浅吃水肥大型船的尾部线型研究

从分析船舶尾部伴流场对船舶阻力推进,操纵及船体振动性能等影响的观点,研究尾部三维伴流场,介绍尾型与伴流场之间关系及非对称双尾鳍船型的形成。非对称双尾鳍船型与优选的常规双尾鳍船型模型的阻力,自航及伴流场等比较试验结果表明,非对称双尾鳍船具有两大优点,首先,该船型能在浆前方产生一个与外旋浆旋向相反的预旋流,在保持了优良阻力性能前提下可提高外旋浆推进效率8％,获得阻力,推进,操纵各性能间的最佳配合,第二,轴向伴流分布比较均匀,满足BSRA5项衡准指标,改善了螺旋浆工作的流场条件,减少了螺旋浆产生空泡及其诱导船体激振的危险,使节能与减振得到统一,最后还介绍了该船型首制船“宁安1号”的实船测试结果及其由船模试验预报实船性能的一致性。     

长江客船新船型开发试验研究——对双尾鳍线型的探讨

本文结合长江下游干线客船的船型开发研究,对于B/T=5.667、C_B=0.552的浅吃水新船型进行了船模试验研究,并以“东-11”型常规双桨线型为基础,设计了两种新的尾部线型方案:一种是双尾线型,另一种是双尾鳍线型。船模自航试验结果表明,在诸线型和试验方案中,双尾鳍桨外旋方案的DHP值最低;桨外疑方案的Q.P.C值也超过了内旋方案。本文还分析了双尾线型和双昆鳍线型的伴流测量和流线试验结果。笔者认为,对于宽而瘦的内河船型,双尾鳍线型是一种值得开发的节能线型。     

全回转双桨船舶操纵性预报

为实现对全回转桨船操纵性的预报,根据船舶分离型运动模型的建模方法,考虑全回转桨在水平面上周转的灵活性与受力的特殊性,着重分析双桨受力,建立适用于全回转对转桨船模的MMG操纵运动数学模型;模拟船模进行PMM运动,求得水动力导数并采用四阶龙格—库塔法对操纵性常微分方程进行求解;对某工程船在静水中的回转运动和Z形操纵运动进行数值仿真预报,并将预报结果与自航模操纵性试验结果进行对比。结果表明,两者吻合度较高,验证了针对全回转对转桨船模所建立的船舶运动数学模型的有效性,可为全回转桨船的操纵性预报提供一种较为可靠且行之有效的方法。     

双尾鳍客船线型优化试验研究

对设计航速在Fr=0.28～0.35之间、船型基本参数在L/B=5.5～6.0,B/T=3.5～4.0,CB≈0.55范围的方尾双浆快速客船船型,进行了一系列线型优化试验工作。通过对主船体的优化、球艏的优化及双尾鳍的优化,开发成功了低阻节能的方尾、球艏、外旋浆双尾鳍快速客船船型。其较优化对象在设计航速时可降低功率10%以上,而在稍低些的航速下可降低功率30～40%,与常规人字架Taylor船型相比可降低功率20～25%,与国内同类优秀双尾鳍船型相比,功率可降低10%左右。通过球艏估化研究,提示快速客船宜采用8～12%面积比的球艏,由此可降低剩余阻力15～20%,又不会招致低速时过大的阻力增加。在尾鳍的优化研究中着重研究了尾鳍形状与螺旋浆旋向的影响,取得了重大突破,揭示了随着航速的增加,切向伴流分量逐渐向有利于外旋桨的方向变化,对快速客船已能设计出适合于外旋桨并有最佳快速性能的双尾鳍船型。     

非对称双尾鳍船型：一种新船型

本文主要介绍在３５０００ＤＷＴ浅吃水肥大型运煤船的线型优化中开发出的“非对称双尾鳍船型”的几何特征，伴流场特征及其同时有利于船舶快速性，操纵性及船体振动性能的机理。文中还介绍了该船型在多艘双桨船上的推广应用情况。实船试验结果表明，该船型与同类的优秀船型相比，在相同排水量和航速下，节能效果均在８％以上，同时，船舶的操纵性和船体振动性能均令人满意。     

