高速船发展趋势学术报告

1998年12月13日武汉交通科技大学船舶及海洋工程系邀请海军工程学院董祖舜教授来校作"高速船研究与发展趋势"学术报告.董教授是武汉造船工程学会船舶力学委员会副主任委员、中国造船工程学会船舶力学委员会高速船学组组长,对国内外高速船的发展有很深的研究.他向与会的30余名教师和研究生介绍了高速船的发展历史、各类高速船的特点,重点介绍了高速双体船与多体船及我国高速船的研究情况,评述了高速船发展的趋势.     

高速船的振动特点及船底结构形式振动特性优化分析

从分析高速船的振动特点入手,并在此基础上对现行规范中的两种高速船船底结构形式--密加筋结构和纵骨架式进行振动特性分析,计算这两种船底结构形式振动响应特征,得出在满足强度要求前提下能更好降低高速船的振动的船底结构形式,为高速船的结构设计提供依据.     

高速船振动计算程序库问世--<高速船动力研究>课题通过专家评审

我国高速船近年来发展迅速,高速船的振动问题也受到设计、建造、检验、营运等有关方面的关切和重视.由于高速船自身的特点,以往的船舶和舰艇的振动研究成果直接用于高速船还有一定距离,为适应高速船的发展,武汉交通科技大学船海系和中国船级社武汉规范研究所于1996年下半年起承担了中国船级社课题<高速船动力研究>.     

国际高速船市场管窥

1.生产厂家及用户 高速船的商业性开发与生产,已有二十多年的历史,目前已达到空前的兴旺期,并引起了所有对高速船有研制开发能力的国家的高度重视。在1990—1998年间,全世界共生产近20万载重吨高速船,是1985—1990年的3—4倍。在过去的20年中,高速船的产量几乎是每5年翻一番。目前,已有日本、澳大利亚、挪威、新加坡和俄罗斯等国家在此领域有所作为。 就高速船的研究、开发和生产情况看,国外厂家将产研结合为一体,即造船企业自行研制生产,或造船企业出面与研究机构合作,或多家造     

PCTC线型的优化设计与模型试验验证

PCTC(车辆运输船)作为一种中高速船,其兴波阻力在阻力成分中的占比较高。采用非线性兴波数值计算手段以及半参数化方法对一条PCTC进行了线型优化设计。通过多轮计算,最终获得一个优化线型。在此基础上,开展了模型试验验证。试验结果表明,优化线型方案的总阻力系数下降约2%。     

我国水上高速客运航线的船型与高速船市场

我国高速船航运事业发展十分迅猛。长江、珠江、黑龙江水系及渤海湾约七十多条高速船航线共200多艘高速船投入航行。本文介绍了高速船船型的分类及船型特点．并对国内航线上使用的各型高速船作了专门的剖析。结合我国国情．对高速船的初投资、营运成本、适航任能进行分析比较，同时对进口高速船与国产高速船进行综合评估。文章回顾了我国高速船和航线发展的历史．对高速船市场作了论述。随着我国经济的发展．高速船市场前景诱人。国内高速船如何抢占这个市场．作者进行了分析与探讨。     

我国近中期高速船发展的构想

分析了我国高速船的现状,预测近中期水上客运市场,根据各类高速船的特点,提出我国高速船发展的构想.     

空泡尾部流场特性数值模拟研究

使用商用软件FLUENT6.0,对不同的空泡形态下空泡尾部的阻力特性进行了数值模拟研究.研究表明,随着通气率的增大和空泡形态的增长,运动体尾部阻力系数逐渐减小,并且在减小至谷底后又开始回升.尾部压差阻力系数大于粘滞阻力系数,二者均随着通气率的增加而减小.并且压差阻力系数在达到最小值后开始逐渐增大,因而使得总尾部阻力系数在减小至谷底后开始回升.运动体尾部沾湿长度随着通气率的增大而减小,尾部阻力系数则随着尾部沾湿长度的增大而增大.     

中国沿海高速船运输展望

八十年代中国沿海高速船运输兴起。本文在比较各种类型的高速船的基础上，提出在选择沿海高速船时必须考虑的因素和推荐了合适的船型，展望了廿一世纪中国沿海高速船发展的前景。     

高速船的振动特点及预报

高速船刚度弱、激振力大且激励频率高 ,振动问题特别突出 ,对其进行准确预报是设计成败的关键之一。作者通过几十条高速船的防振减振设计实践 ,在对高速船振动特性进行深入分析的基础上 ,提出适用于高速船总振动及局部振动的预报方法。介绍了作者研制的高速船振动计算及预报程序系统“SVAP”的主要功能     

方尾边界条件在高速多体船兴波阻力计算中的应用

将一种由典型的方尾流动物理模型(水流沿方尾下缘切向脱体)导出的数值方尾边界条件应用于高速多体船兴波问题计算。兴波波形与兴波阻力的数值计算采用基于非均匀有理B样条的广义高阶面元法,所得到的高速双体船算例与高速三体船算例的计算结果合理。     

水下喷水推进器工作特性分析

在充分研究固体燃料涡轮机和高速轴流泵的基础上,提出了应用于水下航行器的喷水推进系统。研究了设计工况时,航行器、轴流泵、发动机的运动学和动力学平衡关系;在定深工况下,分析喷嘴数目变化时航行器的稳定速度;以及不同喷嘴数目时,航行器的变深和变速特性。研究结果表明,喷水推进器能够实现水下航行器大航深、高航速的性能目标。研究结果对喷水推进水下航行器具有重要的参考价值。     

海洋工程船高速轴系的设计研究

通过对海洋工程船基于可调螺距螺旋桨推进系统的设计研究,引入一种推进轴系+高速轴系的动力传动形式;结合具体的实船应用,详细地介绍了高速轴系设计要点、弹性或柔性联轴器的特点比较以及采用高速轴系的优点.对Z型驱动推进系统高速轴系的设计也具有借鉴意义.     

