穿浪双体船附连水质量计算讨论
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。
双体船船体结构强度的直接计算法
武汉理工大学硕士学位论文双体船船体结构强度的直接计算法姓名：吴荻申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：杨平;王发祥20040601武汉理工大学硕士学位论文摘要船舶的结构设计一般是采用规范设计和直接计算两种方法来完成。
由于船舶尺度的增大以及新船型的开发，世界各国的船级社都在寻找既先进科学又合理可靠的新的设计方法，因此船舶结构强度直接计算法的应用日趋广泛。
双体船因其宽阔、稳定、灵活之优点而倍受中外推崇，成为近年来正在崛起的一种新船型。
中国船级社《钢质内河船舶入级与建造规范》中第１５章双体船船体结构补充规定中指出具有船长大于６０ｍ等情况的双体船应由直接计算确定结构尺寸。
但目前国内尚无相关的具体规定，本文在这些方面做了初步的尝试。
由于船舶结构本身的复杂性以及外部载荷的复杂性，准确预报结构强度一一直是一项非常困难的任务。
有限元的出现使传统的船舶结构力学发生了根本变革。
过去手算方法不能解决的问题，用有限元法可迎刃而解，并能进行整体结构分析，从而改变了传统的把总强度与局部强度分开来孤立进行计算的概念。
合理的建立船体结构强度分析的有限元模型，可以求出整船的应力状态。
本文中的有限元计算正是在以上前提下进行的。
整体来说，本文从双体船的研究现状入手，详细分析了该船型的结构特点和总体性能，对其所受载荷和总体强度计算做了基本的说明，针对连接桥这一关键环节展开详细讨论，在算法上介绍了前人的经验公式，分析比较得出更为准确的简化公式，并结合实船数据进行验算。
然后，运用通用有限元软件ＡＮＳＹＳ对一条双体渡轮进行了结构强度计算，试用所得新公式进行加载，选取较为合理的约束形式，讨论了尾楼的设置对连接桥受力的影响。
并将计算的重要环节连接桥单独取出，进行专门的简化模型推导，根据连接桥上与片体相连处节点的受力情况分析应力分布规律，寻找合理的载荷施加方法，并根据实际情况对模型进行约束，使连接桥单独计算的结果与全船计算相吻合，从而达到模拟全船的简便计算的目的。
双体客船结构强度直接计算分析
第17卷 第4期 中 国 水 运 Vol.17 No.4 2017年 4月 China Water Transport April 2017收稿日期：2017-02-02作者简介：胡 帅（1987-），男，武汉金鼎船舶工程设计有限公司助理工程师。
双体客船结构强度直接计算分析胡 帅，符 亮（武汉金鼎船舶工程设计有限公司，湖北 武汉 430062）摘 要：根据某工程项目实际需要，采用大型有限元计算软件MSC.PATRAN 对一艘航行于近海航区的双体客船的结构进行了直接计算，校核了该船的总纵强度以及总横强度，并对载荷的计算与加载、模型的建立、边界条件等进行了介绍，以供其它工程项目参考。
关键词：双体船；总强度；直接计算中图分类号：U674.11 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）04-0001-04一、概述双体船的载荷状态及结构复杂性使其结构分析远较单体船复杂，中国船级社《海上高速船入级与建造规范》（以下简称《规范》）可用于双体船结构直接计算。
根据规范要求的不同工况组合，应用三维有限元分析软件PATRAN 进行分析计算，分析双体船应力值最大出现的位置和应力分布规律，为双体船的设计和优化提供参考。
二、双体船主要参数该船为全钢结构双体船，采用双机双桨双舵，片体采用球首球艉船型，主要用于“蓬莱—长岛”、“烟台—长岛”航线旅客运输，兼营北五岛、西三岛及长岛岛际及海上游航线旅游，结构按近海航区设计。
总 长：57.80m 垂线间长：52.78m 型 宽：15.00m 型 深：4.30m 设计吃水：2.60m片体宽度：5.00m主船体结构如下图1所示。