考虑桨前预旋流的自航试验分析及实船预报

本文根据有关文献提出的预旋流的概念,给出了包括横向非对称船型及多桨船型在内的多种船型的桨前流动的预旋转速(或称切向伴流相当转速)的精确计算方法,以及船模预旋转速实船预旋转速间的关系和考虑预旋流动的实船预报,文中还讨论了十八届国际水池会议给出的计算双桨船模型桨前流动的预旋转速的近似性,最后以程序计算的形式,把预旋流概念同时引入自航试验分析和实船预报中。     

转舵速度对船舶操纵性影响研究

采用MMG分离式水动力模型作为船舶操纵运动数学模型，编写MATLAB程序进行操纵性仿真预报，结合一艘双桨双舵船舶在设计航速下的定常回转运动进行了数值模拟，分析了船在不同转舵速度的回转运动轨迹和相应参数，进而得出转舵速度对船舶操纵性的影响规律。     

浅吃水肥大船尾型、伴流场与螺旋桨旋向配合的研究

本文主要介绍双桨浅吃水肥大船尾型、伴流场与螺旋桨旋向配合研究的主要结果。采用不对称尾鳍以控制伴流切向速度的方向获得了良好的效果,使外旋桨的推进效率比具有对称型尾鳍的提高7.8％左右,外旋时的推进效率比内旋时高4.7％。在改善伴流分布均匀度方面也可以通过修改尾鳍形状来实现,最后给出一种既有利于提高外旋桨的推进效率,且伴流分布均匀的尾鳍形状及其在No.2水池中所进行的伴流、阻力、自航及在循环水槽中进行的流线试验的详细结果。     

某特殊船型的操纵性模型试验研究

通过在露天操纵性水池里,对某一自带一个长度约为2/3水线长坞舱的特殊船型自航模进行的回转、Z形和航向稳定性试验,研究了这类船型的操纵性能,特别研究了湿坞是否导致船操纵性能的恶化.作者分别对自航模在干坞和湿坞两种不同状态下进行了对比性试验.研究结果表明湿坞状态自航模回转性能和航向稳定性均优于干坞状态.     

双尾鳍船型尾鳍间距及形状对阻力和推进性能的影响

本文以一艘长宽比为5.34、宽度吃水比为4.40、方形系数为0.575的客轮为对象,设计了四艘双尾鳍线型,进行了阻力及自航试验,初步探讨了尾鳍间距、倾角及线型形状的影响。试验研究结果表明,内旋桨的推进效率明显地高于外旋桨。尾鳍间距较大时,如倾角为零,线型的改变对阻力及推进性能的影响较小。     

长江中下游顶推船队操纵性试验研究

长江中下游顶推船队采用襟翼舵+导管桨+倒车舵的联合推进-操纵系统,这种特殊的推进-操纵装置在国内研究甚少,国外发表的可供新船队设计应用的资料也很少。 本文根据新设计的由三种推轮和两种驳船组成的七种船队的大量自航模操纵性试验结果,探讨了舵面积、舵型、推轮、编队等因素对船队操纵性的影响,为设计新船队提供了必要的依据。本文还参照Lyster-Knights的双桨船的回转直径估算公式,考虑了推轮的影响,给出了适合于估算同类型推轮船队回转直径的近似公式。     

基于CFD的内河船深浅水中操纵性预报

由于岸壁效应和浅水效应,内河船舶在限制水域作操纵运动时通常受到比在开阔水域中更大的水动力.这些水动力对船舶操纵性具有不利影响,有可能导致船舶碰撞或触底等海上事故.因此,为了在船舶设计阶段预报其操纵性能,考虑浅水效应和岸壁效应以准确计算内河船舶操纵运动水动力非常重要.本文基于CFD方法,通过对粘性绕流进行数值模拟,对长江中营运的三艘内河船舶的操纵运动水动力进行计算.首先,为了验证数值方法的可靠性,对标模KVLCC2纯横荡和纯首摇试验的水动力进行计算,并将计算结果与现有的试验数据进行对比.然后,对三艘内河船舶在不同水深下的静舵试验、纯横荡和纯首摇试验进行数值模拟,计算得到水动力及相应的线性水动力导数.最后,基于计算得到的水动力导数,获得Nomoto模型中的操纵性参数,对比分析三艘内河船舶在深浅水中的操纵性能.结果表明,本文方法可以揭示不同水深下三艘内河船舶的操纵性变化趋势.该方法可为船舶设计阶段内河船舶深浅水中的操纵性预报提供一种实用的工具.     

