水翼艇及其控制方法综述

概述水翼艇的发展历程,对国内外水翼艇的发展及现状进行分析研究;重点总结水翼艇的特点,以不同的角度对水翼艇进行分类;对水翼艇的纵向控制方法进行研究。最后,分析目前水翼艇研究存在的问题,对未来水翼艇的发展趋势进行展望。     

水翼艇操纵特点及操纵注意事项

结合理论和实际探讨水翼艇的操纵特点,在此基础上提出水翼艇的操纵注意事项,使水翼艇驾驶人员对水翼艇的操纵性能有更深刻的了解,从而避免事故的发生.     

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。     

水翼艇操纵特点及操纵注意事项

结合理论和实际探讨水翼艇的操纵特点，在此基础上提出水翼艇的操纵注意事项，使水翼艇驾驶人员对水翼艇的操纵性能有更深刻的了解，从而避免事故的发生。     

高速双体滑行艇加装水翼试验研究

双体滑行水翼艇是一种集双体滑行艇和水翼艇为一体的复合型高速艇,通过双体船增加艇自身横向稳性及其耐波性。在双体滑行艇两片体内侧增设滑行水翼面,在运动过程中,航速达到一定值后,水翼的水动效应为艇体提供一定的升力,使艇体上升,减小艇底湿面积及其阻力,使双体滑行艇阻力大大降低。双体滑行水翼艇兼备了双体滑行艇和水翼艇两者优点,双体滑行水翼艇综合解决了高速艇稳性和快速性问题,使艇的技术性能得到很大的提高。     

影响槽道水翼艇阻力和航态的因素分析

在槽道艇的槽道下方装上首尾水翼以及在艇尾装上尾压浪板对艇的阻力及航态有较好的改善效果。通过对4种不同尺度、不同排水量的阻力性能、航态进行试验分析，得出了有利于阻力、航态的水翼翼型、水翼安装角、水翼安装位置，尾压浪板的安装角及其与水翼最佳配合的结论。     

我国第一艘全铝焊水翼客船“飞鱼号”研制成功

<正>水翼艇在二次世界大战之后发展迅速。苏联自1958年第一艘水翼客艇“火箭号”取得成功之后,几乎每二年即研制出一个新型号。至今已有大小十二个型号,累计建造约二千余艘,成为内河和沿海客运的主力,并有大量水翼艇出口。美国波音飞机公司建造了世界上最大、耐波性最好、可航行四级海情的全浸自控水翼客艇,称为“喷翼”艇。     

混沌随机算法在水翼艇推进系统控制仿真及优化设计上应用研究

在MATLAB的平台上,利用Simulink建立了水翼艇智能推进系统的仿真模型,运用MAT-LAB的M文件编制了其混沌优化程序,并用该程序对水翼艇推进系统的控制器参数进行优化设计,使推进性能有明显提高。混沌优化程序还可用于水翼艇推进系统控制参数的实时配置。     

长江水翼客艇Ⅱ号附体设计特点及试验分析

本文简要分析了国外水翼艇附体的一些特征,重点介绍长江水翼客艇Ⅱ号(以下简称水翼Ⅱ号)附体的特点。由试验证实,将舵、水翼支柱和尾轴支架组合为一体,用一剖面代替三个不连续的剖面,可得到令人满意的阻力性能,满足附体阻力控制在总阻力的20％以内的设计要求。文中还介绍了水翼Ⅱ号三种附件组合体方案及模型阻力试验分析。     

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。     

水翼对斜浪的运动响应

水翼船实船使用表明,在斜浪作用下,“全浸式”水翼船的运动性能明显优于传统的“割划式”水翼船。根据这种现象,结合一型川江水翼客船的设计需要,针对上述两种水翼型式进行了实船调研、理论分析与计算、模型试验等大量研究工作。阐述了其主要研究结果,以供水翼船研究设计参考。     

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。     

水翼艇翼航时稳性探讨

文章探讨V形割划式水翼艇翼航时初横稳性的计算,主要涉及水翼艇翼航时水翼浸深、横倾时左右翼升力的合力、回复力矩和稳性临界速度;提出了水翼艇翼航时稳性临界航速的概念和计算方法.文中的计算和讨论可为V形割划式水翼艇的设计提供参考.     