三、计算载荷按《海上高速船入级与建造规范》中的附录2的工况组合要求进行加载计算，具体载荷如下：1．总纵弯矩M B（1）总纵弯矩M B 规范计算值按《规范》第4章4.8.2规定计算得到总纵弯矩M B（M B =|Ms|=Mh）；M B =C 1C 2（1+n）（l x -0.175△/（B s *d）*（1+0.2n））△*g式中：C 1，C 2—系数； n—过载系数，按下式计算： n=a cg /ga cg —重心处垂向加速度，m/s 2a cg =K T /426（V H /L 0.5）1.4（H 1/3/B WL +0.07）（50-β）（L/B WL -2）B WL 3/△g式中：g—重力加速度，m/s 2；V H —船在有义波高H 1/3的波浪中航行的航速； β—船体重心处横剖面的船底升角； K T —船舶类型系数，根据船舶类型确定； L—船长；B WL —各个片体水线宽； l x —可近似取l x =0.25L；Bs—船首尾出水，波峰冲击船中区域底部时冲击面积的宽度；△—满载出港排水量。
双体船波浪载荷预报与规范计算对比分析
基础科技22 船舶物资与市场0 引言一般来说，双体船由于片体之间流体相互作用会使其遭受的波浪载荷发生变化，其横向载荷如横向弯矩、扭矩等对双体船尤为重要，直接影响双体船的横向强度。
虽然国际上主要船级社均已给出了双体船的波浪载荷计算公式，但是人们对双体船波浪载荷的研究还不充分，相应的规范设计方法也不成熟，不同船级社给出的相同船舶的设计载荷之间的差别比较明显，给双体船结构强度评估带来困惑。
中国船级社（China Classification Society ，CCS ）钢制海船入级规范对于具有以下特征的双体客船、公务船，可按经验公式计算连接桥总横弯矩、总横扭矩、垂向剪力，亦可采用直接计算法确定上述载荷。
L ≤60 m ，L /D ≤15，B /D ≤3.5，b 1/B ≤0.4式中：L 为船长，m ；B 为船宽，m ；D 为型深，m ；b 1为连接桥宽度，m 。
本文选取3艘双体客船，采用DNV-GL Sesam 软件下的Wadam 模块进行波浪载荷预报，用以对比波浪载荷直接计算与CCS 钢制海船入级规范[1]回归公式的区别。
1 计算方法及相关软件介绍在船舶与海洋工程领域，目前最常用的水动力分析方法有Morison 公式、切片理论以及三维面元法（三维辐射绕射理论）。
在进行水动力分析时，通常按照构件与波长的相对大小将构件分为小尺度结构物与大尺度结构物。
对于大尺度结构物，惯性力和绕射为为主要分量，此要要采用辐射绕射理论进行求解。
Wadam 为DNV-GL 旗下Sesam 软件中基于绕射理论与Morison 公式，可以对任意形状的固定式或浮动式结构物进行双体船波浪载荷预报与规范计算对比分析欧书博1，孙元璋1，岳兴华2（1.招商局金陵船舶（威海）有限公司，山东 威海 264200；2.中国船级社大连分社，辽宁 大连 116013）摘 要 ：应用DNV-GL Sesam 软件对3艘双体船进行波浪载荷预报，以对比双体船连接桥总横弯矩、总横扭矩、垂向剪力规范值与预报值的区别。
不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性影响研究
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ６ ４， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｇ ｉ ｖ ｅ Ｕ Ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ａ ｋ ｅ ｅ ｐ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ Ｗ ＰＣ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｐ ｐ ａ ｄ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ
第３ ７卷 第 ７期
２ ０ １ ５年 ７月
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ １ ． ３ ７ ．Ｎｏ ． ７