Prediction of the maneuverability of a large container ship with twin propellers and twin rudders

The maneuvering characteristics of a large container ship with twin propellers and twin rudders were investigated using the horizontal planar motion mechanism (HPMM) test and computer simulation. A mathematical model for maneuvering motion with four degrees of freedom (DOF) for twin-propeller and twin-rudder systems was developed and included the effects of roll motion. To obtain the roll-coupling hydrodynamic coefficients of a container ship, a four-DOF HPMM system having a roll motion mechanism and a roll moment measurement system was used. At the full load condition, HPMM tests were carried out for two different 12 000-TEU container ship models, one with twin propellers and the other with a single propeller. Using the hydrodynamic coefficients obtained from the tests, computer simulations were carried out. Simulation results for the container ship with twin propellers and twin rudders were compared with the results for the container ship with a single propeller and single rudder.     

船舶操纵性能及其代理模型构建

为了提高船舶操纵性能计算效率,文章结合基于NAPA计算仿真结果和支持向量回归方法预报海洋平台支援船的操纵性能,在收集足够相关船型信息前提下,采用能够合理探索设计空间和抽样的拉丁超立方方法获取了30条样本船型数据。通过NAPA仿射变化、位移转换及根据船型设计变量进行局部调整从而生成系列船型以表达船体几何形状。针对每个船型,分别计算了5项操纵性衡准指标：进距、战术直径、横距、10°舵角第一超越角和20°舵角第一超越角。为提高船舶操纵性能的计算效率,文中利用作者早先新提出的一种单参数Lagrangian 支持向量回归算法来训练并构建代理模型以预报船舶操纵性能,该算法整合了Laplace损失函数,仅采用单参数控制计算误差并于置信区间中增加了b2/2项。以海洋平台支援船为例,采用SPL-SVR算法预报船舶操纵性能,并与基于NAPA计算仿真结果、人工神经网络、经典支持向量回归算法进行对比。不需要昂贵的仿真代码计算,文中采用SPL-SVR算法建立的船舶操纵性能响应面模型比较适合船型初步设计的工程实际应用,并具有较好的效率和适用性。     

基于减摇鳍辅助回转的船舶操纵性能研究

基于MMG分离式建模思想，考虑作用在船体、螺旋桨、舵、鳍的水动力作用，建立双桨双舵船舶四自由度非线性数学运动模型，对某船模在静水中的回转性能进行仿真分析，将单独舵控制的仿真结果与船模试验结果进行了验证和分析，并对比了单独舵控制和舵、鳍联合控制下的回转性能，结果表明鳍参与控制回转时能明显缓解回转过程中的横倾。     

船舶最小回转半径

本文确定了动稳定船舶的最小定常回转半径,进而就可把最优化方法应用于船舶操纵性设计中去。 基于线性化操纵运动方程,在优化过程中,把船体诸形状参数和舵面积作为设计变量,把回转性指数的倒数作为目标函数,把动稳定准则c′作为优化的约束条件。 根据计算结果,本文清晰地阐明了船体某些形状参数及舵面积的变化对最小回转半径的影响。     

乌江中上游双尾与隧道尾结合的机动驳船型

本文通过对隧道尾涡尾及隧道尾与双尾结合尾型等三种船型的船模快速性试验结果分析，得出隧道与双尾结合船型是浅水充机动驳适宜的船型，其单位功率负载率和海军系数较现有优秀隧道尾船型分别提高２８．６１％和３４．３１％。     

基于细长体理论的小水线面双体船操纵性预报

小水线面双体船(SWATH)由于具有良好的船舶快速性、耐波性、稳性和效率高等特点,已经成为新船型的代表。根据小水线面双体船的船型结构特点,在操纵运动数学模型的基础上,充分考虑小水线面船的结构特点和双体、双桨、双舵之间水动力的相互影响,采用细长体理论计算了附加质量、附加惯性矩和线性水动力导数,编制了双体船操纵运动预报程序,并结合实例对SWATH的操纵性能进行了预报。