高速轻型穿浪双体船纵向运动改善措施研究

针对在改善高速轻型穿浪双体船(WPC)迎浪中波长与船长接近时纵向运动幅度较大的缺点,采用了理论计算与模型试验相结合的方法,对250 t级穿浪双体船开展了水翼改善纵向运动的理论和试验研究,分析了水翼形式、尺度和安装位置等对纵向运动的影响规律。数值计算和试验结果的比较表明,计及水翼—船体水动力干扰影响的切片理论可满足WPC加水翼后波浪中纵向运动计算的需要,但在纵向运动响应峰值处数值计算结果偏高。模型试验表明,250 t级WPC加装水翼后,迎浪纵摇和垂荡有义幅值可减少20%～30%。     

穿浪双体船T型水翼状态反馈H∞控制器设计

穿浪双体船在海洋中高速航行时,纵向运动会对其性能造成不利影响,产生的垂向加速度使乘员晕船,设备短期失效。为了解决此问题,首先建立穿浪双体船纵摇和垂荡运动模型,然后运用切片理论求解运动方程中的水动力系数,将随机海浪作为外界干扰,以T型水翼为纵向运动稳定装置,进而建立带T型水翼的穿浪双体船纵向运动模型。最后以90 m长的穿浪双体船为研究对象,利用状态反馈H∞控制策略设计控制器,对船体的纵摇和垂荡进行仿真实验。结果表明:状态反馈H∞控制器可有效地减小船舶纵向运动,降低晕船率,为减小高速船纵向运动提供可靠实用的方法。     

不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性影响研究

为了评估目前国际上穿浪双体船航行控制系统常采用的控制面即不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性的影响,对某穿浪双体船进行不同附体阻力和耐波性模型试验研究。通过在穿浪双体船尾部安装水平尾板、垂直尾板或鳍,首部安装倒T型翼3种不同组合附体形式,进行静水阻力和规则波耐波性试验。试验结果表明:不同附体组合均可以不同程度减小船体阻力和船舶运动,其中垂直尾板与倒T型翼组合减阻效果最佳,鳍与倒T型翼减小船舶运动效果最明显。     

高速复合水翼双体船的运动预报(英文)

基于2.5D理论,考虑粘性影响,预报了高速复合水翼双体船在规则波中的运动响应,并与试验结果进行了比较.在计算过程中,对复合水翼模型进行了简化,且计算了不同升力浮力比对运动的影响.结果反应出在计算高速双体船和水翼双体复合船型纵向运动性能时,水的粘性影响不可忽略,且计算表明计算值与试验值符合较好,文中提供的方法可提高这类高速水翼双体复合船型的运动预报精度.     

基于LQG的穿浪双体船垂向运动控制系统设计

穿浪双体船独特的船体结构使得其横摇运动较小,但在高海况高航速行时垂向运动比较剧烈,为此需要一种有效的控制系统来解决问题。本文设计的控制系统由船首的T型水翼和船尾的纵倾调整尾板构成,运用合理的控制策略使二者统筹配合,发挥最优的减摇效果。首先建立双体船的垂向运动模型,利用切片理论求解水动力系数;然后采用Fluent仿真分析T型水翼和纵倾调整尾板的水动力特性;在此基础上设计LQG控制器,对不同海况下的穿浪双体船的垂向运动进行仿真研究。结果表明,运用LQG控制策略设计的运动控制系统能够很好地抑制双体船的垂向运动。     

水翼增升穿浪双体船的开发研究

本文介绍了作者在对穿浪型双体船型线参数的船模试验研究的基础上，通过在两个片体间引入一个和二个增升水翼，对一些主要的船模参数进行了系列优化试验，由此获得的水翼增升穿浪双体船显示了其优越的水动力性能。该船型可应用于遮蔽和沿海海域或作为海峡高速渡轮。     

水翼对高速双体船纵向减摇性能影响研究

基于水翼在高速双体船上的广泛应用,运用Fluent软件,通过在水翼的攻角、尺寸、安装方式方面进行选型设计,研究水翼与高速双体船之间的相互影响,并且基于静特征数的附体减摇能力分析方法,研究静水中水翼对高速双体船的纵向减摇性能。计算分析结果表明,水翼对高速双体船的纵向运动能起到一定的辅助作用,可以减缓船体的纵摇与升沉。     

综合试验船模电伺服控制系统设计

穿浪双体船具有高航速和适航性,但在波长较小和较大的情况下稳定性并不好,带有水动力翼、减摇鳍和压浪板的双体船可在保留穿浪双体船优势的基础上提升其适航性,对其综合试验船模电伺服控制系统可为双体船的研究提供宝贵的实验资料。     

穿浪双体船迎浪纵向运动和阻力增值CFD不确定度分析

基于RANS方法,对穿浪双体船浪(WPC)迎浪纵向运动和阻力增值进行了数值分析,并对计算数值进行了验证和确认,证明了静水和波浪中运动计算结果的可靠性。通过计算结果与模型试验数据的对比发现,RANS方法在各种波长中预报精度均较高,验证了该方法的有效性。     

穿浪双体船纵向运动控制系统试验水池样机方案设计

穿浪双体船在风浪中高速航行时纵向运动性能恶化是影响其适航性和安全性的主要问题。本文提出一种拖曳水池试验样机研制方案,由船模姿态检测系统、控制与数据采集系统和伺服系统与执行机构三部分构成闭环控制系统。基于样机总体技术指标要求,给出了样机各部分技术指标要求和功能需求,并进行了初步设计。基于该方案研制的试验样机,能够在拖曳水池试验中验证基于穿浪双体船纵向运动控制系统原理的正确性和有效性。