小水线面双体船稳定鳍装置航行试验研究

小水线面双体船(SWATH)是一种新型高性能船舶,文章对小水线面双体船的运动方程进行简单分析,对SWATH船稳定鳍装置进行实船性能试验,试验结果表明,稳定鳍装置调整船舶纵倾的能力满足设计要求,能够有效改善SWATH船纵向运动的稳定性。     

小水线面双体船纵向运动稳定性的简化判据及分析

本文根据劳斯判据分析了小水线面双体船（SWATH）静水纵向运动方程的稳定性，给出了适合于工程应用的纵向运动稳定性简化判据和临界巡航速度的计算方法。通过对三艘SWATH的实例计算，讨论了船形以及鳍的尺度、纵向位置和组合形式的变化对纵向运动稳定性的影响，提出了一种较完善的提高SWATH纵向运动稳定性的途径。     

鳍参数对某型SWATH船纵向运动稳定性的影响分析

小水线面双体船的控制鳍对其纵向运动稳定性影响较大。本文在SWATH船纵向运动稳定性判定的基础上,以某型SWATH船为例,分析了控制鳍的安装位置、鳍面积等参数变化对其不同航速时纵向运动稳定性的影响。分析结果对SWATH船控制鳍的设计使用具有一定的参考。     

小水线面船的运动稳定性

SWATH运动稳定性的分析计算在运动方程基础上进行。本文给出小扰动运动方程组。潜体产生的 Munk力矩是导致 SWATH纵向和横向运动稳定与否的重要因素。本文讨论了不带鳍的本体纵向稳定条件 ,以及稳定鳍在增稳和改善运动品质上的作用和优选方法。横倾运动稳定性初步分析时忽略相对高阶小量 Cn,特征方程自然去耦而分解成两个二次方程式 ,便于计算分析。通过目标船的实例分析 ,证明了鳍的作用不单是增稳且能改善运动品质。 Cnβ 是一关键导数 ,直接影响航向稳定性 ,甚至导致横甩。如应用导管螺旋桨将有利于改善稳定性。试验一再表明 :试验结果与计算结果的符合程度让人满意。     

鳍结构对SWATH船纵向稳定性及运动性能的影响

针对保持SWATH船纵向运动稳定鳍的结构尺寸难以确定的特点，从实船对鳍的展长和弦长取值的约束条件出发，利用计算机仿真出SWATH船在40kn的航速范围内保持纵向运动稳定的鳍结构尺寸的变化范围，然后，从这一范围内确定出不同航速且具有一定运动性能要求的鳍尺寸变化范围。以此为基础仿真出了对应于不同航速SWATH船在静水中的升沉和纵摇运动性能指标的变化范围。结果表明，此方法直观、有效，能初步确定稳定鳍尺寸并分析静水中鳍尺寸对SWATH船运动性能影响。     

SWATH船运动中断分析和减横摇控制器设计

针对SWATH船实航时产生的水平筛动问题,研究由横荡、横摇和艏摇的耦合运动产生的船舶运动中断(MII),提出设计SWATH船稳定鳍减横摇控制器,减小MII。通过理论分析MII产生原因和SWATH船稳定鳍工作时产生减摇作用的力和力矩特性,验证利用稳定鳍减小SWATH船横摇运动,抑制MII的可行性。在保证SWATH船升沉和纵摇运动的基础上,设计稳定鳍减横摇控制器,减小SWATH船横摇。仿真结果表明,控制器使SWATH具有良好的纵向运动性能,有效减小了横摇运动,抑制MII。     

基于多目标遗传算法的SWATH船稳定鳍优化设计

针对稳定鳍的各参数对SWATH船纵向运动性能具有较大影响的特点,建立了稳定鳍的多目标优化模型,并运用基于Pareto解的多目标遗传算法对其求解.然后,以SWATH-6A为例对稳定鳍进行了优化设计.从仿真结果来看,在相同条件下优化得到的稳定鳍能使SWATH船具有更好的纵向运动性能.因此,本文的优化方法是合理的、有效的,有一定应用价值.     

