穿浪双体船T型水翼状态反馈H∞控制器设计

穿浪双体船在海洋中高速航行时,纵向运动会对其性能造成不利影响,产生的垂向加速度使乘员晕船,设备短期失效。为了解决此问题,首先建立穿浪双体船纵摇和垂荡运动模型,然后运用切片理论求解运动方程中的水动力系数,将随机海浪作为外界干扰,以T型水翼为纵向运动稳定装置,进而建立带T型水翼的穿浪双体船纵向运动模型。最后以90 m长的穿浪双体船为研究对象,利用状态反馈H∞控制策略设计控制器,对船体的纵摇和垂荡进行仿真实验。结果表明:状态反馈H∞控制器可有效地减小船舶纵向运动,降低晕船率,为减小高速船纵向运动提供可靠实用的方法。     

高速轻型穿浪双体船纵向运动改善措施研究

针对在改善高速轻型穿浪双体船(WPC)迎浪中波长与船长接近时纵向运动幅度较大的缺点,采用了理论计算与模型试验相结合的方法,对250 t级穿浪双体船开展了水翼改善纵向运动的理论和试验研究,分析了水翼形式、尺度和安装位置等对纵向运动的影响规律。数值计算和试验结果的比较表明,计及水翼—船体水动力干扰影响的切片理论可满足WPC加水翼后波浪中纵向运动计算的需要,但在纵向运动响应峰值处数值计算结果偏高。模型试验表明,250 t级WPC加装水翼后,迎浪纵摇和垂荡有义幅值可减少20%～30%。     

带自控翼穿浪双体船纵向运动研究

减小穿浪双体船在波浪上的纵向运动对提高其性能具有非常重要的意义。本文在传统固定水翼和尾压浪板的基础上引入自控翼系统,根据切片理论,利用Matlab编程计算穿浪双体船的纵向运动。根据计算和试验结果分析得到水翼的最佳运动控制方式,进而得到穿浪双体船带自控翼时的纵向运动。对比结果表明,自控翼系统可以较大地减小穿浪双体船的纵摇幅值。     

水翼参数对水翼复合小水线面双体船纵向运动性能的影响

以静排水量为400 t的水翼复合小水线面双体船HYSWATH为研究对象,对其纵向运动性能进行数值模拟,将理论计算结果与模型试验结果进行对比分析,验证CFD理论计算方法的可靠性。并且以此为基础,研究水翼参数变化对HYSWATH纵向运动性能的影响,为后续该类船舶的设计提供理论参考。     

基于状态反馈H∞算法的高速水翼双体船姿态控制

研究基于状态反馈H∞算法的高速水翼双体船在波浪中运动的姿态控制器的设计。首先对水翼双体船运动的非线性数学模型在平衡点线性化，建立水翼双体船的线性模型；然后应用状态反馈H∞算法设计水翼双体船的姿态控制器；最后利用Matlab的Simulnk工具箱，以高速水翼双体船HC200B-A1为例进行仿真研究，结果表明该控制器设计能够有效地减少波浪引起的不利船体摇荡，使得船体在波浪中保持在预定的姿态。在同样参数条件下，对状态反馈H∞控制器与线性二次型调节器(LQR)设计的控制效果进行比较，显示前者的控制效果要优于后者。     

高速复合水翼双体船的运动预报(英文)

基于2.5D理论,考虑粘性影响,预报了高速复合水翼双体船在规则波中的运动响应,并与试验结果进行了比较.在计算过程中,对复合水翼模型进行了简化,且计算了不同升力浮力比对运动的影响.结果反应出在计算高速双体船和水翼双体复合船型纵向运动性能时,水的粘性影响不可忽略,且计算表明计算值与试验值符合较好,文中提供的方法可提高这类高速水翼双体复合船型的运动预报精度.     

基于LQG的穿浪双体船垂向运动控制系统设计

穿浪双体船独特的船体结构使得其横摇运动较小,但在高海况高航速行时垂向运动比较剧烈,为此需要一种有效的控制系统来解决问题。本文设计的控制系统由船首的T型水翼和船尾的纵倾调整尾板构成,运用合理的控制策略使二者统筹配合,发挥最优的减摇效果。首先建立双体船的垂向运动模型,利用切片理论求解水动力系数;然后采用Fluent仿真分析T型水翼和纵倾调整尾板的水动力特性;在此基础上设计LQG控制器,对不同海况下的穿浪双体船的垂向运动进行仿真研究。结果表明,运用LQG控制策略设计的运动控制系统能够很好地抑制双体船的垂向运动。     

重心位置对水翼复合小水线面双体船阻力性能的影响

本文采用Star-CCM+计算软件来研究重心位置对水翼复合小水线面双体船阻力性能的影响。以静排水量为1000t的水翼复合小水线面双体船为研究对象,研究不同速度下重心位置对于船体阻力性能的影响,对提高复合船型的阻力性能有重要意义。     

基于CFD的36英尺水翼双体船阻力与运动预报（英文）

近年来,兼具双体船和水翼船优点的水翼双体船迅速发展。本文通过对一艘36英尺的水翼双体船的实船试验和CFD仿真,得出最佳的双体船水翼配置形式。本文的CFD仿真主要针对迎波状态下阻力和运动,通过STAR-CCM+进行仿真,结果显示:在相同航速下,相比没有安装水翼的双体船,安装了水翼的总阻力减小量高达26%;同时,在相同的海况下,安装水翼可以将航速提高7 kn,速度提高了21%。同时也得到了最佳的水翼配置:艉部攻角-0.2°、艏部攻角1°,在该配置下最大航速40 kn时的最低总阻力为628 kN。仿真计算结果与实船试验非常接近,表明本文所提的水翼双体船阻力和运动预报计算方法是合理可行的。     

水翼增升双体船阻力预报方法研究

本文介绍了作者在对水翼增升双体船的系列船模试验研究的基础上,对水翼和船体的阻力与升力进行了计算与分析,并由此引入了对这种全新船型的阻力计算与预防方法。该方法可以扩展应用至具有相似双体船型参数和不同水翼参数的水翼双体船的阻力预报。