Ｓ ＨＩ Ｐ ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｊ ｕ １ ．，２ ０１ ５
不 同附 体 对 穿 浪双 体 船 阻 力和 耐波 性 影 响 研 究
杨 帅 ， 谢 伟， 许 晟
０ 引 言
穿浪双 体船 自２ ０世纪诞 生 以来 ，由 于其 具 有 高 速 、优 良的耐 波性 、稳 性 好 、舒 适 、吃水 浅 、甲 板
双体 船虽 然快 速性 和宽 敞 的 布置 的确 值得 推 崇 ，可
是遭 遇与 船长 相近 波 长 的 波浪 时 ，耐 波 性 能仍 有 待
提 高。
通 过 与 国外 同 类 型 船 对 比发 现 ， 国 外 在 ２ ０世 纪
宽 敞和 回转性 能 好等 高水 平 的综 合 航 海 性 能 ，以 及
建造 工 艺 简 单 、使 用 成 本 低 和 技 术 风 险 小 的特 点 ，
穿浪双体船横向强度与扭转强度的有限元计算
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｒｓ— ｔ ｃｕｅ ｆｗ ｖ ｉｒｉｇｃ ｔｍａａ （ Ｃ）ａｅ ｓ ｂｅｔｄ ｔ ｌｒｅ ｔ ｎｖ ｒｅ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｃｏｓ ｓ ｕ ｔｒｓｏ ａ ｅ ｐｅｃ ａａ ｒｎ ＷＰ ｒ ｎ ｒ ｕ ｊｃｅ ｏ ａｇ ｒ ｓｅｓ ａ
ｂ ｎ ｉ ｇ ｍｏ ｎ ｎ ｏ ｓｏ ｍ ｅ ｔｕ ｄ ｒ ｔａ ｓ ｅ ｓ ｎ ｂｉ ｕ ｖ ｓ ｔ ｔｅ ｇｈ ｉ ｒｔｃ ｌｔ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｅ ｔａ ｄ ｔｒｉ ｎ ｍｏ ｎ ｎ ｅ ｒ ｎ ｖ ｒｅ ａ ｄ ｏ ｌｑ ｅ ｗａ ｅ ．Ｉｓ ｓｒｎ ｔ ｓ ｃ ｉ ａ ｏ ｉ ｉ ｓ
ｓｆｔ．Ｂ ｓｄ ｏ ｈ ｎｔ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ （ Ｅ ，ｄｒｃ ｏ ｕａｉｎ ｗ ｓｐ ｒ ｒ ｄ ｏ ｕｌＦ Ａ ａｅｙ ａｅ ｎ ｔｅｆ ｉ ｅｅ ｎ ｎ ｌｓ ｉ ｅ ｓ Ｆ Ａ） ｉ ｔｃ ｍｐ ｔｔ ａ ｅ ｏｍｅ ｎ ａｆｌ Ｅ ｅ ｏ ｆ
关 键 词 ：穿 浪 双 体 船 ；连 接 桥 ；直 接 计 算 方 法 ；有 限元 ；强 度
中 图分 类 号 ： ６ １ ３ Ｕ ６． ４
文 献标 志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ３—３ ８ ２ １ ０ —ｌ ０ １７ １ ５（ ０ ０） ｌ ４— ５
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍｅ ｔＡｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｎｄ Ｔｏ ｓｏ ｔ ｅ ｇ ｈ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｔｒ ｎ ｖ ｒ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｆａ
ｍｏ ｅ ｆ Ｗ ＰＣ ｔ ｂ ａｎ ｉｓｔａ ｓ ｅ ｓ ａ ｄ ｔｒｉｎ ｓｒ ｎ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｃ ｃ ｔ ｌｂ ｌｓｒｎ ｔ ｄ ｌｏ ｏ ｏ ｔｉ ｔ ｒ ｎ ｖ ｒｅ ｎ ｏ ｓｏ ｔｅ ｇｈ， ｎ ｈ ｎ ｔ ｈｅ ｋ ｉ ｇｏ ａ ｔｅ ｇｈ．Ｔ ｅ ｓ ｈ ｐ ｅｉ ｎ ｒ ｔｄ ｓ ｃ ｎ ｕ ｔｄ ｏ ｈ ｆ ｃｓ ｏ ｈ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｏ ｈ ｇｏ ａ ｒｎ ｖ ｒｅ ｓｒ ｎ ｔ． ｒｌｍｉ ａ ｙ ｓｕ ｙ ｗａ ｏ ｄ ｃｅ ｎ ｔｅ ｅｆ ｔ ｆ ｔｅ ｔｐ ｓｒ ｃｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌｂ ｌ ｔａ ｓ ｅｓ ｔｅ ｇｈ ｅ
