 0.00707s , 0.01s
Heave RAO
► 迭代步數: 7 , 5 , 3
Pitch RAO
3.787% 2.379%
UI (%S1)
0.157% 0.057%
4/7/2017
UG (%S1) UT (%S1) UI (%S1) USN (%D) UD (%D) UV (%D) Heave RAO 9.952% 3.787% 0.157% 10.082% 2.500% 10.387%
Pitch RAO 9.745% 2.379% 0.057% 9.148% 2.500% 9.484%
r x2 x3 x1 x2
21 S2 S1
32 S3 S2 R 21 / 32
pRE
ln32 21 lnr
RE
21 r pRE 1
P pRE pth
Factor of Safety (FS) : numerical errors/uncertainties
► Grid
► Time-step ► Iterative
7
方法驗證-耐海性能計算
► 船速 30節, Fn=0.77, 頂浪
► 1st order regular VOF wave
► 波浪頻率 = 0.6, 0.8, 0.9, 1.0 rad/s
► 波高 = 1.0 m
► Overset Mesh
30 knots 實驗值 Freq. RAO 0.50 0.96 0.60 0.94 0.70 1.04 0.80 1.39 0.85 1.58 0.90 1.57 0.95 1.29 1.00 0.99 1.05 0.68 1.10 0.47 1.20 0.21 1.30 0.06
Star-CCM+
T-Foil 受力
船體運動
船體阻力
2017/7/4
中國驗船中心 CR
5
騎浪控制系統 Ride Control System
RCS
演算&最佳化
船體運動
Ship & lifting body
幾何條件
4/7/2017
產生最佳水動力
圖像來源:ナッチャンRera, BENTLEY MARINE , Foil (fluid mechanics)
11
加裝T-Foil 計算條件
► Overset Mesh ► Realizable k-e ► 船速 30節,Fn=0.77 , 頂浪 ► 波浪頻率 = 0.9 rad/s ► 波高 = 1.0 m ► 網格數 = 2M~3M
原
加裝T-Foil
4/7/2017
中國驗船中心 CR
2
大型高速穿浪雙體客船
東聯航運-麗娜輪
圖像來源:東日本フェリーナッチャンRera
大型高速雙體高速客船-麗娜
LBP, L (m) Beam overall, B (m)
Beam of each hull at LWL (m)
Draught, D (m)
105.6 30.5 5.8 3.896
E (%D) 3.333% 7.968%
中國驗船中心 CR
10
方法驗證-運動反應值計算
Freq (rad/s) 0.60
0.80
0.90
1.00
30knots Heave RAO (m/m)
SSPA
RANS
Dif
0.94
0.92
-0.021
1.39
1.52
0.127
1.57
1.51
-0.052
0.99
U FS
FS PRE
2.45 16.4P
0.85 P RE 14.8RE
0 P1 P 1
U
2 SN
U
2 I
U
2 G
UT2
4/7/2017
中國驗船中心 CR
9
方法驗證-不確定性分析
► Overset Mesh
► Realizable k-e
Heave RAO
► 船速 30節, Fn=0.77, 頂浪
Overset Mesh
Normal Mesh
4/7/2017
中國驗船中心 CR
8
方法驗證-不確定性分析
Factor of safety for Richardson Extrapolation methodology
Richardson Extrapolation (RE) : order of accuracy, error estimates
RG
0.711 0.839
RT
0.500 0.477
RI
0.173 0.333
pREG
0.985 0.508
pRET
1.999 2.135
pREI
5.071 3.171
PG
0.492 0.254
PT
0.999 1.067
PI
2.535 1.585
UG (%S1)
9.952% 9.745%
UT (%S1)
中國驗船中心 CR
6
穿浪型雙體船船模 CAT-I
CAT-I
Heave RAO
Pitch RAO
4/7/2017
圖像來源: Investigation of Seakeeping Characteristics of High-Speed Catamaran in Waves [1]
中國驗船中心 CR
按一中下以國編驗輯母船片中標心題樣式CR
高速雙體船RCS運動分析
雙體船耐海性能、運動反應幅值計算、T-Foil對船體性能影響
30/6/2017 研究處研發組 林均達
4/7/2017
1
內文大綱
前言 耐海性能計算 不確定性分析 運動反應幅值 T-Foil對船體性能影響 未來規劃
圖像來源:華岡集團- 首頁| Facebook
spacing between hull centre-line (m)
24.6
2017/7/4
中國驗船中心 CR
3
船體運動控制裝置
東聯航運-麗娜輪
2017/7/4
T-Fo圖il像來源:BARCAFERRY
中國驗船中心 CR
圖像來源:東日本フェリーナッチャンRera
4
T-Foil對船體性能影響
T-Foil