深拖母船水动力特性研究

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1、深拖母船水动力特性研究邬忠洋a,b，刘亚东a,b（上海交通大学，a.海洋工程国家重点实验室；b.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240）摘要：针对水线面大开口深拖母船水动力性能问题，以船中具有大开口的深拖母船为原型进行数值模拟，计算分析相同主尺度的有开口船型和无开口船型的水动力系数，根据各系数在不同波浪周期下的变化规律，得出水线面大开口对船体水动力性能的影响，计算并对比分析不同开口形状及开口位置条件下的船舶时域运动响应。分析结果为保障水下拖体正常收放作业以及母船开口设计提供了参考依据。关键词：深拖母船；开口；水动力性能中图分类号：U66

2、1.32文献标志码：A【DOI】10.13788/j.cnki.cbgc.2017.07.001HydrodynamicPerformanceStudyofDeepTowedSystem’sMotherShipWUZhongyanga,b,LIUYadonga,b(ShanghaiJiaoTongUniversity,a.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering;b.CollaborativeInnovationCenterforAdvancedShipandDeep-SeaExploration,Shanghai20

3、0240,China)Abstract:Inordertoobtainhydrodynamicperformanceofthetowedsystem’smothershipwithnotch,numericalsimulationisdoneusingfrequency-domainanalysismethodbasedonthemaindimensions.Theship’smotionresponseRAOandotherhydrodynamiccoefficientsofmothershipwithnotchandshipwithoutnotc

4、harecalculated,andanalyzedcomparatively.Theeffectofthenotchonthehydrodynamicperformanceisobtainedaccordingtothetrendofcoefficientsunderdifferentwaveconditions.Thetime-domainmotionresponseunderdifferentwaveconditionsiscalculatedindifferentnotchschemesandnotchpositions,whichprovi

5、desareferenceinstructionforthenotchdesignandthenormalworkandhaulofthetowedbody.Keywords:deep-towedsystem’smothership;notch;hydrodynamicperformance0引言深拖母船是深潜器开展资源勘探和科学考察的重要技术支撑平台，是深潜技术系统中的重要环节。从我国深拖母船的发展来看，我国已从引进国外船型发展到按自身需求自主研发的阶段，必须研究配备专用的支持母船以适应不断增长的使用需求，发挥深潜器的最大效能[1]。为存储水下拖体

6、，深拖母船船底通常设计有开口空间，拖体收放及作业过程中，开口打开，海水通过开口涌入，开口中流体存在的活塞、晃荡及漩涡等现象会对船体六自由度运动产生不利影响，进而限制母船的作业适应性。而深拖系统对母船稳性的要求苛刻，过大的运动幅度会影响拖体的正常收放及作业，甚至造成拖缆断裂等安全事故，造成巨大损失。因此，研究开口对母船稳性的影响具有实际意义。在深拖系统稳定性研究方面，国内外研究取得的成果有：DRISCOLL等[2]对ROV中继器的六自由度运动和缆绳张力进行了测量；LUECK等[3]根据实船数据，采用最小二乘拟合法估计了船舶垂直运动数值、中继器加速度和缆

7、绳张力值；丁忠军[4]通过分析对比国内外载人深潜器支持母船的发展，提出深拖母船在安全性、稳定性和装备支持等方面的思考；上海交通大学石珣[5]以大型自航绞吸挖泥船为模型进行试验研究，试验结果表明船首及船尾开口对船舶性能有一定影响。AQWA软件在频域和时域数值分析上计算结果准确，与试验结果的吻合度良好，可用于船舶水动力性能分析[6]。本文根据深拖母船主尺度和水动力模型，利用CFD方法对船中具有大开口的深拖母船的流场进行数值模拟，采用AQWA软件，计算无航速时相同主尺度的有开口船型和无开口船型在一定浪向角和波浪周期范围内的水动力系数，得到船中水线面大开口对

8、母船水动力性能的影响，并计算分析不同开口形状及7开口位置条件下的船舶六自由度时域运动响应。1计算理论1.1三