舰船顶层设计中的耐波性预报模型研究.pdf

《舰船顶层设计中的耐波性预报模型研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第42卷第5期2013年10月船海工程SHIP＆0CEANENGINEERINGV01．42No．50e1．2013DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2013．05．003舰船顶层设计中的耐波性预报模型研究王银1，丁勇2，张晓怀1(1．海军工程大学动力工程学院，武汉430033；2．哈尔滨工程大学，哈尔滨150001)摘要：通过改变母船的船长和剖面参数来改变船型，得到系列样本船型，应用基于切片法理论的舰船耐波性计算程序对母船及样本船型进行计算，将所得计算结果进行多元回归分析，得到船舶耐波性预报数学模型。分别用耐波性计算程序和回归模型对例船进行计算，结果证明该预报模型具有

2、较高的精度。关键词：耐波性；多元回归分析；船型参数；顶层论证中图分类号：U661．3文献标志码：A文章编号：1671-7953(2013)05-0010-06目前，计算船舶耐波性的理论方法已经相当成熟，基于势流理论的耐波性分析与计算方法很多，如二维切片法、三维面元法等，也有不少经过考验的计算机软件系统可以利用。但是，这些方法都是只有在舰船型值确定后才能进行耐波性预报。实际上在舰船设计初期，也就是顶层论证与方案设计阶段，型值尚未确定的时候就需要估算耐波性，进行船型优化设计，以提供最佳方案。因此，需要寻找一种方法，在顶层论证与方案设计阶段，于确定船舶功率的同时使耐波性一起参与船型及其主尺度及船型系

3、数的选取，在船型及其参数确定后，就能保证耐波性指标在最初就能达到。通过对已知船型实例的归纳总结，并通过多元回归分析，建立舰船耐波性预报数学模型，可以供顶层论证与方案设计阶段选择舰船的主尺度等给出比较性的依据。1影响耐波性的主要船型因素分析从舰船运动响应这一方面考虑选择主尺度和船型要素，从一般的单体船的研究出发，进行船舶主尺度和主要船型参数同耐波性之间的敏感性分析‘1

4、。主尺度：∥VⅣ3越大能维持中等程度纵摇航速范围也就越大，参数B／T的增加能使波浪中最大可能航速有一定提高。增加船长、船宽对纵摇和升沉均是有利的。10收稿日期：2013—04—01修回日期：2013—04—16第一作者简介：王银(

5、1987一)，女，硕士，助教研究方向：舰船总体性能E-mail：wangyinhg@163．tom浮心、水线面漂心：菇。。和并。，之间相距大者对减小运动有利。可以减小纵摇、垂荡，方尾即有此效。水线面系数：水线面系数对耐波性的影响显著，国内外众多的研究成果表明cw，(尤其是前体的水线面系数Cw，。)取大的值对提高耐波性总是有益的。方形系数c。：大的方形系数会使处于(或接近于)谐摇的垂荡运动加大。垂向棱形系数C。，：虽然从甲板上浪的观点看，加大棱形系数是不可取的，但这对总的摇荡运动特性却是很有利的。纵向转动惯性半径与尺。：减小船体的纵向转动惯性半径(R。)，会减小纵摇固有周期，容易与短波发生谐振，

6、对纵摇和升沉运动的影响显著。佛罗德数n、n2：航速对顶浪中的垂荡运动很大，在另一方面，它对顶浪中的纵摇运动的影响却很小，随航速的提高，摇荡运动无因次幅值都相应增大。要确切地表达各个参数对耐波性的影响是不容易的，可能出现这样的情况：某一参数的改变对部分运动特性有利而对另一些运动特性却不利。根据以上分析并参考国内外已有研究来初步选定耐波性回归模型中所需要的变量，见表1。2样本船型以中型排水式水面舰船为研究对象，选择一条此类型的舰船作为母型船，改变母船的长宽吃水以及剖面形状，得到12条新船型。并进行静水力计算，获取拉伸后船型的船型参数，以A0代表母型船。系列船型参数见表2。舰船顶层设计中的耐波性预报

7、模型研究——王银，丁勇，张晓怀表1初步选定船型参数船型参数符号长度吃水比∥r宽度吃水比B／T长度排水比系数∥V”3长宽比∥B横稳心高吃水比GM／T浮心纵向位置zcn漂心纵向位置嘶横向惯性半径L。／B纵向惯性半径￡。／L方形系数Cn棱形系数C，中剖面系数Cw前垂向棱形系数c。，，后垂向棱形系数C，，。前水线面系数Cw，，后水线面系数c肿。3基于回归分析的耐波性数学模型通过船型变换，得到了系列船型，采用以切片法理论为基础的耐波性计算程序对系列船型进行耐波性计算，在进行船舶耐波性计算时，主要选取了7个航向[(0。(迎浪)、300(艏斜浪)、600(艏斜浪)、90。(正横浪)、1200(艉斜浪)、15

8、0。(艉斜浪)、1800(正随浪))]、6个波高(1．25、2．5、4、5、6、9m)、6个航速(0、8、15、18、24、30kn)，采用了双参数谱来模拟典型海况。根据已有的船型系列和耐波性计算结果，对已有数据进行逐步回归分析[2引，得到纵摇和升沉单幅有义值与船型参数之间的统计关系式。表2系列船型参数(所有船型LcF=0．0617。Ryy／L=O．25。Cw邝=0．665。C。PA=0．0926