高速排水型舰船加装尾板的节能机理

尾板是加装在高速排水型船尾封板端板处沿船体向后延伸的一块短板,是一种方便和简单的节能措施,本文主要研究其节能的原因.通过大量的模型试验结果分析和对某舰有无尾板的CFD理论计算,并与高速水面快艇加装尾板减阻机理的比较发现:排水型船的节能机理有所不同,尾部压力分布的变化是高速排水型船加装尾板节能的主要原因.     

排水型水面舰船尾板参数优化设计

[目的]尾板设计一般追求高速减阻,对于同时以巡航和设计航速为优化目标的水面舰船尾板设计,其航速覆盖范围广,需重点对尾板参数的选取予以研究。[方法]采用计及航行姿态的粘性兴波流场数值模拟与模型试验验证相结合的设计方法,开展尾板多工况参数化优化设计。通过多方案数值仿真与阻力、自航模型试验的对比分析,总结得出尾板长度和下反角对于排水型水面舰船巡航和设计航速减阻节能的影响规律,并对CFD数值模拟结果的有效性进行初步的分析验证。[结果]结果表明,通过对尾板参数的优化,巡航航速约可节能3%,设计航速约可节能5%,达到了巡航和最大航速同时实现减阻节能的设计目标。[结论]所做研究可为后续排水型水面舰船尾板参数的优化设计提供理论支撑。     

艉板对推进性能的影响

美国Spruance级驱逐舰“Arthur W.Radford”号进行了有、无艉板的模型和实舰试验。模型试验结果表明艉板对推进性能有明显的改进，实艉比较试验表明安装艉板的收益为：推进功率减少6％－14％，时间平均功率减少11．7％，最高航速增加0．75km；每年节约燃油费用24万美元；艉板改装费用1年内偿还。     

超级导流管的模型试验研究

设计并制作了超级导流管试验模型,进行了船舶光体阻力和自航试验以及加装超级导流管的船模自航试验。在不同航速时,研究了超级导流管几何形状和纵向安装位置对其节能效果的影响。试验结果表明:在船尾加装超级导流管可以起到节能的效果,并且以12o开角的超级导流管处于中间位置(位于螺旋桨盘面前,与螺旋桨直径的比值分别为0.2232)时节能效果最佳。     

肥大型船加装水动力节能装置之EEDI计算方法探讨

虽然EEDI计算导则早已公布,但节能装置产生的收益如何在EEDI计算公式中体现却未有定论。本文针对加装节能装置之肥大型船,按MEPC62会议日本提案的思想,通过统计现有的模型试验或实船试航结果,分别以"主机装机功率不变、航速提高"和"航速不变、主机装机功率降低"两种目前看来较为合理的计算办法来评估加装节能装置后对EEDI结果产生的影响。结果表明,以"航速不变、主机装机功率降低"方法来评估节能装置的收益时,EEDI降低值更显著。本文结果可为加装节能装置之船舶计算EEDI提供参考。     

新的节省动力装置——艉球鼻

日本川崎电工株式会社最近在她的下田船厂给一条叫“Sutoretia Maru”的船装了艉球鼻。艉球鼻安装的位置是在船艉中心线部,靠近重载水线。球鼻和船艉产生的水波会相互作用,可以减少海面波浪及船艉逻辑上的阻力,以达到节约动力的目的。艉球鼻理论的研究是在东京大学进行的,该大学在世界范围内是研究波浪产生阻力的权威。在该校的指导下,川崎重工成功地发明了艉球鼻。装上了艉球鼻后,“Sutoretia Maru”在时速20.3海里的时候与她刚建成时比较,能节约5%的动力。在巡航速度上,她每小时增加0.25海里。如果在集装箱船或大型车辆船上装了艉球鼻,每年将可以节约燃油费用七千万日元。     

基于水动力系数摄动的船舶横向运动姿态与受扰Kalman滤波的统计建模

该文考察船舶水动力参数在标称值附近按均匀分布发生随机变化时,船舶横向运动姿态及受扰Kalman估计的统计性能.针对某船,在5级海情,18kns航速及0°、45°、90°、135°、180°航向工况下,当船舶水动力系数按均匀分布发生±10%随机变化时,给出船舶姿态及受扰Kalman估计性能的概率建模方法及其应用.仿真结果表明,当水动力系数出现摄动时,估计精度服从对数正态分布,平均估计精度与未出现摄动时相比无显著变化.     

