小水线面双体船的纵向运动稳定性研究

（ ） ９
研究方向： 船舶水 动力性能与船型研究 。
Ｅ－ ｉ：ｉｚ ｅ ｇ １ ８ ＠ １ ６ ｃｒ ｍａ ｌ ｌ ｈ ｎ ｎ ９ ４ ２ ．ｏ ｎ
一
式 中 ： —— 周期 性振荡 频率
所得 的 ４个 根 的形 式 决 定 了 Ｓ ＡＴＨ 在 静 Ｗ
５ ４
小水线面双体船的纵 向运动稳定性研究——林
政， 毛筱 菲
水 中 的纵 向运 动 的 特 征 以及 稳 定 与 否 。当 是 正 常数 时 ， 不稳 定 ； 当 是 复数 且 有 正实 部 时 ， 船 舶纵 向运 动作 不 稳 定 的摇 摆 ； 当 是 负 实 数 时 ，
第 ３ ９卷 第 ２ 期 ２ １ 年 ４月 ００
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ＯＣＥ ＨＩ ＡＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ １３ ．
Ａ ｐｒ ２０１ ． ０
小 水 线 面双 体 船 的纵 向运 动稳 定 性 研 究
林 政。 毛筱 菲
（ 汉理 工 大 学 交通 学 院 ， 汉 ４ ０ ６ ） 武 武 ３ ０ ３
＝＝＝
Ｊ—— 船体 关于 通 过船 舶 重 心 的横 轴 的 ｓ
质量 惯性矩 ； 已、 岛——船 的垂 荡位移 和纵摇 角位移 ； Ａ 、 、 Ｂ Ｃ —— 纵摇 运动 附加 质量 、 尼 系 阻
收 稿 日期 ：０ ９０—５ ２ ０ ５ ０
修 回 日期 ：０ ９ ５１ ２ ０— —４ ０ 作者简介 ： 林 政 （ ９４） 男 ， 士 生 。 １８ 一， 硕
切 片理论 的基础 上建立 的 双体船 势流水 动力 系数
体船 的水 动 力 性 能 对 船 体 形 状 比单 体 船 更 为 敏
感， 因此 ， 改善纵 向运 动稳定 性很重 要 。
计算 方法 ， 而粘性 和鳍 所 产生 的水 动 力 系数 的计
算采用 的是 经验公 式方 法 ＿ ｌ ＿ 。
摘
要： 为探 讨小 水 线 面双 体 船 在 中高 速 时 容 易 失 去 纵 向 运 动 稳 定 性 的 问 题 ， 用 Ｒ ｕｈ判 据 对 其 运 动 采 ｏｔ
稳 定性 进行性 能 影 响 较 大 的 几个 参 数 。 关 键 词 ： 水 线 面 双体 船 ； 定 鳍 ； 小 稳 ＭＵＮＫ 力 矩
（） ６ （） ７
Ｇ３ ５ Ｇ５ ３ 一 Ｇ
（） ８
方 程 为一元 ４次 方 程 ， 征 方 程 有 ４个 根 。 特 方程 的 四个 特 征 根 以 表 示 ， 则 值 可 能 为 实 数也可 能 为复数 ， 当为 复数值 时将会 成对 出现 ：
一 ，
＋ ｉ Ａ
其系 数表达 式为 ：
以一 （ ＋ Ａ３） ＋ Ａｊ） Ａ３Ａｊ Ｍ ３ （５ ５一 ５ ３ ６ （ ＋ Ａ３） ５ Ａ Ｂ３＋ 一 Ｍ ３ Ｂ５＋ ３ ５ （） ４
Ａ５ ３ Ｂ５ ＋ Ｃ５已 ＋ （ ５ Ａ５） ５ ３ ＋ ３ ３ ３ Ｊ ＋ ＋