水翼艇最佳控制研究

本文探讨了最佳控制在水翼艇姿态控制上的应用,使用数字机对全浸式水翼艇的控制进行辅助设计和闭路仿真。初步结果表明:基于现代控制理论设计的自动驾驶仪,可以取得显著优于古典控制的控制效果。对所论最佳控制系统的实现,本文提出并论证了一种切实可行的水翼艇分级-分散微处理机控制方案。     

基于角度传感器的水动力装置水翼控制系统

水动力控制系统的研制成功,使得某型先进的水翼航行器得以从理论研究转化为工程应用。该文介绍了基于角度传感器,并对信号进行线性放大后,使用C 8051F 000单片机组成反馈型邦邦控制系统,实现对水翼的自动控制及相应的AD采样子程序。     

The estimation of wave elevation and wave disturbance caused by the wave orbital motion of a fully submerged hydrofoil craft

The current control system of a fully submerged hydrofoil craft has manual input of fore-foil depth and control mode selection to improve the performance of the control system. However, the manual input needs skillful human operation and observation of waves the encountered to work well over a wide range of waves. In order to use information about the waves encountered in the control system, we considered the estimation of wave elevation and wave disturbance which was caused by the orbital motion of the waves in irregular waves. First, we investigated the wave disturbance by a fully submerged hydrofoil craft, in a state-space model of wave disturbance, and in hydrofoil craft motion, etc. We than considered estimations of the wave elevation and wave disturbance using a shaping filter, a Kalman filter, an autoregressive (AR) model, etc. Finally, we confirmed through simulations that the estimation results and estimation error of wave elevation and wave disturbance were valid.     

翼滑艇快速性、操纵性及结构特性综合优化方法研究

针对翼滑艇的快速性、操纵性和结构特性,提出了一种离线的智能控制优化方法,建立了翼滑艇快速性、操纵性和结构特性综合优化的数学模型,以MATLAB为工作平台,确立了综合优化目标函数,利用遗传算法编制了翼滑艇快速性、操纵性和结构特性综合优化计算程序,并对某翼滑艇的综合性能进行优化计算。     

水翼—喷水推进组合系统模型试验研究

本文简要地介绍了新研制的水翼—喷水推进组合系统模型试验装置的结构组成、工作原理和用途，阐述了进行水池试验的合理程序，并以PS－30喷水推进自控水翼客艇的尾水翼—喷水推进组合系统为对象进行了试验，获得了进口流动对水翼组合体水动力影响的规律以及可用于航速预报的净推力特性。多次试验证实，所开发的试验装置和试验技术是成功的，确是研究水翼组合体与喷水推进相互影响的有效试验手段。     

PS-30外形气动性能试验报告

本文叙述了气动性能试验的原理、方法和测试系统，并介绍了PS－30、Jetfoil－115模型的概况。在中国船舶科学研究中心02低速舰用风洞内对上述两种模型进行气动性能对比试验，分别测定了不同风速，不同偏航角时的阻力系数C_X．侧向力系数C_Z和侧向力矩系数C_(My)。试验结果的数值可供快速性和操纵性计算时作参考依据。     

The applicability of hydrofoils as a ship control device

Centrifugal forces are commonly created when ships turn, which may cause a ship to capsize in a critical situation. A mathematical model has been developed to optimize the stability coefficients for ship, with the aim to prevent capsizing and to increase ship maneuverability in high-speed water craft. This model can be used to develop algorithms for control system improvement. The mathematical model presented in this paper optimized the use of multipurpose hydrofoils to reduce heeling and the trimming moment, maintaining an upright ship’s position and lessening the resistance via transverse force. Conventionally, the trimming and heeling of a ship are controlled using ballast water; however, under variable sea conditions it is sometimes difficult to control a ship’s motion using ballast water. In this case, a hydrofoil would be more stable and maneuverable than a ballast tank controlled vessel. A movable hydrofoil could theoretically be adapted from moveable aerofoil technology. This study proves the merit of further investigation into this possibility.