16000 DWT成品油船快速性能改进研究

文章对现有16000 DWT油船进行了研究分析,提出增设球艏,对船舶艉型进行改进,寻求桨舵合理配合等多个可行性方案,并进行分析比较及模型试验研究.研究结果表明:尾部线型局部优化改型,节能效果最为明显,所需功率降低23%左右.在相同主机功率下,改型艉方案较原型方案航速可提高0.8 kn.舵型改型也有较好的效果,新设计的高效鱼艉组合舵与原舵相比,船舶所需功率降低约4%,在相同主机功率下,航速可提高0.17 kn,桨舵配合优化取得了较好的结果.本船由于航速较低,兴波阻力在总阻力中所占比例较小,加装球艏意义不大.本船采用"改型艉 改型舵"方案,在相同航速下,主机功率可以节省约27%;在相同主机功率下,航速可提高0.98 kn.     

首升力体、首鳍/尾板与船体水动力相互干扰与匹配研究

升力体技术已被CFD、缩比模型试验和实船试验证实,在零航速与有航速情况下均可减小船舶在波浪中的运动响应,提高船舶耐波性。该文以数值计算为主要技术手段,结合模型试验验证,开展了首升力体、首鳍/尾板与船体水动力相互干扰与匹配研究。首先,采用自由船模拖曳的数值模拟方法,开展了基于快速性的首升力体与船体位置匹配研究,获得了首升力体在船体上的较佳位置;其次,对首升力体加装首鳍,分析了首升力体、首鳍组合与船体水动力相互干扰,获得了复合初步船型方案;再次,对复合初步船型方案加装尾板,讨论了首升力体、首鳍、尾板组合与船体水动力相互干扰,获得了复合优化船型方案;最后,对复合优化船型方案在规则波中的运动响应进行数值预报与对比分析,并预报不规则波中的减摇效果。文中的研究成果可为后续首升力体在单体船上的应用提供技术支撑。     

螺旋桨激励力下的舰船振动特性分析

考虑螺旋桨脉动压力与轴承力的影响,开展了螺旋桨激励力对舰船振动的影响研究;分析了某舰船在最大航速、巡航速度下等不同航行状态下的舰船振动,得到了不同航行状态下舰船的振动响应;计算结果表明:高航速下螺旋桨激励力对舰船的振动有一定影响,低速时螺旋桨激励力对舰船的振动影响不大;对于同一航速而言,双桨同时工作较四桨同时工作时的振动偏大,从减小振动角度出发,宜采用四桨同时推进的方式航行.     

均匀设计在尾压浪板设计中的应用

本文利用均匀设计法设计了一个尾压浪板系列,从中优化出一个方案,解决排水型船加装尾压浪板在巡航速度附近减阻的问题,减阻效率达裸体阻力４％以上,对尾压浪板在排水型船上减阻的机理进行了初步分析,得到了船后体压力 尾压浪板对主船体阻主要原因这一结论。     

某大型豪华邮轮蒸汽系统蒸汽环网管径仿真优化研究

大型豪华邮轮的仿真和优化对于大型邮轮的设计具有重要意义.文章以某大型豪华邮轮蒸汽系统为研究对象,在分析该系统设计特点的基础上,利用流体仿真软件Flowmaster搭建该系统仿真模型并进行了仿真计算、分析和优化设计.研究结果表明:原设计方案下,船尾蒸汽管网蒸汽干度较低;通过优化船尾蒸汽环网管道管径,实现了船尾蒸汽平均干度...     

