美国水面舰艇缩减人员编制的技术与措施研究

缩减人员编制(以下简称"减员")是减少舰艇全寿期费用、提高系统性能的重要手段,也是国内外海军普遍关注的问题。为便于我国舰船科研设计单位和技术人员学习和借鉴国外水面舰艇减员的先进做法,针对美国海军的水面舰艇减员计划进行研究,介绍这些计划的背景、目标和效果,重点分析和梳理其所采取的技术与非技术措施,并总结美国海军水面舰艇减员的特点、发展模式和思路。     

装备信息化对水面战斗舰艇的影响

给出了装备信息化的概念和内涵以及装备信息化与机械化的关系.根据水面战斗舰艇在信息化作战中的作用和地位,从战场信息化、舰艇平台信息化、作战系统信息化和弹药信息化等方面,针对武器装备信息化对水面战斗舰艇发展的影响进行了分析,概括了装备信息化背景下水面战斗舰艇的特点和发展趋势.最后结合我国水面战斗舰艇的发展现状,提出了建议.     

水面舰船破损稳性的概率评估方法

水面舰船生命力的主要影响因素之一是舰船遭遇不同武器破坏下的薄弱性,而薄弱性主要由破损稳性决定。目前,舰船破损稳性评估主要运用确定性方法,但该方法不能全面评估舰船破损稳性。为了更加客观、全面地评估舰船破损稳性,探讨水面舰船破损稳性评估的概率方法,提出变区间线性插值计算残存概率S_i的新方法并开发计算程序。以某水面舰船为例,计算各种破损情况的进水概率P_i以及残存概率S_i,并累加所有破损情况P_i和S_i的乘积,得到分舱指数A。研究表明：通过将分舱指数A作为评估指标并考虑不同武器和碰撞的综合破坏效应,概率方法可以实现水面舰船破损稳性定量且整体的评估,能为舰船初步设计阶段主船体的分舱优化以致提高舰船生命力提供一种解决途径。     

穿梭艇尾部特征分析

以一艘用于沿海巡逻的高速穿梭艇为研究对象,利用SHIPFLOW中的势流方法,基于Dawson方法的面元法,计算穿梭艇的兴波及流场问题。在尖尾母船的基础上,分别改变船长和船宽2个船型要素,产生不同的方尾线型,比较不同的方尾线型对船舶兴波阻力和波高的影响,形成兴波阻力最优的尾部线型方案,为尾部进一步的优化提供参照。     

分段式尾压浪板对高速船阻力性能的影响

基于CFD技术,以排水型高速船Model 5b为模型,寻求改善高速船阻力性能的尾压浪板新形式。首先尾压浪板新形式的确定在静水条件下进行,然后在波浪条件下验证该压浪板的阻力性能。基于CFD软件建立三维数值波浪水池,静水条件下采用切割体网格技术预报船模的阻力性能。波浪条件下数值水池入口采用直接造波方法,尾部采用人工阻尼消波方法,自由面采用VOF方法处理,采用重叠网格技术预报船模的阻力性能以及运动响应。确定一种比常规压浪板阻力性能优良的分段式压浪板,为船舶节能附体的研究提供参考。     

平底型高速交通运输艇加装尾插板减阻技术研究

针对平底高速运输艇中高速航行阻力偏大问题,本文采用RANS方法、整体动网格法和HRIC-VOF模型建立了可计算该类艇型中高速航行阻力与姿态的数值方法,计算了尾插板的减阻效果,并从艇体兴波、艇底压力、航行姿态等方面分析了尾插板的减阻机理,最后通过模型试验进一步探索了尾插板的减阻效果及尺寸要求.结果表明,中高速下该艇型加装尾插板的减阻率可达20％～40％.     