Wakes from Large High-Speed Ferries in Confined Coastal Waters: Management Approaches with Examples from New Zealand and Denmark

Large high-speed craft carrying passengers and vehicles produce wake waves that are different from both conventional vessels and smaller fast vessels. Wakes from these high-speed craft can cause environmental problems (such as beach change, ecological disturbance, and damage to structures and archaeological sites) and safety problems (for navigation and for users of the beach and nearshore) in confined waters. As a consequence of the higher speed, the vessel wakes also have a longer period than wakes caused by conventional ships and may lead to substantial wave action in shallow water environments. In both New Zealand and Denmark, issues relating to high-speed craft wakes were not addressed until after the vessels had begun operation, and complex coastal management issues with possibly broader application have had to be addressed. Emerging management strategies have involved regulation using speed and wave height criteria.     

排水型高速船通海阀箱及其附件设计要点

本文以某型巡逻船为例,根据通海阀箱的修改前、后实船试验情况并结合排水型高速船的结构特点等相关资料,总结出排水型高速船通海阀箱及其附件设计要点。     

Drift-wood collision load on bow structure of high-speed vessels

Impact load estimation of drift-wood hitting against the bow structure of high-speed vessels has been investigated. It may be difficult for the craft operator to detect in advance a drift-wood floating just below the ocean surface and to avoid the collision with it. It is particularly difficult for operators of the high-speed vessels in night cruising mode. The probability of the accident may be higher than that of the collision with rocks or other ships because of the difficulties of early detection of the floating object. Impact loads are estimated for drift-wood of different sizes and craft speed considering whipping motion and local crushing of the wood at the hitting region. A simplified formula for the load estimation is proposed based on the modal approach and the energy balance. Predicted impact loads can be applied to the initial design of the bow structure and collision bulkhead of the craft to secure the structural safety against a possible accident.     

铝制高速双体船强度评估方法关键点研究

本文阐述高速铝制双体船的强度评估方法.以1艘高速铝制海监船为例,探究总纵弯矩的分布曲线、总扭矩施加位置等因素对船舶结构强度的影响.在此基础上对全船结构强度作出评估,提出若干合理建议.相关结论对同类型船舶的结构设计提供了一定的参考.     

超空泡航行体加速过程流动特性研究

超空泡航行体加速过程是航行体进入高速巡航状态的重要阶段。为了深入了解超空泡航行体加速过程中的流动特性,文中采用基于欧拉两流体模型的CFD方法以及基于相对运动的源项法对超空泡航行体全沾湿加速过程、通气加速过程进行了数值模拟,其中全沾湿过程主要研究了加速过程附加质量变化规律,通气加速过程研究了通气量、重力效应以及航行体攻角对空泡发展速度的影响。研究结果表明全沾湿加速过程中由于加速度较大,附加惯性力影响不能忽略;通气量、航行体攻角对超空泡生成速度均有较大影响,当速度达到50 m/s以上时,重力效应对空泡生成速度影响可以忽略。     

海洋船舶的轨迹估计算法

准确估计和预测海洋导航中机动船舶的轨迹是改善海上安全和保安的重要工具。因此,许多常规海洋导航系统和船舶交通管理和报告服务都为此目的配备了雷达设施。然而,船舶操纵轨迹的预测的准确性主要取决于船舶位置,速度和加速度的估计的良好性。因此,本研究提出了一个基于曲线运动模型的机动海洋船只模型,其基于用于相同目的的线性位置模型的测量。此外,还假定与白高斯噪声相关联的系统状态和测量模型。扩展卡尔曼滤波器被提出作为用于估计位置,速度和加速度的自适应滤波器算法,用于预测机动的海洋船舶轨迹。最后,提出的模型被实施,并获得成功的计算结果,在本研究中的海洋导航中的船舶操纵轨迹的预测。     

Broaching prediction of a wave-piercing tumblehome vessel with twin screws and twin rudders

The new intact stability criteria which are under development at the International Maritime Organization (IMO) are required to cover a broaching phenomenon, well known as a great threat to high-speed vessels which can lead to capsizing. Some reports exist which demonstrate that their numerical models can predict a highly nonlinear phenomenon of broaching. However, additional validation studies are needed for unconventional vessels, in addition to conventional ones, to develop direct stability assessment methods for the new intact stability criteria. In this research, we selected as the subject ship a wave-piercing tumblehome vessel with twin screws and twin rudders, a design expected to be one of a new generation of high-speed monohull ships. Firstly, a series of captive model tests were conducted to measure the resistance, the manoeuvring forces, the wave-exciting forces, the heel-induced hydrodynamic forces, and the roll restoring variation for the unconventional tumblehome vessel. Secondly, the existing mathematical model which had been developed for broaching prediction of conventional vessels with a single propeller and a single rudder was extended to unconventional vessels with twin propellers and twin rudders. Finally, comparisons between numerical simulations and the existing free running model experiments were conducted. As a result, it was demonstrated that fair quantitative prediction of broaching is realised when the rudder force variation, the roll restoring variation and the heel-induced hydrodynamic force for large heel angles are taken into account.