半滑行船扰流板阻力试验研究

半滑行船的航行姿态对船体阻力影响较大。为研究扰流板对半滑行船的降阻作用,首先在3种典型载况下,确定了船模未加扰流板的阻力、纵倾及升沉;然后在这3种载况下,于船模艉部添加扰流板,与静水未添加扰流板时船模的阻力和航态作比较,且不同航速时扰流板的设置不同。实验结果表明:合理的扰流板高度可以减小半滑行船的纵倾角和阻力;扰流板的降阻效果与船模的压载有关,其中满载情况下的降阻效果最为明显,最大可达6%。     

45000t集装箱滚装船超大型艉门安装技术研究

45000t集装箱滚装船艉门是艉部大开口密封设备，由艉门主体和滚装翼板组成，艉门主体对整个滚装区域与外部空间进行水密分隔，滚装翼板作为艉跳板与滚装通道衔接。滚装翼板在工作状态下搭在艉跳板上，保证车辆顺利进入滚装货舱；通道关闭时，先收拢滚装翼板，再关闭艉门，确保艉门周围的水密结构正常，保证通道的水密性。主要对艉门主体、滚装翼板及其相关部件的安装进行研究，阐述艉门主体、滚装翼板的前期安装准备和过程控制，以及艉门安装过程中相关安装精度的控制，以确保艉门安装的准确性和可靠性，进而达到预期的设计要求，为后续系列船的艉门安装提供参考。     

Hydrodynamic optimization of a catamaran hull with large bow and stern bulbs installed on the center plane of the catamaran

Here, a numerical optimization procedure is proposed for a fundamental study of a fast catamaran, and we compare the wave-making characteristics of a catamaran hull form with and without large bow and stern airship-type bulbs installed on the center plane of a catamaran operating at high speed. The method involves coupled ideas from two distinct research fields: numerical ship hydrodynamics and a nonlinear programming technique. The wave-making characteristics of catamaran hulls with and without bulbs were investigated using the panel method applied to free surface flow (PAFS), in which Morinos method for lifting bodies is extended to analyze the problem of free surface flow, and PAFS is linked to the optimization procedure of the sequential quadratic programming (SQP) technique. An optimum hull form for a catamaran can be obtained through a series of iterative computations, subject to some design constraints. Here, only the hull shape of a catamaran is optimized with and without center-plane bow and stern bulbs. The optimization is carried out at two Froude numbers, 0.45 and 0.5, which are around the last hump of the wave-making resistance curve. The numerical results show that a reduction in wave-making resistance is achieved around the design speed.     

一种实用船型设计方法(2)--特殊船尾及其推进性能分析

介绍了四种具有完全不同尾型的实用双桨船型的优化设计结果,即双球尾船型、蜗尾船型、双尾船型、双尾鳍沿海客滚船船型,都取得了很好的推进性能与节能效果.在设计航速下,与各自的对比常规双桨船型相比较,提高推进效率分别为15%以上,20%以上,10%左右,8～10%.文中亦对特殊船尾的推进性能与螺旋桨设计作了初步分析.     

船体外加电流阴极保护系统设计中问题的探讨

船体外加电流阴极保护系统国家标准(GB/T3108-1999)中关于设计电流密度的选取并由此计算船体的保护电流总量.由于船舶的结构布局等因素,往往使电极不能按理想的设计方案在船体E进行布置与安装,致使有些部位电流不足,导致部分船体得不到充分的保护.经实船实验证明,在船体设计安装外加电流阴极保护系统的同时,应在艉部等部位相应没计安装部分牺牲阳极以弥补辅助阳极电流之不足.     

双导管螺旋桨船的艉部振动与治理

本文基于某双导管螺旋桨船船体的线型特点，详尽分析了该船在试航中产生振动的原因；并通过模型试验进一步证实该船振动的成因主要是由于螺旋桨在不均匀流场中运转时产生的激振力所致。在实船已经建成，船体线型无法修改的情况下，在艉部设计并加装整流鳍，改善了该船桨盘面伴流分布的不均匀性，从而降低由螺旋桨脉动压力所引起的剧烈振动，使该船最终得以顺利交船。