当前位置：文档之家 › 长宽比对滑行艇阻力的影响_邵世明

长宽比对滑行艇阻力的影响_邵世明

  • 格式：pdf
  • 大小：142.65 KB
  • 文档页数：3

下载文档原格式

  / 3

合集下载

船舶阻力第六章

船舶阻力第六章

36
6.6 首尾形状影响
2、横剖面形状对阻力的影响及选择 （1）首部： 低速：V形 — S小 — Rf小； V形—水下部分瘦—沿纵剖线流动—减少舭部旋涡 中高速：U形—首部满载水线尖瘦—减小Rw （ 避免采用极U形—舭部半径过小—旋涡） （2）尾部 阻力角度：V形— S面积略小 — Rf 略小； 纵剖线平顺 — 不易发生分离 水线宽 — 便于双桨布置 推进角度：U形 — 伴流均匀 —螺旋桨效率高、船体振动小

同，存在最佳船长Lopt
9
6.2 船体主尺度影响
（4）船长选择须考虑因素： 总布置、阻力、操纵性、耐波性、经济性 （5）利用经验公式估算船长 2 巴士久宁公式 Ldisp 0.305C Vs Vs 2 其中速度单位为kn, 排水体积单位为m3 适用于Δ＝1600～42000t的各类民用船 常数C的选取：C= 23.5, 当单桨船Vs ＝11.0kn～16.5kn C= 24.0, 当双桨船Vs ＝15.5kn～18.5kn C= 26.0, Vs>20kn 艾亚公式
（1）横剖面面积曲线形状： xc 、Lp、首尾端形状
3
6.1 船型对阻力影响的基本概念
（2）满载水线形状： 面积、平行中段长度、首尾端形状、半进角 （3）首尾形状： 首尾横剖面形状、纵剖面形状 总阻力： t f L3、 T、 p、Cm、船体形状、Fr C B C


三、船型对阻力影响问题的研究方法
1
6.1 船型对阻力影响的基本概念
中速船 0.20<Fr < 0.30
Rw随V提高而增大, 既要减小Rw 又要考虑Rf 和Rpv, 办法:选择有利船型参数 — (兴波)有利干扰 船型趋于瘦削— 减小粘压

高性能船舶要点

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。

船舶阻力总结[最终定稿]

船舶阻力总结[最终定稿]

船舶阻力总结[最终定稿]第一篇：船舶阻力总结船舶阻力总结——By Mr.Torpedo 说明：1、本资料仅供20120114班内部分享。

2、题目纯属个人编写，与考试形式关系不大，仅仿照老师上课所述考试内容，将书上的重要知识点加以总结，仅供参考。

第一章绪论1、简述船舶阻力的概念。

2、什么是船舶快速性？船舶具有良好快速性应满足什么条件？3、什么是船舶阻力曲线？什么是有效功率曲线？分别如何表示阻力性能？4、船舶阻力研究中常用的速度单位有哪些？他们之间换算关系如何？5、船舶阻力中常用的相似准数有哪些？6、船舶的航态如何划分？7、排水型船舶的航态如何划分？8、船舶阻力有哪些研究方法？9、船舶阻力中的坐标系如何选取？10、船舶阻力的成分如何划分？11、船体阻力的成分如何划分？第二章粘性阻力1、什么是粘性阻力？它包括哪两部分成分？2、简述粘性阻力的成因（力学观点、能量观点）3、相当平板理论的内容4、1957年国际船模试验池实船—船模换算公式的表达式？5、简述船体表面弯曲对摩擦阻力的影响6、什么是形状效应？在阻力计算中如何计入形状效应的影响？7、船体表面粗糙度包括哪两方面内容？如何修正？8、船体湿表面积如何计算？9、简述污底的形成、影响及其防治方法。

10、如何减小船体的摩擦阻力？11、粘压阻力的影响因素有哪些？设计中如何避免？12、螺旋桨对粘压阻力有何影响？第三章船舶兴波兴波阻力1、船舶在水面航行如何兴起波浪？2、兴波阻力的成因？3、船舶兴波包括哪两部分？各有什么特点？4、兴波阻力的成分？5、写出与x轴夹角为 的基元波波数的表达式。

6、船行波的范围？7、深水域和浅水域的压力点兴波范围有何特点？8、什么是兴波长度？如何用兴波长度衡量兴波干扰？9、什么是兴波干扰？何为有利干扰、不利干扰？10、简述○P理论的内容。

11、薄船理论有哪些基本假定？写出流场速度势的表达式、基本方程和边界条件。

12、Michell积分反映了船型对兴波阻力的哪些影响？13、减小兴波阻力有哪些方法？14、破波阻力出现时，波浪运动分哪几个发展阶段？15、波浪破碎方式？16、破波阻力的特性有哪些？第四章船舶阻力的确定方法1、确定船舶阻力的方法有哪些？2、写出二因次换算法的假设和计算方法。