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。
双体船排水量计算公式
双体船排水量计算公式双体船是指由两个并排的船体组成的船只。
由于其特殊的结构设计，双体船在排水量计算上有一些不同于传统单体船的公式。
本文将介绍双体船排水量计算的相关公式及其推导过程。
首先，我们需要了解一些基本的概念和定义。
1.船体长：指双体船两个船体中心线之间的距离，通常以L表示。
2.船体宽度：指双体船两个船体外侧之间的距离，通常以B表示。
3.船体高度：指从船体基准面（通常是船底）到船体顶部的距离，通常以H表示。
根据上述的定义，双体船的排水量可以通过以下公式计算：V=V1+V2其中，V1和V2分别为两个船体的排水量。
对于传统的单体船来说，其排水量可以通过船体的长、宽、高等参数计算得出。
但对于双体船来说，由于存在两个船体，各个参数的计算稍微复杂一些。
接下来，我们将推导出双体船排水量计算的具体公式。
首先，我们可以通过船体的形状和船体参数计算出每个船体的体积。
对于一个船体来说，其体积可以近似地认为是一个长方体加上两个半椭球形的体积之和。
船体底部的长方体部分的体积可以通过以下公式计算：V1=L*B*H1其中，H1为船体的高度。
船体两侧的半椭球形部分的体积可以通过以下公式计算：V2=2/3*π*(B/2)^2*(L/2)其中，π为圆周率。
将上述两个公式代入排水量计算的公式中，可以得到双体船的排水量计算公式：V=L*B*H1+2/3*π*(B/2)^2*(L/2)这是双体船排水量计算的基本公式。
通过该公式，可以根据船体的长、宽、高等参数快速计算出双体船的排水量。
需要注意的是，上述公式是基于船体形状的简化模型推导得出的，实际的双体船可能存在更加复杂的形状和结构，因此在实际应用中可能需要更加精确的参数计算和模型分析。
总结起来，双体船的排水量可以通过两个船体的体积之和来计算。
每个船体的体积由船体的长、宽、高等参数计算得出。
通过计算船体底部的长方体部分和船体两侧的半椭球形部分的体积之和，可以得到双体船的排水量计算公式。
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图 １ 穿 浪 双体 船 有 限 元 模 型
２ 附连 水质 量 的计 算
船舶 在运 动 时 ， 绕 在 船体 周 围 的水 也 处 于 环 运 动状态 ， 因而 舷外 水 对 船 体 的振 动产 生 很 大 的
３１
作 者 简 介 ： 科 技 （ ９ ５） 男 ， 士 生 。 李 １８ 一 ， 硕
研究方 向 ： 船体结构振动与噪声控制 。
Ｅ ｍａｌｌ ｅ ｌ ｅｉ １ ６ Ｃ Ｉ － ｉ ｉ ｊ ｉ ｊ ２ ． ＯＤ ： ｋ ｉｋ ＠
第１ 期 船海Fra bibliotek工程
第 ３ 卷 ９
质量 ， ． ： ｎ 为
要 求复 杂 的航 态控 制 系统 和传 动系统 等 缺点 。基
于高速 穿浪 双体 船 型 的 这些 特 点 ， 合 用 作 高 速 适
车客渡船 、 用各 类 高 性 能 攻击 艇 和 高性 能 隐 身 军 艇 的基础 船 型 ， 广 阔 的发 展 前 景 ［ 。穿 浪 双 体 有 １ ］
船 的振动 计算 分析 是研 究高 质量 穿浪 船 的重要 方
中 图分 类 号 ： ６． ４ Ｕ６ １４ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ １７ ５ （ ０ ０ ０—０ １０ １７ —９３ ２ １ ） １０ ３ ３
高速 穿 浪 双体 船 （ Ｃ 保 留 了小 水 线 面 双 ＷＰ ）
层 甲板 和 内外壁 板 ， 其上 的纵 桁 、 梁及 骨架 等采 横 用 一 维 ｂａ 单 元模 拟 ， ｅｍ 共生 成 ３ ３ ０７９个节点 ， 建
