千吨级高耐波性单体复合船型构型分析

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1、哈尔滨]二程大学硕士学位论文m船型水线面系数较大，底部呈V型，艏部下端延伸到了基线以下，这对提高其耐波性是很有利的，主要表现在砰击、艏部上浪、螺旋桨出水概率要比常规圆舭船型小得多。随着航速、海况的增大，其收益也随之提高，而且波浪中的阻力增值较小，综台考虑本身阻力和人为的减速因素，深V船型在波浪中的失速情况比常规圆舭船型有很大改善。②操纵性能深V船型在波浪中的操纵性、航向稳定性、制动性能均明显优于常规圆舭船型，随浪航行时可以减少突然横转和埋首现象的发生。深V船型水下部分在纵中剖面上的投影面积比较大，后体剖面是V型，舵与船体间的间隙小，这使得舵效响应增大。在高速回转时，深

2、V船型的稳定横倾角不超出±3。的范围，能充分发挥武器效能。底部斜升角增大时，深V船型的航向稳定性趋好，制动性也随角度增大而提高，使深V船型的稳定回转横倾有外倾逐渐转向内倾。③稳性深V船型断面呈V型，同圆舭船型相比在型深相同的条件下，它的重心高度要高些，同时深V船型具有较大的船宽和丰满的水线面，从而提供了较大的横向惯性矩，故其初稳心高GM仍然富裕，船舶稳性良好。另一方面，初稳心太高使得船舶横摇周期太短，造成船舶舒适性差，但深V船型舭部设有折角线且剖面呈V型，增加了船体的横摇阻尼，使船舶舒适性得到改善。④其它优点深V船型水线面丰满，提供了更多的甲板面积，上层建筑，以及船体

3、两侧投影面积有所减少。在高速航行时有利于减小风的阻力，在排水量相当的情况下，由于深V船型的船长比圆舭船型的船长相对要短一些，加上船中剖面的V型形状比圆舭船型的简单，因此施工方便，工时省，建造费用较低。1．3减摇组合附体简介减摇组合附体包括半潜体和艏鳍。其中半潜体又称SSB(Semi—Submerged哈尔滨丁程大学硕十学位论文body)，它为一流线型的细长体，通常安装于船艏底部。半潜体船型是近十几年内出现的新船型，由日本三菱重工首先提出，并在一艘80吨的快速客船上安装半潜体，现实运营证明，过去冬季出航率只有70％，而现在加半潜体后提高到95％以上。模型试验表明在波浪中

4、高速航行时，加装半潜体的船艏部纵向运动有所减小，其减纵向运动的效果随半潜体尺寸大小而改变。通常以半潜体排水体积占全船总排水量的百分比为半潜体大小的量度。加装排水体积占全船的10％的半潜体的船模试验表明：艏部垂向加速度约为常规船的一半，但静水阻力也随着半潜体体积的增大而增加。半潜体作为减纵摇附体，改善船舶纵向运动性能已得到世界造船界的认可，工程上是可行的，在国际上开发的耐波性优良的高速深V船型上，其艏部延伸到基线以下的特殊艏型就是半潜体的变种。从90年代初开始，哈尔滨工程大学船舶与海洋工程系开始从理论上探寻新型组合减纵向运动附体的研究。采用理论与实践相结合的方法，对半潜

5、体加艏鳍的多种组合方案(不同半潜体尺度一占船排水体积的3％、6％、9％，变化浸深及半潜体加装固定艏鳍的多种形态)进行阻力及耐波性理论与试验研究。理论预报与模型试验结果表明，半潜体加艏鳍的组合附体减纵向运动效果极为显著。半潜体加艏鳍船与裸船比较，曲线峰值处纵摇运动幅值降低30％左右，升沉运动幅值降低20％左右，艏部加速度降低46％左右，艉部加速度降低25％左右。2002年初，完成了某型艇加装减摇组合附体的实艇海试试验就证明该减摇组合附体减摇效果显著，工程可行，在迎浪状况下，该组合减摇附体可减少纵摇角29-40％，减少首部加速度52-68％[6]。多年研究表明：半潜体可减

6、缓船的艏部垂向加速度和纵摇，减摇效果非常明显，半潜体加艏鳍后，特别是在波长船长比小于1．6的区域减缓纵向运动的频带范围增宽，不但艏部加速度和纵摇进一步减小，而且减少了垂荡、舯或尾部垂向加速度，特别适合于中小型排水型单体或双体船，尤其是几百吨船使用【¨。半潜体尺寸、形状、纵向位置、浸深对阻力和减纵向运动效果均有一定影响，研究表明对一定船型，特别是艏部形状，存在一个阻力和耐波性均优的最佳半潜体尺寸、哈尔滨_T程大学硕十学1．《7：论文IlllIImII形状及布局。半潜体、艏鳍的尺寸、形状也有一个最优选择和布局的问题，一般趋势是半潜体及鳍尺寸大的减纵向运动效果最好，但可能伎

7、全船阻力增加，选择得当可使阻力和耐波性均较优16j。纵向减摇组合附体，减摇效果是显著的，由于半潜体及艏鳍各自承担了减纵向运动的载荷，艏鳍又在半潜体上安装，浸深较大，避免了艏鳍出水，这样的组合附体可以满足结构强度要求，使百年来人们一直追求的在排水型船上加装减纵摇鳍得以在工程上实现。新型减纵摇组合附体，为开发高性能排水型复合船型提供了新的途径和手段。1．4船舶粘性流场数值模拟的研究进展上世纪60年代，计算机的出现使人们开始有能力尝试对复杂流动问题进行数值求解，CFD(ComputationalFluidDynamics)应运而生。1962年，Hess和S