船的阻力系数

船的阻力系数

船的阻力系数
船的阻力系数是指船在航行过程中所受到的阻力与其速度平方成正比的比例系数。

这个系数对于船的设计和性能评估非常重要，因为它直接影响着船的速度、燃油消耗和航行稳定性。

船的阻力系数受到多种因素的影响，其中最主要的是船体形状和船体表面的光滑程度。

船体形状越流线型，阻力系数就越小，因为水流可以更加顺畅地流过船体表面，减少了水流的阻力。

而船体表面的光滑程度也会影响阻力系数，因为光滑的表面可以减少水流的摩擦力，从而降低阻力。

除了船体形状和表面光滑度外，船的速度和航行条件也会影响阻力系数。

当船的速度越快，阻力系数就越大，因为水流的阻力也会随之增加。

而在不同的航行条件下，如风浪、水流等，船的阻力系数也会有所不同。

在船的设计和性能评估中，阻力系数是一个非常重要的参数。

设计师需要通过优化船体形状和表面光滑度，以及选择合适的动力系统和航行条件，来降低船的阻力系数，提高船的速度和燃油效率。

而对于船主和船员来说，了解船的阻力系数可以帮助他们更好地掌握船的性能和航行条件，从而保证船的安全和稳定性。

船的阻力系数是船的设计和性能评估中非常重要的一个参数，它受到多种因素的影响，包括船体形状、表面光滑度、速度和航行条件
等。

通过优化这些因素，可以降低船的阻力系数，提高船的速度和燃油效率，从而保证船的安全和稳定性。

船舶原理PPT讲义-船型对阻力的影响

船舶原理PPT讲义-船型对阻力的影响

Slide 53
四. 满载水线首端半进角
ie随Fn上升而下降，但要考虑到水线首端形状。 ① 低速船 ② 高速船 ③ 水线首端凸，ie大些；凹时，ie小些。
方形系数的选取
① 经验公式
Cbc 1.05 1.68Fr (服务航速) 1.08 1.68Fr (试航速度)
② 根据Cp、Cm和Cb三者关系确定
（见下图6-13，6-14）
Slide 37
Slide 38
Slide 39
6-4 横剖面面积曲线形状的影响
横剖面面积曲线A(x)可表现三个量的特征 1. 浮心纵向位置 xc 2. 平行中体长度 Lp Lbp 和位置 3. A(x)两端形状
原则：总阻力角度而言，L总略小于Lopt，阻力增 加不多，造价可望下降。
（5）确定船长的经验公式 a) 巴士久宁公式 b) 艾亚公式 c) 杰克公式 d) 诺吉德公式
Slide 14
Case 2. L : 一定 改变
(1) 对 R f
Rf
C fp
1 2
2S
Cs
L
一定
Rf 1 1
船都有Lp。 ② 高速船，兴波首峰后移，不利，由前肩兴波源
影响明显，不设Lp 。
③ Lp Lbp 随航速上升而下降， Fn>0.24,0.25时， Lp Lbp 0
④ 位置与 xc 配合，低速.中心在前，随速度上
升而后移。 进流段
Le L min 9.474Fn2
去流段
Lr
L
min
4.08
B L
,
)
2
(1) 主尺度比
L,B L L B
B T T BT
(2) 船型系数
Cb

尾插板对滑行艇阻力及纵向稳定性影响试验分析

尾插板对滑行艇阻力及纵向稳定性影响试验分析

尾插板对滑行艇阻力及纵向稳定性影响试验分析潘柏衡;高霄鹏【摘要】对带有尾插板的滑行艇模型进行静水拖曳试验,监测模型运动过程中阻力、升沉、纵摇的变化及模型整体的运动稳定性,加装1.0 mm以上的尾插板能够解决该滑行艇在中高速运动过程中常见的运动稳定性问题,同时能够有效减小滑行艇在中高速下的阻力.随着航速的进一步提升,过深的尾插板会使模型发生埋首,同时阻力迅速增大.如滑行艇能够搭配合适的尾插板,有望获得更好的快速性和稳定性.%The towing test for a planning craft model with tail-board was carried out instill water to measure the resistance, heaving,pitch and the movement stability of the model.It was found that the problem of movement stability of planning craft in the middle and high speed can be promoted by installing tail-board over 1.0 mm,while the resistance can be reduced effectively. But resistance would be rapidly increased, and trim by head would appear when the speed got higher if the tail-board was toodeep.The better resistance and stability qualities can be expected,if suitable tail-board is adopted in the planning craft.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2018(047)001【总页数】3页(P26-28)【关键词】尾插板;滑行艇;纵摇;阻力;运动稳定性【作者】潘柏衡;高霄鹏【作者单位】海军工程大学舰船工程系,武汉430033;海军工程大学舰船工程系,武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U661.1尾插板通常是垂直安装在船艉部的一块具有很大长宽比的平板，尾插板可以在船舶航行过程中产生的额外的水动升力，能够一定程度上影响船舶的航行姿态，进而改变船底的压力分布和尾流场的兴波特性[1]，选择合适的尾插板可以在某些航速范围内降低船舶航行阻力，提高航行效率[2]。

优秀硕士论文参考高速无人艇设计与运动性能初步分析

优秀硕士论文参考高速无人艇设计与运动性能初步分析

江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院船舶与海洋工程专业船舶与海洋工程学生姓名梁x x班级学号指导教师教授二零一零年六月江苏科技大学本科毕业论文高速无人艇设计与运动性能初步分析The design of high-speed unmanned craft and preliminary analysisof motion performance毕业设计（论文）题目：高速无人滑行艇设计与运动性能初步分析一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）(2) (3) 在此基础上，利用完成设计及流体性能的初步计算分析；(4) 以滑行艇前进、升沉及纵摇运动为目标开展滑行艇流体性能的初步分析，并考虑风载荷因素建立滑行艇三自由度运动预报模型；(5) 编制运动预报程序，开展滑行艇三自由度运动预报，分析高速滑行艇的运动特点；(6) 完成相关内容的外文翻译一篇；(7) 撰写毕业论文。

二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1.毕业设计论文一份；2. 滑行艇三自由度运动预报程序一套；3. 外文译文一篇。

