舰船风浪航行失速的估算方法.pdf

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1、第33卷第3期2011年3月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33，No．3Mar．，2011舰船风浪航行失速的估算方法李超，杨渡，张永胜(海军大连舰艇学院，辽宁大连116018)摘要：将舰船常用的在风浪中失速的估算方法概括为7种，比较了各种方法的普适性、精确性和局限性，以便使用者选用。关键词：风浪；失速；估算方法中图分类号：U661．32+2文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)03—0027—04DOI：10．3404／j．issn．1672—7649．2011．

2、03．007Estimationmethodsoftheship’Sspeed-lossinwindandwavesLIChao，YANGBo，ZHANGYong-sheng(DalianNavalAcademy，Dalian116018，China)Abstract：Thistextsummarizesthecommonlyusedspeed—lossestimationmethodsoftheshipsinwindandwavesintosevenkinds，comparestheuniversality，acc

3、uracyandlimitationsofeachmethod，SOthatthereaderscanselect．Key．words：stormywaves；stalling；estimationmethods0引言在中远海航行，船舶遭受风浪的概率较高。与静水航行相比，使用同样的主机功率，航速会降低，这就是所谓“失速”。只有掌握了失速的规律，才能确知舰船在风浪中的速航性能，对民用船舶来说，这关系到营运的损益，对舰艇来讲，则是顺利遂行日常任务和战斗任务的前提。舰船风浪中失速的估算，一般都是基于统计方法。经研究，本文从

4、中筛选出7种方法，并分类进行了评述，以利读者选用。1几种失速估算方法1．1苏联中央海运研究所的失速公式V=K一(0．745h一0．257qh)×(1．0“1．35×10“OVo)。(1)式中：V和％分别为船舶在波浪中和静水中的速度；h为浪高；g为浪舷角；D为船舶实际排水量，t。该公式适用于排水量在5000～25000t、航速在9～20kn之间的各种级别的船舶；但限用于浪高不超过5m的海况。在这种海况下，航速和浪高之间的关系基本是线性的。据研究，该公式在浪高5m以内的情况下，计算结果和实际误差在1kn左右。但当浪高在5

5、—8m之间时，误差要增加1～3kn，而且计算速度往往偏高。1．2克拉修克失速诺模图所谓诺模图，是根据数学原理，把某一数学公式所含变量之间的函数关系绘制成的图。使用时可取已知变量的值，在图上直接确定另一变量的数值，省却了计算。苏联的B·c·克拉修克，在前述基于数理统计的失速公式研究的基础上，提出了如图l所示的船舶失速诺模图。图中的纵坐标为风浪中的航速，横坐标对应顶浪航行时的波高。取4个浪舷角依次为45。，900，135。和180。。射线分别对应2000～20000t的船舶，其间任意吨位的船舶相应值经内插求得。10～18

6、kn的弧线对应静水航速。收稿日期：2010—07—14；修回Et期：2010一ll一03作者简介：李超(1985一)，男，硕士研究生，主要研究方向为耐波性CFD。·28·舰船科学技术第33卷j}‘暑{皑壤卜寸—寺—^·㈣900F—}—F1B5。揣180。图1船舶航行失速诺模图Fig．1Nomogramofship’8speed-loss例如计算20000t船舶在浪高6111、浪舷角为450、静水航速16kn时的失速。首先在450的直线上找到6m的点，做垂线到髫轴，沿与轴的交点做弧线与表示船舶吨位为20000t的斜线相

7、交。从该交点做纵轴的平行线，交于静水航速为16kn的曲线上一点，此点的纵坐标值即为船舶在风浪中的航速。由此点沿横轴延伸，交航程纵坐标上1点，该点的值即为24h的实际航程。求顺浪航行波高为2—4m时的风浪中航速，可将静水航速曲线和吨位射线延伸，按与上面同样的方法确定风浪中的速度和24h的航程。这种诺模图对于查算单个或数量不多的船舶的失速数值是简便易行的，但不便于计算机编程。1．3詹姆斯(James)失速公式V=Vo—klh2(1+eosq)一k2h2一k3^(1一C08。q)+k4hg。(2)式中：V和％分别为船舶在波

8、浪中和静水中的速度；h为浪高；g为浪舷角；k。，k：，k，，k．为由船舶的吨位及船型等决定的系数，称为船舶性能系数。表lk系数裹Tab．1Coenfficientsofk1．4安德森(G．Aertssen)失速公式⋯安德森在第12届国际拖曳水池会议(ITTC)上提出了如下失速公式：100AVy=Tm+n。(3)式中：L为两柱间长；m，n为由航向