倒V型槽道滑行艇船型的水动力性能研究

考虑到高速航行时常规双体滑行艇阻力较大且艇体兴波严重,以及三体滑行艇独特船型所带来的优异快速性和兴波小等优良水动力性能,文章借鉴三体滑行艇的工作原理并应用于双体滑行艇,创新性提出倒V型槽道滑行艇的概念,并进行艇型结构设计和CFD水动力分析。模拟计算结果表明该艇型具有高航速时阻力增加缓慢和纵倾角变化平缓等优点。     

水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇纵向运动预报

为了探究水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇的运动响应,本文基于喷水推进滑行艇的高速运动原理,建立了水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇非线性纵向运动数学模型。分析了在水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇滑行过程中的受力特性,确定了艇体受到的重力、浮力、动升力、水翼的升阻力及力矩等。提出了可控水翼对滑行艇运动过程中的升沉量和纵倾角的控制策略。完成了0~8级线性风、周期风、随机风作用下水翼变攻角和水翼变攻角+纵向运动对滑行艇运动升沉量和纵倾角控制结果分析。结果表明,当主机输出功率一定时,水翼变攻角可以控制滑行艇的升沉量,弱化纵倾角幅度,而水翼变攻角+纵向运动可以同时控制滑行艇的升沉量和纵倾角。本文为水气双重介质共同作用下可控水翼对滑行艇纵向运动预报提供了有效的研究方法。     

高速艇水翼减阻方案及翼滑艇阻力估算方法

文章介绍了高速艇上水翼减阻的原理以及三种不同类型的高速艇上加装水翼的技术方案及其达到的减阻效果,并给出了滑行艇首部加装水翼（即翼滑艇）后整船阻力的估算方法。基于三维非线性涡格法,建立了单独水翼/水翼组合体/多水翼系统的水动力性能理论计算方法,计算结果与试验结果吻合较好,可作为翼滑艇阻力估算中单独水翼水动力性能的计算方法。算例结果表明,文中的方法可用于单独水翼/水翼组合体/多水翼系统和滑行艇加装减阻水翼的初步技术方案设计。     

新型高速艇的CFD模拟和对比分析

高速艇具有体积小、航速高、智能等优点,可以完成搜救、探测、导航和作战等多种任务,广泛应用于军民用领域。研究高速艇的阻力性能对艇体的型线设计和艇体的流体动力学性能分析都显得十分重要。设计一种新型高速艇,通过NUMECA系列软件对不同的高速艇进行数值模拟计算,以研究此类新型高速艇的水动力性能。研究表明:加装水翼或防飞溅条均可增加艇体的升力,使艇体更快地处于滑行状态,安装了防飞溅条的翼滑艇的阻力性能良好。     

槽道水翼滑行艇快速性能研究

本文论述槽道水翼滑行艇的基本原理、快速性能及其及化规律。通过模型试验、中间艇试验和实部的航行试验，证实了槽道水翼以及与尾压板的联合作用，使槽道型滑行般的阻力减小，航行姿态得到调整和改善，艇的超载能力等综合航海性能有明显的提高。模型试验结果表明槽道水翼使艇体总阻力平均减小25％左右；中间试验艇的航速提高了8％；实船试航航速提高了18％；负荷超载能力增加15％。通过对试验结果的分析，给出对设计有参考意义的结论。     

滑行艇和翼滑艇在正横规则波中的线性横摇仿真研究

建立滑行艇和翼滑艇在正横规则波中的二阶线性横摇运动微分方程,并利用前苏联中央流体动力中心ЦАГИ法得到艇体阻力,利用仿真工具Matlab/Simulink建立滑行艇和翼滑艇的横摇运动、阻力及推进系统的综合仿真模型,仿真计算结果表明建立的横摇运动微分方程较为合理,并验证具有前置V型割划式水翼的翼滑艇其横摇自稳特性要比同等吨位的滑行艇优良许多。     