大型小水线面双体船纵向运动稳定性及纵向运动分析

以大型小水线面双体船为研究对象,观察其在静水中的纵向运动稳定性以及根据STF方法结合粘性修正方法预报其在波浪上的纵摇、垂荡运动等。首先根据ROUTH稳定性准则从定性角度观察其稳定性,然后从定量角度进行分析,给出其稳定性运动品质评价指标,并与配置稳定鳍后进行对比。最后给出配置稳定鳍后小水线面双体船的纵向运动预报。     

一型小水线面双体船的水动力性能与结构设计

简要介绍了中国船舶重工集团公司(CSIS)建立和发展的一种小水线面双体船(SWATH)优化设计工程技术系统.主要包括SWATH船型的概念设计、主尺度与线型优化、有效功率预报、纵向运动稳定性校验及稳定鳍设计、耐波性预报、结构载荷评估、波浪中的船体结构动、静响应分析等有关设计、预报与评估的系统方法.并以一型1500吨级小水线面双体型海洋调查船设计和评估为例对有关设计方法进行了说明和验证,在该船设计中,采用线性和非线性三维水弹性理论来预报载荷与评估在波浪中航行船体的结构安全性,同时在中国船舶科学研究中心(CSSRC)的拖曳水池与耐波性水池中进行了阻力与自航、耐波性与操纵性、波浪载荷等船模拖曳及自航试验.文中还给出了该船有关优化设计及模型试验结果.     

基于三维移动脉动源格林函数的SWATH耐波性数值求解（英文）

文章基于Bessho型三维移动脉动源格林函数(Three Dimensional Translating-pulsating Source Green Function,3DTP),开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hull,SWATH)耐波性数值求解方法研究,计入了对SWATH运动计算有较大影响的因素:两片体之间的兴波干扰、粘性阻尼和稳定鳍的影响。求解了SWATH-6A波浪中航行时的波浪力和纵向运动,通过与切片法结果和试验结果比较验证了计算方法。结果表明,基于3DTP的运动计算结果优于切片法结果,特别是纵摇运动预报较好,与试验值吻合更好。     

小水线面双体船纵向运动稳定性的灵敏度分析

简要介绍了小水线面双体船的纵向运动方程,并用动力学系统灵敏度方法就小水线面双体船纵向运动稳定性、临界动稳定性以及纵向运动特性开展了深入的讨论.分析研究表明,运动导数mθb和mαb对发散失稳和临界动稳定性的影响最大,合理设计的稳定鳍对推迟纵向失稳、增加船的阻尼和改善运动特性,效果显著.     

基于三维移动脉动源格林函数的SWATH耐波性数值求解

文章基于Bessho 型三维移动脉动源格林函数(Three Dimensional Translating-pulsating Source Green Function, 3DTP),开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hull,SWATH)耐波性数值求解方法研究,计入了对SWATH运动计算有较大影响的因素:两片体之间的兴波干扰、粘性阻尼和稳定鳍的影响.求解了SWATH-6A波浪中航行时的波浪力和纵向运动,通过与切片法结果和试验结果比较验证了计算方法.结果表明,基于3DTP的运动计算结果优于切片法结果,特别是纵摇运动预报较好,与试验值吻合更好.     

小型高速SWATH船下体型线研究

根据帐篷函数法和切片理论分别编制了SWATH船的阻力、纵向运动理论预报程序,理论计算值与试验数据相一致.针对小型高速SWATH船主机置于下体后,下体型线的3种典型变化情况,理论分析了下体型线改变对SWATH船的阻力及纵向运动性能的影响,并对其做出综合评价.     

