A parametric study on water-entry of a twin wedge by boundary element method

High speed catamarans are used for pleasure, racing as well as passenger transportations. Optimal design of these crafts requires knowledge of sea loads exerted on their structures. The total load may be estimated by integration of loads exerted on a series of two-dimensional sections along the hull. In order to access the cross-sectional loads, the problem may be simplified to solve the water-entry problem of a twin hull. In this paper, water-entry problem of a twin wedge at constant vertical water-entry speed is studied. The problem is solved in the framework of potential theory using boundary element method where gravity effect on the flow is neglected. A simplified model based on Wagner theory is employed. Free surface elevation and pressure distribution on the body in different deadrise angles have been evaluated. A parametric study has been done to investigate effects of deadrise angle, distance between demi-hulls and free surface elevation on maximum pressure coefficient. Finally, a regression formula for maximum pressure coefficient has been proposed. Results of parametric study reveal that as time advances the interaction between two demi-hull gets more severe, besides the interaction effect on pressure coefficient is nonlinear.     

双体甲板运输船波浪载荷

以某双体甲板运输船为例,使用DNV船级社的SESAM软件对其波浪载荷进行直接计算分析,并对比分析了采用“规范方法”与“直接计算方法”得到的波浪载荷值。结果表明,该双体甲板运输船属于低速排水型船,其波浪载荷的计算方法与高速双体船差别较大,“规范方法”主要适用于高速双体船及尺度较小的低速双体船。对于船长为60m及以上的低速双体船,采用“直接计算方法”更能准确地计算出其波浪载荷。     

深V型滑行艇纵向运动试验研究

深V型滑行艇模型纵向运动试验研究表明：规则波中,升沉响应的平均值与静水航行时的重心升高极为接近,纵摇响应的平均值与静水航行时的纵倾较为接近,证实了相同航速下滑行艇在波浪中航行的纵向运动是相对于静水浮态的升沉纵摇运动;随着航速的增加,升沉响应峰值、纵摇响应峰值、垂向运动加速度峰值都向长波方向移动;速度较高、波幅较大时,升沉、纵摇、垂向运动加速度是非线性的。     

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。     

电机-智能材料复合型仿生鳍设计及分析

针对目前开发的仿生鱼鳍驱动方式及其功能单一等不足,提出一种电机-智能材料复合型仿生鳍。首先介绍仿生鳍机构原理及设计思路,对仿生鳍单元的运动关系进行建模;结合动力学仿真软件分析不同曲柄长度时鳍条运动角位移、角速度和角加速度随时间的变化情况;最后试验测试仿生鳍推进器的平均推进速度和平均推进力随鳍条运动频率的变化情况,并比较分析相同运动学参数下鳍条摆幅从根部至端部逐渐增大运动模式和鳍条摆幅从根部至端部等幅运动模式推进性能的差异。该研究充分利用机电系统响应速度快和驱动力大的优势,结合智能材料形状记忆合金功重比高和柔性驱动等优点,使仿生鳍不仅实现了两种驱动方式上的融合,而且通过仿生鳍的多种运动方式(波动、摆动以及复杂三维柔性运动),满足了巡游、转弯以及稳定性调节等多种需求。     

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.     

902冲翼试验艇设计

冲翼艇是一种利用机翼的地面效应离开水面又十分贴近水面飞行的高速运载工具。它具有速度高、长时间超低空飞行、适航性和经济性好等优点,有广阔的发展前途。902冲翼试验艇是中国船舶科学研究中心设计的单座冲翼性能试验艇。试航证明它具有良好的稳定性、操纵性和适航性。本文主要介绍该艇的总体布局、气动设计、水动设计、结构设计以及试飞结果。     

深V型滑行艇横向斜升角对阻力性能的影响

通过系列模型试验,分析深V型滑行艇底部横向斜升角对快速性的影响,保持舯部斜升角和折角线不变,确定艉部有利斜升角的变化范围。结果显示,选择适当的横向斜升角可提高快速性。     

侧壁气垫船的稳性研究

本文提出了侧壁气垫船在倾斜时的稳度力短（臂）的计算方法，包括合理而方便的近似计算法。对于校核稳性必需的横摇角，通过分析船模棱摇试验资料，得到与常现双体船相近的公式，所不同的是要引进气垫参数压长比Pc／Lc的修正。     

水气双重介质共同作用下滑行艇纵向运动预报

为探究滑行艇水气双重介质共同作用下的运动响应情况,针对喷水推进滑行艇的高速运动原理,建立水气双重介质作用下滑行艇非线性的纵向运动数学模型。分析滑行艇在水气双重介质共同作用下滑行过程中的受力特性,确定艇体受到的重力、浮力、动升力和风压阻力等,改进受风面积和风压力臂的计算方法,提出实时计算滑行艇浸湿长度的计算公式。编写滑行艇纵向运动预报程序,并对不同工况下滑行艇运动的预报结果予以了分析。结果显示,当主机输出功率一定时,计入空气比不计入空气时的航速下降5.1%,升沉量下降0.006 m,纵摇角抬升0.2°,阻力增加1 893 N,动升力减小404 N;而计入风的阻力对滑行艇的运动影响较大,航速下降15.3%,纵摇角增加0.6°,升沉量下降0.021 m,动升力下降1 139 N,阻力增加5 472 N。     