槽道参数对倒V型槽道滑行艇阻力性能的影响

依据双体滑行艇的外形特征和三体滑行艇的工作原理衍生出全新的倒V型槽道滑行艇,具有特殊的槽道结构及内倾式滑行面。基于槽道形状的3个参数,利用CFD技术探究出适合倒V型槽道艇的设计方案,模拟结果表明:槽道参数对倒V型槽道滑行艇阻力性能有一定的影响。     

消波水翼和压浪板对高速圆舭艇航态与阻力的影响

应用大展弦比滑行面理论和近水面短翼理论建立了安装在高速圆舭艇上的消波水翼、压浪板升力计算方法,据此研究了消泼水翼、压浪板引起的艇航态变化及其对阻力的影响。理论计算结果与模型试验结果的比较验证了所提计算方法的实用性。     

长江水翼客艇试验研究

长江中下游江面宽阔,有时出现较大风浪,且主要港口间距离较长,设计要求水翼客艇具有高速度、低阻力及良好的适航性。 通过具有不同割划斜侧翼和工作浸深等主要特点的二个水翼方案、三个具有断阶的船型方案及多个附件方案的设计与水动力性能试验,作者推荐了翼航阻力较低(阻升比ε=0.0676),峰阻较低(ε=0.0928),整个速度范围内横稳性良好,给定波高下耐波性较好的水翼及船型方案。 试验研究表明:割划斜侧翼的合理设计是提高水翼艇起飞能力、改善横稳性和提高耐波性的关键;合理配置前后水翼能够取得有利干扰,降低高速翼航阻力,改善水翼系统波浪中的运动性能;尖舭双断阶艇型是一种能与自稳式水翼系统有效配合取得较低起飞峰阻的船型。     

11.8m翼滑艇阻力性能的模型实验

选择具有浅V滑行面及T型水翼11.8m翼滑艇进行阻力研究。进行了翼滑艇模型的阻力实验。选择两个不同的初始安装角(-1.5o及0o),分别进行阻力实验,然后对结果进行综合分析与比较,得到了该型翼滑艇阻力性能的有关结果,纵倾状态随航速的变化情况,以及不同水翼安装角对阻力性能的影响。实验结果表明该船型在高速阶段阻力性能优于尺度相近滑行艇,水翼的设计基本符合要求。实验结果可应用于实船的设计。     

单体小水线面水翼艇的概念设计

本文针地一般１１．９ｍ长的交通艇提出了单体小水互面水翼艇的设计方案。介绍了该艇的水翼配置与线型设计，以及艇的稳性和阻力计算。计算表明，设计艇具有良好的水动力性能。     

基于水动力分析的高速滑行艇阻力估算

针对滑行艇高速航行的运动特性进行其动态阻力的估算研究。首先通过分析滑行艇在高速航行时艇体受到的各种水动力，建立其六自由度操纵性数学模型，并利用四阶龙格一库塔法解算滑行艇的运动姿态。然后计算滑行艇高速航行时的动态阻力，所得结果与船模试验数据吻合较好，并对各种滑行阶段的运动特性进行分析，结果表明基于水动力分析的阻力估算方法具有较强的工程实用性。     

单、双体滑行艇的区别及双体滑行艇的适用范围研究

本文根据国内外高性能单、双体滑行艇模型及实艇试验结果,归纳了单体与双体滑行艇的区别、特点及运动特性,列举了国内外双体滑行艇和优秀无断级快艇的比较结果及双体滑行艇船型的适用范围。     

大浪中超临界航行艇的开发

两艘超临界滑行艇模型在静水和波浪中经过试验,并研究了滑行面的升力分布、后体形状和飞溅流反转器的几何形状。这些试验包括:带和不带纵倾楔块的平底、拱形底艇、改变飞溅流反转器的宽度、高度和角度。在挪威260米拖曳水池中的试验表明升沉和纵摇响应同加速度一样都很低。而且,加速度和运动响应随速度上升而下降。我们还研究了超临界航行随波长和速度变化的一些判据。试验结果同早先进行的双体水翼艇和半滑行艇的模型试验作了比较。     