三、完成日期及进度自2010年4月12日起至 2009年6月18日止进度安排：4.12-4.18 查阅资料、撰写综述报告4.19-4.25 完成滑行艇的方案设计4.26-5.9 完成滑行艇的流体性能初步计算5.10-5.235.24-6.6 编制程序，开展滑行艇运动性能预报6.7-6.13 整理论文、打印6.14-6.18 毕业答辩四、同组设计者（若无则留空）：五、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1.盛振邦，刘应中.船舶原理（上下册），上海交通大学出版社，20032.吴秀恒.船舶操纵性与耐波性，人民交通出版社，19993.陈书海，近海攻击利器-高速攻击艇，国防工业出版社，20044.黄彩虹，军用快艇，人民出版社，19965.董祖舜，快艇动力学，华中理工大学出版社，19916.邵世明，高速艇动力学，上海交通大学出版社，19907.蒯挺适，军用快艇设计基础知识，国防工业出版社，19928.奚伟.翼滑艇运动智能控制仿真初步研究，江苏科技大学硕士论文，2006年系(教研室)主任：（签章）年月日学院主管领导：（签章）年月日摘要高速无人滑行艇具有高速、隐身、智能等优点，因而能够用于灵活作战，目前，国外已有多种水面高速无人艇应用于军事领域，特别是以美国为代表的西方国家已将其列为重要的发展方向；国内在水面高速无人艇技术方面的研究还处在初级阶段，近年来研制出的无人驾驶船也只是应用于探测天气，为了更好低完善我国海军作战体系，带动相关军工业的发展。

2015-船舶阻力(6)-船型对阻力的影响解析

2015-船舶阻力(6)-船型对阻力的影响解析
Δ 因此增大船长(或减小 0.01L 3 )将使摩擦阻力增加，即
L 或者 Δ
S L
0.01L
3
S R f
13
6.2 船体主尺度影响
1、由L变化，讨论
Δ 0.01L 3
的影响
（2）对Rr的影响
L 或者 Δ
0.01L
Δ
3
Rr
3
？
L R pv , RW B
3
200
0.60
Cp = 0.65
150 B/d = 2.25 Fr = 0.208 B/d = 2.25 Fr = 0.298 100 50 100 150
Δ/(0.01L) 3
1
200
250
50
100
Δ/(0.01L) 3
150
图6-4 排水量长度系数对Rr /Δ影响 (a)Fr＝0.208； (b)Fr＝0.298
18
6.2 船体主尺度影响
2、由排水量变化，讨论△/(0.01L)3 的影响 L一定， △变化 （讨论单位排水量阻力变化） （1）对 Rf 影响
Rf S L Δ Δ Δ Δ S 3 0.01L （2）对 Rr 影响
Δ Rf
1 Δ Rf
低速船： △/(0.01L)3对 Rr /Δ的影响不大 高速船：
第六章 船型对阻力的影响
• 船型选取是船舶设计的首要环节。在船舶设 计中，根据船舶设计任务书的要求，综合考 虑船舶的总体布置、工艺结构、快速性、耐 波性、稳性、航区和经济性等来选定船型。
1
6.1 船型对阻力影响的基本概念
一、船型、航速与阻力性能之间的关系
1、优良船型的含义

水面高速无人艇的概念设计研究

水面高速无人艇的概念设计研究

哈尔滨工程大学硕士学位论文水面高速无人艇的概念设计研究姓名 况小梅申请学位级别 硕士专业 船舶与海洋结构物设计制造指导教师 邹劲哈尔滨 程大学硕士学位论文摘要水面高速无人艇具有高速、隐身、智能等优点 因而能够用于灵活作战。

目前国外已有多种水面高速无人艇应用于军事领域 特别是以美国为代表的西方国家已将其列为重要的发展方向 国内在水面高速无人艇技术方面的研究还处于起步阶段 为了更好地完善海上作战体系 带动相关军工企业的发展 本文进行了水面高速无人艇的概念设计工作。

这里的水面高速无人艇是指具有一定的智能、能够高速航行于水面、具有较大的航程和良好的隐身性能、而且能根据任务需求搭载各种不同模块、可以自主完成一系列任务的滑行艇。

本文进行的主要工作有 一、从任务需求的快速、隐身、优良的大倾角稳性和抗沉性等特点出发 结合各种相关设计资料 设计出三种合适的水面高速无人艇艇型设计方案 二、对三种方案进行快速性、大倾角稳性、抗沉性、隐身性分析 再结合模型试验优化成最优方案进行后续设计 三、对水面高速无人艇进行主机、推进器选型和主要结构的设计 四、运用 公司的有限元分析软件 结合 对水面高速无人艇使用复合材料制造的船体机舱进行强度校核。

关键词 水面高速无人艇 概念设计 强度校核哈尔滨工程大学硕士学位论文 埘 曲哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明 本论文的所有工作 是在导师的指导下 由作者本人独立完成的。

有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出 并与参考文献相对应。

除文中已注明引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者 签字 日期 甜 年≥月 『日堕堡婆二要奎兰堕主堂堡堡奎第 章绪论 引言在过去 年中 无人驾驶运载工具开始真正呈现出复兴的势头。

