高速滑行艇的纵向运动分析与仿真研究.pdf

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1、2011年2月船舶February，2011第1期SHIP＆B0ATN0．1[研究与设计]高速滑行艇的纵向运动分析与仿真研究许蕴蕾(七。八研究所上海200011)[关键词]纵向运动；滑行艇；喷水推进；动升力；数学模型[摘要]针对喷水推进滑行艇的高速滑行原理，建立了其非线性的纵向运动数学模型。首先分析了滑行艇在高速滑行过程中的受力，详细地推导了艇体受到的重力、浮力和动升力，并根据喷水推进器的工作原理，推导了喷水推进力的表达式：然后建立了喷水推进滑行艇的非线性纵向运动数学模型；最后设计了基于该模型的滑行艇纵向运动预报软

2、件，并进行了高速滑行的操纵性仿真试验，仿真结果与船模试验数据吻合较好，表明了该模型能够较准确的预报喷水推进滑行艇在静水中的纵向运动。[中图分类号]U661．33；TP391．9[文献标识码]A[文章编号]1001—9855(2011)01—0021—05Longitudinalmotionanalysisandsimulationforhigh-speedplaningcraftsXUYunleiKeywords：longitudinalmotion；planingcraft；waterjetpropulsion；

3、hydrodynamiclift；mathematicalmodelsAbstract：Accordingtothehigh—speedslidingtheoryofwaterjetpropelledplaningcraft，themathematicalmodelforthenon—linearlongitudinalmotionisestablished．Firstly，theforcesonplaningcrafthullinhigh—speedslidingareanalyzed，thegravitatio

4、n，buoyancy，andhydrodynamicliftarepresentedindetail，andtheexpressionofthewaterjetthrusterisdeducedaccordingtotheprincipleofwater-jetpropeller．Then，themathematicalmodelforthenon—linearlongitudinalmotionofthewaterjetpropelledplaningcraftisestablished．Finally，thel

5、ongitudinalmotionpredictionsoftwarefortheplanningcraftisdesignedbasedonthismathematicalmodel，andthesimulationresultsobtainedbythemaneuverabilitysimulationtestareingoodagreementwiththemodeltestfortheplaningcraftinhigh—speedsliding，indicatingthatthismodeliscapab

6、leofaccuratelypredictingthelongitudinalmotionofthewaterjetpropelledplanningcraftincalmwater．击，使之在海浪中剧烈地颠簸。有时还可出现飞越0引言一个波峰，而掉落在下一个波峰上的现象。与排水式船舶相比，滑行艇的运动预报将有很大不同。由滑行艇与一般排水式船舶相比具有很大的不于问题比较复杂，过去对滑行艇耐波性的研究，只能同，排水式船舶的重量基本由船体受到的静浮力支靠经验或试验来获得所需之数据。持；而滑行艇则不然，当其航速较高时，艇重

7、的大部目前．国际上预报高速艇在波浪中纵向运动的分被作用于底部的滑行升力所支持，此时的吃水比方法基本上有三种：静浮时大为减少。当遇到汹涛时，还会发生严重砰(1)对排水船耐波性理论计算中常用的切片法[收稿日期]2010—06～25[作者简介]许蕴蕾(1981．06一)，女，汉族，助理工程师，主要从事船舶设计审查工作。21高速滑行艇的纵向运动分析与仿真研究B：：一sino12．4艇体受到的喷水推进力ZB=-FBeosOcos~p}(2)喷水推进与普通的螺旋桨推进不同．它是利用MB=-xB·Zs+zB·XBJ喷水推进器喷嘴

8、和倒车斗射出水流的反作用力来推(2)式中，。为浮心在随船运动坐标系上的动滑行艇的前进和后退，并通过控制倒车斗转角I坐标。要严格地计算艇体静浮力是相当困难的，和喷嘴转角来实现对艇体的操纵[8’-。喷水推进因为滑行会使水面变形．这里只能对它作粗略的处器通过进水口吸入水流Q(假设Q为其流量，为其理，即不去追究静压力的分布，而只通过艇体排水体流速)，经水泵的加速后，