开发新型水翼双体船

新型水翼双体船业已设计出来并对其阻力和适航性作了试验验证。它由两个象剑一样的尖削片体和两个与之相连接的矩形高展弦比水翼组成。几乎百分之九十的重量由水翼支持,总阻力系数比常规高速船或排水量200吨航速40节的类似船要低得多。运动传递函数较滑行艇和其它型式的水翼双体船要小得多。     

高速双体滑行艇的特点、用途及发展动向

根据长城系列四种近二十型高性能双体滑行艇研究、设计、试验及使用情况，列举了双体滑行艇的综合优势及特点；叙述了四种双体滑行艇的适用范围及用途；介绍了多双体滑行艇技术发展的若干趋向。     

喷水推进高速三体滑行艇数值自航研究

为了验证计算流体力学(CFD)方法预报滑行艇自由液面粘性流场的精确度,判断为某三体滑行艇设计的喷水推进器能否满足快速性要求,采用CFD方法对某喷水推进高速(1Fr_L1.8)三体滑行艇进行两相流的数值自航,并与试验值比较。运用切割体网格技术并基于RANS VOF求解,首先计算了五个不同速度下的裸艇阻力。结果表明:阻力系数最大误差8.3%,最小误差0.5%,达到了较好的计算精度;采用等推力系数法,在模型尺度下进行"滑行艇+喷泵"的数值自航,将结果推算到实尺度艇,结果表明该喷泵可以达到设计航速;高速航行时推力减额为负的主要原因是艇首尾压差阻力的显著降低。计算结果显示,考虑自由液面时滑行艇底部会出现不合理的水气分布,这影响到滑行艇的阻力性能和喷泵的推进性能,通过局部网格加密可以显著减少艇底非正常水气分布,但艇底气水层难以完全消除,这可能是CFD方法预报滑行艇阻力精度难以控制的原因之一。     

水气双重介质共同作用下滑行艇纵向运动预报

为探究滑行艇水气双重介质共同作用下的运动响应情况,针对喷水推进滑行艇的高速运动原理,建立水气双重介质作用下滑行艇非线性的纵向运动数学模型。分析滑行艇在水气双重介质共同作用下滑行过程中的受力特性,确定艇体受到的重力、浮力、动升力和风压阻力等,改进受风面积和风压力臂的计算方法,提出实时计算滑行艇浸湿长度的计算公式。编写滑行艇纵向运动预报程序,并对不同工况下滑行艇运动的预报结果予以了分析。结果显示,当主机输出功率一定时,计入空气比不计入空气时的航速下降5.1%,升沉量下降0.006 m,纵摇角抬升0.2°,阻力增加1 893 N,动升力减小404 N;而计入风的阻力对滑行艇的运动影响较大,航速下降15.3%,纵摇角增加0.6°,升沉量下降0.021 m,动升力下降1 139 N,阻力增加5 472 N。     

基于罚函数的滑行艇阻力性能优化方法研究

滑行艇的阻力性能优化是设计滑行艇艇体的重要内容之一,如何减小艇体阻力是设计师优先考虑的目标。文章从传统的SIT阻力估算方法着手,分析滑行艇受到的力和力矩,并引入Savitsky对艇体阻力的修正,即考虑因喷溅而产生的摩擦阻力。由于滑行艇的重心纵向位置对阻力性能有很大影响,故通过构造罚函数法,把有约束问题化为无约束问题,利用MATLAB优化工具箱中的fm incon函数计算出最佳的重心纵向位置。最后,通过某滑行艇模型的水池拖曳试验验证了该优化方法的可行性,具有一定的工程参考价值。     

超临界双体滑行艇

船舶在波浪中进入“超临界”航行状态 ,可以大幅度减小其运动响应。常规滑行艇的耐波性能很差。本文从机理上提出了使滑行艇进入“超临界”航行状态的途径 ,并从艇形选择和各种附加措施着手 ,提出适合工程应用的方案——超临界双体滑行艇。经理论计算与试验研究证实 ,其耐波性能有大幅度的改善 ,且阻力性能无明显恶化。