正在从简单的无人驾驶靶机向可提供兵力倍增作战能力的系统方面过渡。

基于罚函数的滑行艇阻力性能优化方法研究

基于罚函数的滑行艇阻力性能优化方法研究

基于罚函数的滑行艇阻力性能优化方法研究许蕴蕾【摘要】滑行艇的阻力性能优化是设计滑行艇艇体的重要内容之一,如何减小艇体阻力是设计师优先考虑的目标.文章从传统的SIT阻力估算方法着手,分析滑行艇受到的力和力矩,并引入Savitsky对艇体阻力的修正,即考虑因喷溅而产生的摩擦阻力.由于滑行艇的重心纵向位置对阻力性能有很大影响,故通过构造罚函数法,把有约束问题化为无约束问题,利用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数计算出最佳的重心纵向位置.最后,通过某滑行艇模型的水池拖曳试验验证了该优化方法的可行性,具有一定的工程参考价值.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2010(021)005【总页数】5页(P9-13)【关键词】滑行艇;阻力;罚函数;优化方法【作者】许蕴蕾【作者单位】海军驻上海地区舰艇设计研究军事代表室,上海,200011【正文语种】中文【中图分类】U661.33滑行艇水动力性能的研究历来是研究的难点,其中重要的一项内容是对阻力性能的研究。

阻力是船舶最重要的性能之一,如果能从理论上设计出最小阻力船型,这将为整个船舶设计周期节省大量的劳力,时间和费用。

随着“时间”价值的不断提高,人们对各种运输工具速度的要求也日益提高。

对民用船舶来说,航速的提高意味着货物周转周期的缩短以及经济效益的提高;对军用舰艇来说则意味着战斗力的增强[1]。

滑行艇阻力性能优化主要包括艇体型线优化、艇体参数优化和添加附体等。

艇体型线优化通常可以应用数学方法对型线进行光顺,但是必须以艇体的布置、水动力与结构性能的要求为目标函数。

在以艇体阻力性能为型线优化对象时,只能在某些约束条件下完成[2]。

海军工程大学船舶与海洋工程系与水动力学国家重点实验室,通过对三种艇型及不同喷气方式的模型试验,研究了断阶滑行艇模型气层减阻的实施途径及减阻效果,取得了总阻力减少25%以上的结果,提出了一种适合于采用气层减阻技术且阻力性能优良的艇型[3]。

滑行艇阻力初步估算方法的比较分析

滑行艇阻力初步估算方法的比较分析

图1 滑行艇算例模型图
(1)
图2 平板滑行艇阻力估算查询λ统计图谱
图3为/2
C d
Δ
查询图谱，根据1 / Fr B2与λ的
数值，可由图3查询对应数值。

图3 根据宽度傅氏数和相对浸湿长度确定航行纵倾角
(3) 图4 小型动力艇制动马力图谱
大隅三彦图谱法计算结果
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9
4.0
/kN 8.24 8.38 8.50 8.62 8.73 8.83 8.93 9.02 9.11 9.12 行艇的阻力预估：
23
B 765.21051.1
k k V B V P Δ⋅⋅=+ (4)
a) t=1 s时
b) t=30 s时
图5 自由液面速度场的变化
a) t=1 s时
b) t=30 s时
图6 自由液面涡流场的变化
图7 r∇
F=3.1时，滑行艇在自由液面的波形图由图7可以看出，当 3.1
Fr=时，自由液面的
图8 滑行艇的阻力计算结果对比图
谱得到的阻力结果。

这4条曲线走势相同，均是随体积傅汝德数增加而上升。

平板滑行理论得出的阻
Fr
∇
R
/
k
N。

浅析排水式高速艇的阻力性能

浅析排水式高速艇的阻力性能

图4 船运动时首、尾及船中的吃水变化
由于艇的重心固定及排水式快艇的船型特点，到某 经成为支持艇重的主要成分，但受艇型限制，排水
一 之后，纵倾角减小。当 达到一定数值（通 式快艇无法和底部较平且有舭折角的滑行艇一样达
常是 1.5 左右）时，艇底动压力足以迫使水流沿着 到“滑行”状态，艇淹湿飞溅严重，喷溅阻力和摩
MARIC 科 技 论 坛
2019 年 · 第 3 期 · 总第 180 期
DOI:10.19423/ki.31-1561/u.2019.03.097
浅析排水式高速艇的阻力性能
邬卡佳 田华勇
（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 200011）
［摘 要］排水式高速艇的阻力构成和变化规律与排水式船舶、滑行艇不同。文章基于模型试验和试验图谱分析了排水式高 速艇的阻力特征，并研究了排水体积长度系数、棱形系数、方形系数等船型特征对该型船阻力性能的影响，从而为该类船 舶的快速性设计提供一定的参考。 ［关键词］排水式高速艇 ；阻力性能 ［中图分类号］U661.31 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2019）02-0097-07
10
8
1 阻力性能特点
6
4
6.90
6.17 6.20
5.60 5.34 4.64 4.21 4.31
3.71 3.18 3.23 2.47 2.81 2.36
排水式高速艇的阻力和其中的摩擦
2
阻力 Rf、剩余阻力 Rr 的比例均随航速 的变化而变化。荷兰水池针对某型圆舭 型高速艇进行了阻力性能试验［2］，其试 验结果（图 2）表明，排水式高速艇的 100
图6实船总阻力预报曲线vskn140120100806040200rtkn全附体光体3530252015105图7航态角升沉曲线航速kn4353252151050060040020000020040060080纵倾角纵倾角升沉lpp升沉3530252015105图8剩余阻力系数和剩余阻力总阻力比值8000750070006500600055005000900e03800e03700e03600e03500e03400e03300e03剩余阻力总阻力rrrt剩余阻力系数cr剩余阻力总阻力剩余阻力系数120100080060040020000表1实船主尺度主要参数数值水线长lwlm27573垂线间长lppm276水线宽bm572平均吃水tm1188艏吃水tfm1115艉吃水tam1262排水体积m3818重心纵向位置xgm129湿表面积sm2148模型阻力试验按照力学相似的原则傅氏数相似确定船舶模型的排水量与对应航速拖车速度通过闭环控制在对应速度下运行通过拉力传感器测量对应航速下的模型阻力并通过二因次方法预报实船的阻力