船舶尾流作用下码头抛石基床稳定性物理模型试验研究*

采用物理模型试验方法对船舶尾流作用下码头抛石基床稳定性开展研究。选用长14 m,宽8 m,高度1.2 m的开敞式矩形水池作为试验水池,精选颗粒均匀的块石作为试验用基床块石。利用潜水泵模拟拖轮螺旋桨射流,通过调整不同功率潜水泵的出流位置控制研究区域的流速。采用先进的多普勒点式流速仪测量基床抛石前缘和后缘的流速,得到能够对块石基床稳定性造成破坏的流速指标,并经实际工程验证了本模型研究成果的可靠性。     

4000吨级海洋科学考察船尾滚筒结构设计研究

尾滚筒是科考船上重要部件,对于保护4000吨级海洋科学考察船尾部结构有着非常重要的作用。本文研究尾滚筒的受力形式,利用MSC.Patran软件对尾滚筒在3种工况下的结构强度分析计算,得到尾滚筒在不同工况下的应力和位移分布图,找出尾滚筒结构的薄弱环节,为以后科考船尾滚筒的结构强度设计和稳定性分析工作提供一定的参考。并对尾滚筒牺牲阳极块的数量进行计算研究,为防止尾滚筒的腐蚀提供保护。     

基于势流理论的双艉船型阻力计算研究

双艉船型是一种高效节能船型,为了评价其阻力性能,以势流理论为基础,采用Rankine源法来计算带双尾川江2000吨级成品油船的兴波阻力,根据三因次换算法获得总阻力,通过与试验值相比较表明,数值计算得到的阻力系数、波高和波形图能够较好地反映实际船体的兴波情况。     

基于CFD的高速方尾船粘性阻力预报

随着社会经济的发展和科学技术的进步,人们对船舶航速的要求也日益提高,这引起了世界研究高速船的高潮.而高速船大多具有方尾,这使得方尾船粘性阻力预报的研究十分有意义.利用CFD软件,对文献[4]提供的b系列尾船型进行数值模拟,得到在低傅汝德数下,在不考虑自由液面情况时的摩擦阻力系数,粘压阻力系数以及形状因子,通过计算结果和...     

Numerical analysis on free surface waves and stern viscous flow of a ship model

This paper deals with numerical techniques for computing the viscous flow past a ship hull with and without a free surface using a Reynolds-averaged Navier-Stokes solver with global conservation. In the first technique, a coarse grid is used to find an approximate solution to the free surface problem. Interpolation of a fine grid is subsequently carried out, and a more exact solution, particularly in the boundary layer and wake, is obtained. In the second technique, a modified Baldwin-Lomax model is introduced to compute the viscous flow with and without a free surface. These numerical techniques are applied to simulations of the flow around a Series 60 and an SR196C ship model. The results are compared with measurement data, and the usefulness of the numerical techniques is demonstrated.     

基于ANSYS分析的拖网渔船轻型艉门架设计

小型双甲板拖网渔船的艉门架位于上层甲板,并且在起网作业时承受较大载荷,其结构形式所决定的重量与强度构成一对矛盾,如何处理它们的关系将直接影响起网作业的安全和船舶稳性。文中在原有艉门架结构的基础上,提出经全新改进设计的新型艉门架,并通过有限元分析软件ANSYS对两种艉门架的强度进行分析计算和比较,结果证明改进后的新型艉门架不仅满足了给定作业工况下结构强度要求,同时也大幅降低了结构重量,并在一定程度上降低了空船重心高度。     

海上长球首球尾双体风电维护船波浪增阻研究

为研究不同球首球尾长度双体风电维护船在波浪中的阻力性能,基于CFD技术,探究适用于双体船运动响应和波浪增阻的数值计算方法。通过与试验结果的对比分析,在计算域设定和网格尺寸方面提出适用于双体船的计算方案。利用此方法计算不同球首球尾长度双体风电维护船的升沉与纵摇以及波浪增阻,为球首球尾双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考。     

海上长球首球尾双体风电维护船波浪增阻研究

为研究不同球首球尾长度双体风电维护船在波浪中的阻力性能,基于CFD技术,探究适用于双体船运动响应和波浪增阻的数值计算方法.通过与试验结果的对比分析,在计算域设定和网格尺寸方面提出适用于双体船的计算方案.利用此方法计算不同球首球尾长度双体风电维护船的升沉与纵摇以及波浪增阻,为球首球尾双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考.     