Ｂ ５ ５ ５ 一０ ５ ＋Ｃ５ 拿 式 中： Ｍ— 一船体 质量 ；
力减 少 ， 别 是 在 中 高 速 时 ， 用 在 船 舶 上 的 特 作
数 和恢 复力 系 数 ，、 一３为 ｉ是
垂荡 ，、 一５为纵摇 。 ｉ尾
由于船 在静 水 中 ， 以方 程 右边 的波 浪 扰 动 所
力均 为 ０ 。水 动 力 系 数 Ａ Ｂ ， 以及 恢 复 力 系 数 Ｃ 主要 由以下三 部分组 成 ： 无 稳定 鳍 的 小水 线 ① 面双体 船对 具有 自由水 表面水 的扰 动所 引起 的势 流运 动 ； 无稳定 鳍 的小 水线 面双 体 船 对水 扰 动 ② 引起 的粘性 流动 ； ③稳定 鳍 的水动 力效应 。
（） ２
Ｂ３（ ５ Ａ３） Ｂ３Ａ５ ３ Ｊ＋ ５一 ５ ３
（） ５
ｆ （ ＋Ａ３） ５ 一 Ｍ ３ Ｇ 一Ａ５ ５ ３ ＋Ｂ３Ｂ５— ３ ｊ
ＢｊＢ３＋ （ ５ Ａ ５） ３ Ａ３ ５ ３ ５ ｊ＋ ５ Ｃ３ 一 ５ ３ Ａ ｄ＝ Ｂ３Ｃ５ 一 Ｂ５Ｃ３ ＋ Ｃ３Ｂ５ 一 Ｃ３Ｂ５ ３ ５ ３ ５ ３ ５ ５ ３
“ ＭＵＮＫ” 矩 ， 易 使 船 舶 失 去 纵 向 运 动 稳 定 力 容 性 。 目前 保证船舶 在 中高速 时 的纵 向运 动稳定 性 的有 效方 法是安 装稳定 鳍 ， 主要是尾 鳍 ， 以有 效 可
地抵 消 “ ＭＵＮＫ” 矩 的不 利 作 用 。小 水 线 面 双 力
其中， 势流 引起 的水动 力 系数 的计 算 是 按 照
性齐 次微分 方程 组 ， 定其 特解形 式 ， 公式 进行 假 对
变换 ， 到纵 向运 动特 征方 程为 ： 得
＋ 。 ＋ 。 ＋ ＋ Ｐ ０ 一 （） ３
（ Ｍ＋Ａ３） ＋Ｂ３ ３ 。 ＋Ａ３ ＋ ３ 。 ３ ＋ｃ。 拿 ５
Ｂ３ ＋ Ｃ ５ 一 ０ ５ ５ ３ （） １
１ ２ 纵 向运动 稳定性 判别 ．
１ 纵 向 运 动 控 制 方 程 及 稳 定 性 判 断
１ １ 静水 中的纵 向运动控 制方程 ．
纵 向运 动方 程 （ ） （ ） １ ，２ 为具 有 常 数 系数 的线
小水 线 面 双体 船 以 定 常 速 度 在 静 水 中 前 进 时， 其在纵 向平 面 内的运动 方程具有 如 下形式 ：
中 图 分 类 号 ： ６ ． Ｕ６ １２ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １７ ５ （ ０ ００ —０ ４０ １ ７—９３ ２ １ ） ２０ ５ —４
小 水线 面 双体 船 （ｍ ｌ ｗ ｔ ｐａｅａｅ ｗ ｎ ｓ ａｌ ａｅ ｌ ｒａｔ ｉ ｒ ｎ ｈ ｌ ，Ｗ ＴＨ ） ｕｌ Ｓ Ａ 与传 统 的单体 排水 船相 比， 具有 较 小 的水线 面积 ， 因此 所受 的 干扰力 较 小 ， 具有 较 长 的固有周期 、 易发生共振 、 不 运动 幅值 较小 、 浪 中 波 失速较小 等 ； 是 较 小 的水 线 面 积导 致 纵 倾 恢 复 但