船底边板对滑行艇操作性能的影响

船底边板对滑行艇操作性能的影响

船底边板对滑行艇操作性能的影响1.引言在近二十年来，滑行艇被广泛用作巡逻、海上警卫、勘测和军用船舶。

许多该类型的船舶船速很高，弗汝德数可达到6,但是它们在海洋中的可操纵性很差。

哪怕是在静水中，该类型船舶依然会出现振动、船艏入水、大倾角、方向难以控制以及操纵型差的问题。

滑行艇的操纵与排水型船的操纵是不一样的，因为对船舶的操纵会影响到它的吃水差和速度。

而船舶吃水差的改变又会影响其操纵特性。

Coccoli[2]和Soares [3]关于高速艇操纵性的等尺寸海上实验得出，高速艇的回转半径值(D T)和超前增进值(A D)都超过国际海事组织（IMO）规定的传统船型在静水中的标准值。

人们通过改变可以影响特征值的参数，例如增大前进速度，来改善船舶的操纵性。

其它参数，比如横倾角、纵倾角、吃水变化等也会影响其操纵性[4,5]。

此外，船体上的附属物（如中纵龙骨、舭龙骨等）对此也有影响。

综上考虑，本文着重对一艘装有三块船底边板的22m滑行艇进行研究。

通过改变三块船底边板的长度，即从全长改为半长（从船肿到船艉），来减小该船转弯所需的回转直径。

该船有无船底边板的各状态下的水动力系数将通过一平面运动装置(PMM)进行测量。

其操纵参数（如转角和曲折运动）则利用时域仿真程序输入实验得到的水动力系数后计算得出。

2．数学模型基于操纵理论[7,8和9]，建立一轴坐标系，连同建立在船体质心的原始坐标系构成数学模型，用来描述船舶的操纵运动。

该数学模型在如图1所示的坐标系统，用式（1）进行表示：符号u G, v G和r为船舶重心（C.G）处的速度分量。

X G为船舶重心（C.G）在x轴上的位置。

X,Y和N分别代表了船舯处的水动力和水动力矩。

这些力和力矩可以被分解为以下组成部分。

其中，下标H,P和R分别表示其在船体、螺旋桨和舵上的分量。

该分类的依据是日本的数学模型分组概念（MMG）（10）。

2.1.作用于船体的力和力矩作用在船体上的力和力矩可以用以下的方程来表示：2.2.由螺旋桨和舵作用引起的力和力矩由螺旋桨和舵引起的力和力矩由以下公式计算获得：其中：t p为直线移动中的推力减小系数；C tp为常量；n为螺旋桨转数；D p为螺旋奖直径；w p为在螺旋桨处的有效伴流系数；J P为前进系数；C1,C2,C3为常量。

滑行艇体的受力和强度(三)

滑行艇体的受力和强度(三)
（ ６） ９ （６ ５）
板参数
＝（／） ／ ｂｔ 、 ｓ ／ Ｅ
ห้องสมุดไป่ตู้
（１ ５）
：
① 对于 ａ ＞ ｂ的情 况 中 ： 在弹性 范 围 内（≤ ≤ ０ ５ ｓ， 算 欧 拉应 力 ， ０ 。 ．ａ ）计 公 式为 ：
ｅ — ＿＝ ａ — ｓ — ＿
．
② 在 弹塑 性范 围内（ ．ａ ≤ ｄ ｄ ） ０ ５ ｓ 。 ｓ： ≤
Ｐ （ ） ．Ｐ （ ） ２３ ：１ ５ ｌ３ Ｐ （０ ：１ ５ １１ ） ２１ ） ．Ｐ （０ Ｐ （６ ：Ｐ （０ ：１２ ｐ （６ ２１ ） ２２ ） ．５ １１ ） （ １ ６） （２ ６） （３ ６）
ｓ一带 板宽 度／ｃ 取 相 邻纵 骨 间 距 的平 均 值 ， ｍ， 但
Ｍ ｌ＝０ ８ ７ｆ 刁 ＋１ ｏ ．１Ｌ ｌ Ｇ ） Ｌ（ （４ ７）
对 于 滑行 艇 和 其它 水 面 船 ， ｌｎ等 人 ［根 据 在最 Ａｉ ｅ ］ 不利 气象条 件 下 的 实 船 试 验 资 料 ， 出 了重 心 惯 性 系 作
数 的极限 曲线 （ ｌ ） 一 般 情况 下， 行 艇 的惯 性 系 图 ６。 滑 数不 会超过 这条 曲线 ， 因此公 式 （ ２ 、 ７ ） 报 的惯 性 ７ ）（３ 预 系数值超 过 该 曲线 时 ， 极 限 曲线 值 作 为 重 心惯 性 系 取 数 的设 计值 。
维普资讯
技
７ ｆ ０・ ４ Ｊ￣／／ ＧＩ ｌ ７４ Ｌ－１３
２ ｆ Ｖ—ｌ５ ） ／ｔ＇ ３ｒ ｒ ， ・ １ ）
（３ ７）
（ 动力 、 性 力 、 力 和 浮 力 ） 艇 长 的 积 分 获 得 ， 水 惯 重 沿 也
可方 便地通 过 经验公 式进 行计 算 ：