小水线面双体船耐波性能CFD不确定度分析

基于ITTC推荐的CFD不确定度分析规程,开展基于RANS方程的小水线面双体船(SWATH)波浪中纵向运动计算结果的不确定度分析。分别验证计算模型的网格收敛性和时间步长的收敛性,发现相比于网格的疏密,该数值求解模型对于时间步长更为敏感。通过与试验数据进行对比,计算结果基本得到确认,并由此建立了顶浪规则波中SWATH船纵向运动数值计算结果的确认等级。在此基础上,进一步开展了该SWATH船在2个波高多个波长条件下的运动求解,计算结果均与试验结果吻合较好,说明所采用的数值计算模型对于求解SWATH船在波浪中的运动问题具有较好的适用性和可靠性。     

小水线面双体船的纵向运动稳定性研究

为探讨小水线面双体船在中高速时容易失去纵向运动稳定性的问题,采用Routh判据对其运动稳定性进行初步研究,分析对稳定鳍水动力性能影响较大的几个参数。     

小水线面双体船在波浪中的运动响应预报

用切片理论方法发展了SWATH船耐波性预报程序，提供了390t方案的油田小水线面交通船计算分析结果，包括规则波中纵向运动频率响应函数的计算及不规则波中各种海况下的运动有义值预报。     

带固定鳍的小水线面双体船运动预报研究

小水线面双体船(Small Water-Plane Area Twin Hull Ship,SWATH)是指为改善耐波性、减小兴波阻力,而使片体的型线在水线附近光滑收缩的双体船。本文依据三维势流理论计算某小水线面双体船的运动响应,考虑加装固定式首尾鳍后鳍的升力对水动力系数的影响。应用Fluent软件计算鳍的动升力修正系数,根据经验公式导出鳍所产生的水动力系数,将其带入到船体纵向运动微分方程。本文计算时采用修改程序后的WALCS软件进行运动响应的计算,将得到的结果与无鳍船体的计算结果相比较,分析减摇效果。研究结果可为鳍的设计提供参考。     

SWATH船纵向运动的鲁棒H∞控制研究

建立了SWATH船纵向运动控制系统的数学模型,并针对模型和外部扰动的不确定性,在SWATH船纵向运动控制中引入了状态反馈H∞控制方法;充分利用LMI(Linear Matrix Inequality)理论处理方法的优点对控制规律进行了优化。仿真结果表明,利用此方法设计的控制器对SWATH船所受到的外部扰动具有较好的抑制作用,能满足系统纵向运动性能的要求,具有一定的实用性。     

迎浪规则波中小水线面双体船纵向运动及波浪载荷非线性特性数值分析

基于RANS方程和VOF模型求解船体粘性兴波流场,开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hulls,SWATH)迎浪规则波中纵向运动及波浪载荷的非线性特性研究.通过数值计算结果与模型试验结果的对比分析,验证了文中方法的有效性;在此基础上,较为系统地分析了SWATH船的垂荡及纵摇运动响应、垂向加速度和波浪载荷的一阶及二阶量随入射波高的变化规律,指出SWATH船的运动响应及载荷与波高存在非线性的关系,尤其体现在响应共振区附近;相比于船体垂荡和纵摇运动,垂向加速度及波浪载荷的非线性特性更为显著.     

小水线面双体船五自由度运动建模与仿真

[目的]为了提高航海模拟器中小水线面双体船(SWATH)的模拟精度,更好地掌握此类船舶的操纵特性,[方法]根据SWATH船型的运动特点,在MMG三自由度模型的基础上,较为完整地计入耦合的纵荡、横荡、艏摇、横摇及纵摇运动,建立SWATH的五自由度运动数学模型。基于此应用模型建立SWATH的实船数学模型,对该数学模型进行微分求解,仿真模拟SWATH的旋回运动、Z形运动,并进行定性分析。[结果]分析显示:仿真模拟结果符合SWATH操纵运动原理及实际运动特征,验证了数学模型的准确性。[结论]该模型可真实反映实船的运动规律,可应用于航海模拟器中。