Analysis of hydrodynamic characteristics for arbitrary multihull ships advancing in waves

Multihull vessels have emerged as popular alternatives to conventional monohull ships for high-speed crafts. However, the bridging structures connecting the hulls are vulnerable to various wave actions and the wave impact on the bottom of them is the most serious problems associated with multihulled vessels. In this study, prediction of relative wave elevations under the bridging structures is investigated for multihull ships traveling with forward speed in waves. A computer code YNU-SEA using the three-dimensional (3D) Green function method with forward speed has been developed and used to analyze the hydrodynamic radiation and diffraction forces and motion responses for high-speed catamarans in waves. The results of the present calculations are compared with those of previous calculations as well as with experimental results. The numerical results reveal that the present computer code can be used as a powerful tool for the accurate numerical computation of seakeeping problems for multihull ships advancing in waves. Numerical calculations of wave pattern are also carried out including wave interactions between the hulls to analyze the effects of hull form on the free surface flow around catamarans advancing in waves. The analysis of the wave pattern allows the determination of relative wave height including radiation and diffraction waves. Finally, some discussions are included based on these numerical results which may be helpful for the accurate prediction of relative wave height and wave breaking load on the deck associated with multihull ships.     

越野赛车前碰撞特性仿真分析

针对越野赛车车架的强度和刚度的合理匹配问题,利用ANSYS软件建立了美国某Mini-Baja越野赛车前碰撞的有限元模型,模拟该车在乡村路面上以48km／h的速度撞树的情况,得到了碰撞过程中前横梁的位移、速度随时间变化曲线及整车应力分布图．模拟结果表明：该车车架材料的强度和刚度达到了美国FMVSS203安全法规的要求;采用有限元软件ANSYS对小型越野赛车进行碰撞分析,为材料强度和刚度的选择提供了有效的手段．     

波浪动力艇模型自航试验及数值仿真

为解决受控主动摆翼驱动装置复杂、机械效率较低的问题,研究依靠升沉运动产生的力矩来驱动俯仰运动的被动摆翼装置,并将其应用于波浪动力艇.在波浪作用下,将被动摆翼安装于艇体底部的一定位置处,产生的推力即可推艇前进.在模型试验中,通过改变波浪周期、波高和控制机构的设置,比较试验艇的自由航行速度.结果表明,试验艇的航速与波高呈正相关关系,且当波长与船长之比约为1.8时推进效果最佳.通过数值仿真,显示两种控制机构配置时的水翼工作过程,并估算在一定波浪参数下波浪动力艇可达到的航速,所估算的航速与试验结果吻合较好.     

高速排水型双体船阻力估算的一种方法

针对片体为圆舭型的高速排水型双体船,分析了主要船型参数对阻力的影响,通过回归分析建立了剩余阻力系数和湿面积的估算公式,可用于初步设计阶段估算这种船型的阻力.     

穿浪双体船兴波阻力数值计算

利用基于面元法的船舶兴波阻力和兴波波形的势流计算方法,将CFD与CAD技术联系在一起,数值计算高速穿浪双体船的兴波阻力与兴波波形。兴波阻力的计算与实船的剩余阻力曲线趋势符合,对实船船型参数的选择和优化有一定的指导意义。     

甲板大开口薄板高速艇建造变形控制

在分析船舶建造变形趋势的基础上,介绍某高速艇的变形控制措施,通过预设反变形量、合理加设临时马材、采取合理焊接方式达到控制变形的目的,保证建造质量,为类似船舶的制造提供借鉴.     

高速船舶船体构件的稳定性

分析高速船舶船体构件稳定性的影响因素，指出屈曲准则具有复合型和时空性质，对实船失稳构件进行讨论，提出增强船体构件稳定性的措施。     

带漂角和输入饱和的水面船舶航向控制

[目的]为处理水面船舶航向控制过程中受到的非零漂角和输入饱和影响,提出一种基于反步法的航向控制方法。[方法]首先,利用相对速度求出实际漂角,再通过漂角对航向角误差进行修正;然后,采用一种预滤波方法减小航向改变时对航速变化的影响,同时引入双曲正切函数和Nussbaum函数逼近输入约束,结合自适应律对逼近误差和艏摇方向上的扰动进行估计;最后,借助指令滤波器简化反推过程,并通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。[结果]仿真结果表明,所提控制器有效减小了水面船舶的航向输出误差,且能始终保持较小的控制输入力矩。[结论]研究成果可为水面船舶航向控制设计提供参考。     

一种双体船片体龙骨线测量数据的处理方法

文章针对小型双体船,提出一种片体龙骨线测量数据的处理方法。在基于等精度测量的基础上,利用线性最小二乘法和测量误差处理原则,通过对任意2次龙骨线数据相对差的直线拟合,得到片体龙骨线相对变形量、相对平移和相对扭曲角度。该方法可用于船舶完工阶段和修理过程船体龙骨线测量数据的处理。     

基于SIMULINK的岸边集装箱起重机减摇系统仿真

在岸边集装箱起重机起升机构和小车运行机构模型的基础上建立简化的单摆模型,通过对模型的受力分析建立非线性方程.同时在MATLAB的SIMUUNK环境下对此模型进行动态仿真,达到通过控制小车的驱动力来控制吊具的摆角的目的.