高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素

高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素

高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素丁江明;江佳炳;秦江涛;翟志红【摘要】为了准确预报高速滑行艇的水动力与阻力特性,本文基于RANS方法和重叠网格技术针对某50 kn高速单体滑行艇的缩比船模阻力特性开展了数值计算研究.分析了网格类型、船体边界层网格分布、船体表面网格尺度、流场背景域网格加密等网格相关因素对艇底气水混合物分布、兴波形状、船体姿态以及船体阻力预报结果的影响,并与船模阻力试验结果进行了比较.通过研究认为:开展高速滑行艇的运动与阻力性能RANS预报时,网格因素对模拟高速滑行艇边界层流动、艇体周围湍流流动和兴波特性,以及预报艇底气水分布、艇体航行姿态与阻力性能具有显著影响.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】7页(P1065-1071)【关键词】高速滑行艇;水动力;阻力;计算流体力学;RANS方法;SSTk-ω;网格;压力分布【作者】丁江明;江佳炳;秦江涛;翟志红【作者单位】高性能舰船技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学交通学院,湖北武汉430063;高性能舰船技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学交通学院,湖北武汉430063;高性能舰船技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学交通学院,湖北武汉430063;中国船舶及海洋工程设计研究院喷水推进技术重点实验室,上海200011【正文语种】中文【中图分类】U661.31滑行艇高速航行时主要依靠流体动升力抬升船体，艇体与水流之间相互作用较为剧烈，航行姿态变化大并伴有飞溅等现象。

采用数值计算来准确模拟艇体运动姿态与气水分布特性以及相应的阻力特性是高速滑行艇研制中的一项关键技术，也是难点所在。

滑行艇的阻力长期以来主要采用模型试验、经验公式和系列图谱来预报。

但模型试验成本高、周期长，经验公式和图谱预报存在适用范围窄等缺点。

随着船舶计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)技术的发展，基于数值计算预报滑行艇阻力的应用研究日益增多。

船舶阻力

船舶阻力

平均海况航速 （服务速度）
其他设计指标：民用船舶---使用性；经济性
军用舰艇---作战性能
快速性的两个方面：阻力小；推进性能高（螺旋桨效率高）
船型仍是竞争的关键之一
1-1 船舶快速性及其在船舶设计中的地位
船舶阻力课程的主要内容:
阻力的成因及其性质 阻力随航速、船型和外界条件的变化规律 减小阻力的方法，寻找优良船型 估算船舶阻力，为推进器设计提供依据
ห้องสมุดไป่ตู้
谷
峰 兴波阻力 粘性阻力
航速 Speed (kn)
1kn=1海里/小时=1.852km/h
1-2 船舶阻力的成因及分类
1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.2 0.3 0.4 Fr 0.5 0.6 0.7 0.8 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00 Rf Rr
Model Tests
Effects of Hull form on Resistance Approximate Estimation Resistance in Restricted Channels Characteristics of Resistance for High-speed Ships
1-1 船舶快速性及其在船舶设计中的地位 船舶快速性研究方法:
理论研究方法：应用流体力学的理论，抓出问题的关键和
核心，建立物理或数学模型将复杂问题简单化，结合理论 推演和计算，给出一些指导性的定性结果。
试验方法：模型试验---主要手段，但有局限性
实船试验---鉴定各种性能是否达到设计要求
数值模拟（CFD）：应用高速计算机，根据数学模型，采

三体滑行艇阻力试验研究

三体滑行艇阻力试验研究

关键词 ： 三体滑行艇 ； 片体 ； 高速 ； 阻力 ； 模型试验
中 图分 类 号 ： ６ １２ 文 献标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０６７４ （ １ ０ ￣８ ８０ Ｕ ６ ．２ Ａ １０ －０ ３ ２ １ ）７ ５ — ４
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｓｕ ｙ ｏ ｉ ｈ－ｐｅ ｄ ｔ ｉ ａ ａ － ｌ ｎ ｎ ｏ ｔ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｔ ｄ ｎ ａ ｈ ｇ － ｅ ｒ ｍ ｒ ｎ－ ａ ｉ ｇ ｂ ａ ｓ ｐ
三 体 滑 行 艇 阻 力 试 验 研 究
孙华伟 ， 邹劲 ， 黄德 波 ， 邓锐
（ 尔滨 工 程 大 学 多体 船 技 术 国 防重 点 学 科 实验 室 ， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １００ ） ５０ １ 摘 要 ： 了验 证 三 体 滑 行 艇 超 高 速航 行 能力 ， 究 其 阻 力 特 征 和船 型 特点 ， 过 船 模 试 验 测 量 了 不 同 排水 量 、 心 位 置 为 研 通 重
下的阻力 、 纵倾 角和升沉 ， 研究 了压浪条对阻力与航态的影响． 试验结果表明 ： 三体滑行艇 ２个辅助片体的存在加大 了高
速航行 时气动升力 的影 响， 改善了其水 动力性能 ， 具有优异的纵向稳定性 和极小 的兴波与喷溅 ， Ｆ ＞ 在 ｒ ８条件下仍能稳
定航行 ， 行过程中出现 ２次 明显 的阻力峰和航态变化 ， ２次航 态变化幅度小 于第 １次 ， 航 第 压浪条对 高速航行 时的航态 有一定 的改善作用．
第 ３ 卷 第 ７期 ２
２１ ０ １年 ７月
哈
尔
滨
工
程
大
学
学
报
Ｖｏ ． ２ № ． １３ ７
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＨａｂｎＥｎ ｉｅ ｒ ｇＵ ｉｅｓｔ ｏ ｒａ ｒ ｉ ｇｎ ｅ ｎ ｎｖ ｒｉ ｏ ｉ ｙ
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

　第33卷第3期　1999年3月上海交通大学学报

JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYVol.33No.3　

Mar.1999　

收稿日期:1998-03-23作者简介:邵世明(1936～),男,教授.