的改变 。相 当 于 有 一 部 分 舷 外 水 与 船 体 一 起 振 动， 这部 分舷 外水 的质 量称 为 附连水 质量 ， 具有 与 船体 的质 量 同 阶甚 至 更 大 的量 值 ， 可使 船 体 自由 振 动频率 大 大降低 ＿ 。 ＿ ｌ ］ 穿浪 双体 船 是一 种 水 面 船 舶 ， 般 采 用水 面 一
—
—
计算 剖面处 的吃水 ；
不 同于椭 圆而 引入 的无 因 次修 正 系 数， 取决 于宽 度 与 吃水 之 比 ２ ／ ｂｄ和
剖 面吃水 ， ｍ；
水 比 ２／ ｂ ｄ和 浸 剖 面 面 积 系 数 而定（ 一Ｓ ／ ｂ Ｓ ２ｄ， 为浸 剖面 面
积 ， 。； Ｉ ） ｎ
第３卷 ９
第 １ 期
Ｓ Ｉ Ｈ Ｐ
船 海 工 程
（ ＣＥＡＮ ） ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ Ｊ ９ Ｎｏ １ Ｉ３ ．
Ｆｅ ． ０ ０ ｂ ２ １
２１ ０ ０年 ２月
穿 浪 双 体 船 附连 水 质 量计 算 讨 论
李 科技 ， 志坚 陈
（ 军 ＿ 程 大 学 船 舶 与 动 力 学院 ，武 汉 ４ ０ ３ ） 海 ７ － ３ ０ ３
立 ５ ９ 单 元 。该 船 三 维 有 限 元 模 型 的离 散 ２２ ７个
图 见 图 １ 。
体船 的低 阻 ， 耐波 性 及 常 规 双 体 船 甲板 面积 宽 高
敞 的优 点 ， 时融 汇 了深 Ｖ 船 型 的 特点 ， 服 了 同 克
小 水线 面双 体船 的片 体 无储 备浮 力 、 间狭 小 和 空
１
为：
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式 中：——水 的密度 ； ｐ
式 中 ：—— 剖面水线处半 宽（ ６ 当水线位于剖 面最 大 宽度点 以上 时为剖面最大半 宽）ｍ； ，
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６ —计 算剖 面处 的水 线半 宽 ； —
影 响 ， 响可 以分 为重 力 的影 响 、 影 阻尼 的影 响和 惯 性 的影 响 ， 中主要 是 惯性 的影 响 。 其
１ 有 限元模 型
采 用整 船三 维有 限元 模 型ｌ进 行 固有频 率计 ４ ］
算 ， 船 三维有 限 元 模 型严 格 按 照 该 船 的结 构 图 整
惯性 的影 响反 应 在参 与船体 振动 的等 效质 量
船舶 附连 水质 量 理论 ， 穿 浪 双体 船 片体 结 构横 但
收 稿 日期 ：０ ９０ ６ ２ ０ ４１
修 回 日期 ：０ ９ ０ ７ ２ ０ ７２
剖 面接近 于椭 圆 ， 体 入 水 时 犹 如潜 艇 水 面巡 航 片
状态 时 的情景 ， 以这 里 采 用潜 艇 巡 航 状 态 附连 所 水质 量理 论计 算其 附连 水质 量 的大小 。 ２ １ 水面 船舶 附连 水质 量 的计算 理论 ． 计 算 船体垂 向振 动 时 ， 位 长 度 上 的 附连 水 单
纸尺 寸建立 ， 以确 保 准 确 地 模 拟 实 艇结 构 。模 型 包括 上层 建 筑 、 甲板 、 高一 甲板 、 一 升 甲板 纵 桁及 横梁 、 舱 壁 、 纵 片体纵 桁及 龙 骨 、 封板 、 喷管 以 艉 艉
及 湿表 面纵 骨 。采 用 二 维 ｓｅｌ 元模 拟船 体 各 ｈ ｌ单
摘
要： 针对高速 穿浪 双体 船 ， 应用两种不 同的理论对其附连水质量进行计算 ； 利用大型有限元计算软件
Ｐ ｔａ ａｒｎ和 Ｎａｔａ ｓｒｎ建立 了全船三维有限元模型 ， 并分别计 算和分析了该船的模态 。结果表 明对于穿浪双体 船 按 这两种理论计 算所得的结果相差很小 ， 并与实船 测试 数据 符合 较好 。 关键词 ： 高速穿浪双体船 ； 附连水质量 ； 限元 有
面， 在对 高速 穿浪 双 体 船 进 行船 体 总振 动 计 算 及
模 态分析 时 ， 须 考虑 附连 水质量 Ｉ ｊ 必 。
针对 穿浪 双体 船 独 特 的结 构 特 点 ， 据 水 面 依 船舶 附连 水质 量理 论 和潜艇 巡航 状态 船体 附连 水 质量 计算 理论 分别 对某 穿浪 双体 船 的附连 水质 量