双体风电运维船尾下沉及阻力性能研究

针对双体风电运维船在航行过程中的尾下沉现象,通过对双体船的尾部抗扭箱进行改型设计生成系列方案.运用数值仿真技术模拟双体风电运维船在静水中的阻力及尾下沉情况,并将数值仿真计算结果与实船值进行对比,以此探索抗扭箱对双体船静水中阻力及尾下沉的影响,为双体风电运维船尾下沉研究提供一定的参考.结果表明:尾抗扭箱能够很好地起到减小...     

高速方尾船兴波阻力的一种理论预报方法

应用经典薄船理论,以Michell兴波阻力积分公式为基础,针对高速船的方尾船型特点,采用"虚长度"法,编制了方尾船兴波阻力的计算程序。即在方尾后增加一个虚拟附体以使尾部封闭,通过对NPL船模系列(包括3b,4a,4b,4c,5a,5b,5c,6a,6b,6c共10条船型)的文献数据进行分析总结,得到一个计算虚长度的公式;对代号分别为3b,4b,5b,6b的4种单体船型兴波阻力进行数值计算,并与文献中的实验数据进行比较。结果显示,本文方法具有较高精度,适合于工程上方尾船兴波阻力的快速预报。     

尾板对高速双体船阻力性能影响的研究

介绍尾板改善船舶性能的流体动力机理,对加装不同参数尾板的高速双体船的阻力性能进行模型试验和对比分析,验证了尾板可以减小尾波能量的损耗,减阻效果明显,并提出可调下反角尾板的设想。     

排水型舰船加装尾板实船试验研究

尾板是一种加工和安装简单的节能装置,为了验证尾板节能的效果,在某舰上进行了未装尾板和加装尾板的实船对比试验,试验结果表明,加装尾板对某舰的快速性能有较大的改善,在相同主机功率时,巡航速度和高航速时分别比未装尾板时提高了0.97kns和0.78kns,在相同巡航速度和高航速时节能分别为16.7%和12.7%.加装尾板对操纵性和尾部振动没有影响或略有改善.此外,加装尾板后,每年可节约140吨燃油,节约40万元的燃油费用,估计在一年内就可回收尾板加工和安装的投资.     

艉置消振推力轴承降噪机理分析及试验验证

本文针对螺旋桨-轴系-船体耦合振动产生的高辐射噪声问题,从新型推力轴承设计出发,提出了艉置消振推力轴承的设计方案。该新型推力轴承具有艉部对称安装、纵向刚度低噪声匹配、径向采用隔振处理等技术特点。通过建立螺旋桨-轴系-船体耦合振动声辐射计算模型,采用数值计算方法揭示了艉置消振推力轴承的降噪机理,并在开阔水域开展了艉置消振推力轴承降噪效果的验证试验,试验结果表明,该新型推力轴承具有良好的降噪效果,可将螺旋桨纵向激励力经轴系传递到试验模型壳体引起的辐射噪声降低7.3 dB。该研究为降低舰船桨-轴-船耦合振动辐射噪声提供了一种新的技术途径。     

On the numerical accuracy of the prediction of resistance coefficients in ship stern flow calculations

This article presents a study on the accuracy of the numerical determination of the friction and pressure resistance coefficients of ship hulls. The investigation was carried out for the KVLCC2 tanker at model- and full-scale Reynolds numbers. Gravity waves were neglected, i.e., we adopted the so-called double-model flow. Single-block grids with H–O topology were adopted for all the calculations. Three eddy viscosity models were employed: the one-equation eddy viscosity and the two-equation models proposed by Menter and the TNT version of the two-equation k-ω model. Verification exercises were performed in sets of nearly geometrically similar grids with different densities in the streamwise, normal, and girthwise directions. The friction and pressure resistance coefficients were calculated for different levels of the iterative error and for computational domains of different size. The results show that on the level of grid refinement used, it is possible to calculate the viscous resistance coefficients in H–O grids that do not match the ship contour with a numerical uncertainty of less than 1%. The differences between the predictions of different turbulence models were larger than the numerical uncertainty; however, these differences tended to decrease with increases in the Reynolds number. The pressure resistance was remarkably sensitive to domain size and far-field boundary conditions. Either a large domain or the application of a viscous–inviscid interaction procedure is needed for reliable results. This work was presented in part at the International Conference on Computational Methods in Marine Engineering—MARINE 2007, Barcelona, June 3–4, 2007.