文章编号:1006-2467(1999)03-0374-03长宽比对滑行艇阻力的影响邵世明,　王文富,　陈　龙(上海交通大学船舶与海洋工程学院,上海200030)

摘　要:长宽比LP/BPX是影响滑行艇静水阻力的重要参数.根据斜升角为12.5°的DTMB-62滑行艇系列阻力试验结果,分析了长宽比对阻力的影响.这种影响除与体积付汝德数FΔ密切相关外,还与其他参数,诸如静浮时的排水量及重心纵向位置等有关.同时给出了根据62系列资料所得的最佳长宽比曲线.这些图谱可供实际滑行艇设计应用,并可望获得良好的阻力性能.关键词:滑行艇;长宽比;静水阻力中图分类号:U661.311 文献标识码:A

InfluenceofLength-BeamRatioonResistanceforPlaningHulls

SHAOShi-ming,　WANGWen-fu,　CHENLongSchoolofNavalArchitecture&OceanEngrg.,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai200030,China

Abstract:Toofferthebasisfortheselectioninthedesignofplaninghulls,basedonresistancetestsofaseriesofplaninghullformswith12.5°deadriseangle(theDTMBseries62)theinfluenceoflength-beamratioonresistanceofplaninghullformswasanalyzed.Thelength-beamratioLP/BPXisanimportantpa-rameteraffectingthecalmwaterresistanceofplaninghulls.TheeffectsdependonthevolumeFroudenumberFΔaswellastheotherparameters,suchasthedisplacementatrestandlongitudinalcenterofgravitylocation.Theoptimalcurvesoflength-beamratioobtainedfromthedataofseries62weregiven.Thosechartscouldbeusedtogetsatisfactoryperformanceforthedesignofactualplaninghulls.Keywords:planinghulls;length-beamratio;calmwaterresistance

DTMB-62系列[1]属于深V型滑行艇,由于采用后体完全相同的斜升角(U=12.5°),可以大大减少艇体在高速滑行过程中的水流扭转,有利于减少能量损耗,故其阻力性能优于传统的辐射型艇[2].Clement等[1]在DTMB-62系列资料中,选取了三个主要参数:长宽比LP/BPX、载荷系数AP/Δ3/2　及重心纵向位置LCG,制作了五条船模,在不同参数组合下,进行了静水阻力系列试验.本文根据这些试验资料着重分析长宽比对滑行艇阻力的影响,并为实际设计提供选择最佳长宽比的依据.1　长宽比是影响滑行艇阻力的重要参数 对滑行艇来说,长宽比是重要的艇型参数.滑行艇的长宽比不但与使用性密切相关,而且对阻力性

能、耐波性[3]及其他性能都有很大的影响.因此Clement在62系列试验中,将LP/BPX

作为主要影响

参数.取不同LP/BPX的五条船模作为系列试验研究的基础,LP为滑行艇的折角线投影长度,BPX是折角线的最大宽度.但是应该指出的是:62系列资料中,长宽比对阻力的影响作用没有作更多的分析,特别是最终给出的阻力估算图谱中没有直接用长宽比作参数,更没有为设计提供有效的选择依据.但是,这些资料对深入分析LP/BPX对阻力的影响是十分有用的.1.1　长宽比对滑行艇阻力的影响图1是某实艇取相同参数,但设计成不同LP/BPX

时由试验数据换算所得的阻力曲线.图中同

时给出了按Clement在文献[1]中的图谱所估算得的阻力值.显见,LP/BPX对阻力影响相当明显,按图1　不同长宽比艇的阻力曲线Fig.1　Resistancecurvesforvariouslength-beamratio

Clement图谱估算结果似乎是五种长宽比情况的平均值. 图2是载荷系数AP/Δ3/2　为常数时,不同体积

付汝德数FΔ情况下的LP/BPX对单位排水量总阻力的影响曲线,即Rts/Δs-LP/BPX曲线.这里AP是艇底滑行面的投影面积,Δ和Δs分别为滑行艇的排水体积和排水量.由图2可知,LP/BPX对阻力影响是明显的,而且这种影响作用还随FΔ而异.比较所有的系列试验资料,按不同F

Δ

大致都可以分为三种情况:

(1)较低速度.F

Δ

=1.0～2.0时,阻力值随

LP/BPX的增大而显著下降;(2)较高速度.2.0大,阻力值减小的趋势变得缓和,甚至会出现阻力值随LP/BPX增大而略有增大的趋势;(3)很高速度.FΔ>3.0时,LP/BPX对阻力影响将发生根本的变化.主要表现在:一味增大LP/BPX则其相应的Rts/Δs值反而增大,说明过大的LP/BPX对滑行艇来说不可取.这不但与常规船,而且与高速排水艇(即过渡型快艇)亦有根本的区别.同时还存在着载荷系数Ap/Δ3/2　对阻力的影响作用.由图2可见,在FΔ=3.5附近,对应不同AP/Δ3/2　值时的阻力值之间相差不明显,而当FΔ>4.0以后,较大的Ap/Δ3/2　值反而导致Rts/Δs值变大.1.2　长宽比对阻力影响的分析长宽比对排水型船(包括高速排水型艇)的阻力影响极为重要.对滑行艇而言,长宽比不但是重要的影响参数,而且其对静水阻力的影响作用与航速密切相关.这是由滑行艇本身的流体动力特性所决定图2　不同长宽比对应的单位排水量总阻力Fig.2　Totalresistance/disp.ratioversuslength/beam的.(1)在较低速度时,当航速处于FΔ=1.0～2.0时,实际上处于排水航行阶段,其流体动力特性与高速排水艇完全相同,因此,艇体长宽比对阻力影响十分显著.当LP/BPX增大时,使剩余阻力,特别是其中兴波阻力成分明显减小,因此Rts/Δs显著下降.(2)在较高速度,如航速接FΔ=2.5～3.0时,实际上是艇体处于过渡“起滑”或开始滑行的情况.由于此时艇体所受到的水动力升力已占艇体所受支持力的较大成分,相对来说静浮力作用渐趋于较小地位.因而通过增加艇体长宽比来减小艇体阻力中的兴波阻力的收效将并不十分明显.故继续增大长宽比,其阻力值的减小趋于缓慢,甚至不会减小.(3)在很高速度,如航速超过FΔ=3.0时,因为此时艇底水动压力很大,艇体被抬出水面,处于“滑水前进”的状态,其阻力性能的优劣完全取决于水动力升力的大小.因此如果取适当小的LP/BPX值,则相当于增大了艇底滑行面的展弦比,因此升力作用大.另一方面,艇体取较大的LP/BPX值,其相应的摩擦阻力亦较大,因为即使在全滑行时,艇体的摩擦阻力在总阻力中仍占有相当部分.由于这两方面的原因,以及高速滑行艇的飞溅作用,故速度极高的滑行艇,其LP/BPX宜取适当小的值,以便能确保其良好的阻力性能.

375　第3期邵世明,等:长宽比对滑行艇阻力的影响在FΔ≥3.0航速时,阻力性能还与载荷系数AP/Δ3/2　有关,这是由于在“全滑行”状态下,阻力随载荷增大的趋势与“起滑”阶段不同.增加滑行艇的载荷虽然会引起阻力显著增大,但速度越高,其阻力增大的变化率渐趋缓和.因此,在极高的航速范围内,当AP/Δ3/2　较大时的单位排水量总阻力Rts/Δs值反而比AP/Δ3/2　较小时为大.2　LP/BPX的最佳值对于设计者来说,应该尽量选择对应于最小阻力的最佳参数.事实上滑行艇艇型参数中的LP/BPX亦存在最佳值.2.1　LP/BPX的最佳曲线由图1不难看出,确实存在着对应于Rts/Δs最小值的最佳长宽比值.这一最佳值随FΔ变化的大致趋势是:在FΔ数较低、LP/BPX较大时,其对应有Rts/Δs最小值,说明LP/BPX的最佳值应该较大;当FΔ数逐渐增大;则LP/BPX的最佳值逐渐减小;FΔ数增大到4.5以后,LP/BPX最佳值随航速增大变化不大,即随航速增大LP/BPX的最佳值趋于常数,或略有增加.对此可以根据系列试验资料得到对应于不同FΔ时的LP/BPX最佳曲线,即LP/BPX-FΔ曲线.如图3所示.图3　最佳长宽比曲线Fig.3　Curvesoptimaloflength-beamratio 由于在Rts/Δs最小值附近范围内,适当增减LP/BPX值,其相应的阻力变化并不大.因此可以认为实际上存在一个最佳长宽比范围,即如图3中的阴影部分所示.这给实际设计者在确定长度比时有一定的选择余地,以满足某种需要.2.2　不同参数时LP/BPX的最佳值滑行艇的最佳长宽比曲线仅相对于一定参数而言,亦即当不同参数时,应该对应有不同的LP/BPX-FΔ曲线.根据试验资料分析整理发现,该曲线随载荷系数Ap/Δ3/2　的影响并不明显,而滑行艇本身的排水量及其重心位置LCG的影响较大.图4给出了深V型艇,斜升角U=12.5°,排水量Δs=45.5t,重心位置在Ap形心后距离LCG=4%LP情况的最佳长宽比范围的图谱.对应于其他参数时将有类似的图谱.根据这些图谱,可以用于实艇设计中选定对应于静水阻力优良的长宽比参数.此外,如果深V

型艇的斜升角不同,诸如U=25°或30°[4,5],则将有相应的一系列最佳长宽比图谱可供设计者应用.图3、4所示的滑行艇最佳长宽比曲线表明,在不同参数时具有相似的形状和相同的趋势,特别要指出的是这些曲线形状与一般水面船舶的最佳排水量长度曲线图谱是相似的.当然它们所对应的速度范围是完全不相同的.

图4　最佳长宽比设计图谱曲线Fig.4　Designchartsforoptimallength-beamratio

3　结　论(1)滑行艇的长宽比LP/BPX是影响阻力的重要参数;(2)LP/BPX对滑行艇阻力的影响与航速密切相关,同时与排水量及重心纵向位置等参数有关;(3)对于给定参数的滑行艇,存在着最佳长宽比曲线.由试验资料得出的LP/BPX-F

Δ

曲线,可供

实艇设计应用.参考文献:[1]　ClementEP,BlountDL.Resistancetestsof