基于CFD的超小型双体无人船总体设计

概 要：现有超小型双体船的总体设计主要参照以往玻璃钢游乐船的设计经验，未考虑其型线设计，导致航速低和稳性差的问题。本文利用CFD仿真软件，对船体阻力进行分析对比，得到快速性较优的线型方案，同时考虑推进器布置的影响，设计了一型标准的超小型双体船。通过真实船模模型试验，验证了本设计方案较现有船型在航速指标上的明显改进，达到预期目的，为今后的超小型双体船总体设计提供了参考方向，值得应用和推广。     

双体船在任意浪向中的运动分析(续)(英文)

本文分析了双体船在任意浪向中航行时的运动和受力.得出了表征双体船运动方程中各流体动力和扰动力的数学表达式.这些数学表达式不仅适合于双体船,同样可用于单体船,也可推广应用于多体船。 在分析双体船的流体动力和扰动力时,除了考虑航速和末端项的影响外,还考虑了有航速情况下两片体间的流体动力干扰。对于双体船,这些流体动力干扰不容忽略。     

科海拾贝

我国首艘穿浪型双体船投入建造 我国第一艘穿浪型双体客船不久前在广东省新会市的航通高速船开发有限公司投入建造。 这艘AMD150高速铝合金结构的穿浪型双体客船,由七院708所设计,按英国劳氏船级社规范建造。船长25米、型宽10.6米,满载航速26.2节,抗风浪能力8级,载客量180人。这艘穿浪型双体船是该公司为浙江省海运总公司建造的,预计明年上半年交付使用。此种船型的开发建造,可结束我国穿浪型双体船依靠进口的历史。     

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。     

基于SBD的局部气垫双体船快速性优化设计

局部气垫双体船是一种新型高性能船舶,其气垫高度、片体间距、气封泄流高度等因素对快速性具有重要的影响。文中基于SBD(simulation based design)技术,采用非支配解排序遗传算法分别对局部气垫双体船在越峰段与设计航速段的总阻力值进行双目标优化设计。结果表明:在优化目标所在的航速范围内获得了较好的效果,体现出该优化方法在局部气垫双体船阻力性能优化设计中的优越性。     

基于SBD技术的小水线面双体船首尾鳍优化设计

首尾鳍作为小水线面双体船(small water-plane-area twin hull,SWATH)的重要组成部分,对其运动性能有着较大影响,是SWATH船型设计的关键技术之一.本文将SBD(simulation based design)技术引入小水线面双体船首尾鳍的优化设计中.以经济航速和设计航速总阻力为目标函数,首尾鳍面积、主翼攻角和襟翼攻角等参数为设计变量,以航行姿态作为约束条件,开展6000吨级小水线面双体船首尾鳍优化设计.结果表明,最优设计方案较原方案在经济航速点总阻力减小约10％,运动姿态也得到较大改善.该设计方法在满足约束条件下以性能最优为目标来驱动设计,为船舶附体的优化设计提供了一种全新的途径.     

大尺度高速水下无人艇控制系统设计与试验验证

[目的]为了在三维空间宽航速段内实现大尺度高速水下无人艇(UUV)的路径跟踪,在考虑无人艇的试验动作要求、控制精度要求及水动力特性的情况下,设计了基于模糊控制理论的自适应制导方法。[方法]基于解耦控制方法,首先将水下无人艇的航行控制分解为航速、航向、纵倾和深度控制问题;然后分别设计积分分离比例—积分—微分控制器(PID控制器),并引入指令及状态滤波器,以改善该水下无人艇动态响应特性;最后,通过湖试验证水下无人艇在不同航速下的控制性能。[结果]结果表明,在6,9,13 kn等试验航速下,水下无人艇跟随目标路径和深度的误差均在合理范围内,验证了该控制体系及控制方法的有效性。[结论]所得结果对新一代试验艇的运动控制技术研究具有一定参考价值。     

基于CFD的36英尺水翼双体船阻力与运动预报（英文）

近年来,兼具双体船和水翼船优点的水翼双体船迅速发展。本文通过对一艘36英尺的水翼双体船的实船试验和CFD仿真,得出最佳的双体船水翼配置形式。本文的CFD仿真主要针对迎波状态下阻力和运动,通过STAR-CCM+进行仿真,结果显示:在相同航速下,相比没有安装水翼的双体船,安装了水翼的总阻力减小量高达26%;同时,在相同的海况下,安装水翼可以将航速提高7 kn,速度提高了21%。同时也得到了最佳的水翼配置:艉部攻角-0.2°、艏部攻角1°,在该配置下最大航速40 kn时的最低总阻力为628 kN。仿真计算结果与实船试验非常接近,表明本文所提的水翼双体船阻力和运动预报计算方法是合理可行的。     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M.Lee改进的切片理论及其公式,编制小水线面双体船耐波性预报软件.该软件可用于在各种波向角时,对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报,包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报,以及其它耐波性统计特性预报.利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算,并与试验结果进行了比较分析,计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律.本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据.     

超高速汽车渡船的最新进展

目前，全球有航速30—50节的高速汽车渡船130余艘，其中的100多艘航行于欧洲海域。这些渡船大多是铝质排水型双体船或单体船，不具备居住设施，仅适用于短程航线。双体船长度大致在80—100米之间，单体船多为100—140米。气垫型渡船则在退出市场。     

小水线面双体船耐波性预报

采用Choung M．Lee改进的切片理论及其公式，编制小水线面双体船耐波性预报软件。该软件可用于在各种波向角时，对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报，包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报，以及其它耐波性统计特性预报。利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算，并与试验结果进行了比较分析，计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律。本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据。     

基于CFD的喷水推进双体船横移运动水动力性能研究

基于计算流体力学(CFD)理论,选用SST k-ω湍流模式封闭RANS方程,研究喷水推进双体船横向平移运动水动力性能。对喷水推进双体船模在不同横移航速下的粘性流场进行数值模拟,计算结果和水池拖曳试验结果进行比较,两者吻合较好,表明CFD可以用于双体船横移运动水动力性能研究。通过分析发现,双体船横移时的阻力随航速增加而快速增加;前片体阻力明显大于后片体;水动力作用点的位置随航速的改变幅度不大。准确掌握船体横移运动水动力性能,可为合理制定喷水推进器的控制策略,充分发挥喷水推进船优异的机动性和操纵性提供理论依据。     

基于自适应专家S面算法的微小型USV控制系统设计

研究一类微小型水面无人艇(unmanned surface vessel,USV)的运动控制系统设计问题,提出了一种自适应专家S面运动控制算法。首先,基于STM32-ARM核心板设计了一类微小型无人艇的运动控制系统,基于Labwindows/CVI软件开发了上位机监控系统;其次,充分融合专家系统和S面控制算法的优势,提出了一种自适应专家S面运动控制算法,用于微小型无人艇的航速和航向控制;最后以所研制的"神龙号"微小型无人艇为载体,通过大量的水池试验和外场试验,验证了所设计和开发的运动控制系统的有效性和可靠性;同时通过对比试验,体现出了所提出的自适应专家S面控制算法在无人艇航向和航速控制方面的优越性。     

穿浪多体船运动性能研究

在穿浪双体船基础上，加装半潜体或带被动式减纵摇鳍的半潜体使其成为消波穿浪多体船，航行性能大大提高。半潜体不仅对耐波性能有利，对静水阻力和船体结构强度都有利。试验表明半潜体使经济航速阻力减小１８－２３％，设计航速阻力减小５－７％。耐波性综合指标比穿波双体船有提高，特别是纵摇明显减小。     

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。     

具有新颖翘曲型船体的高速双体船

基于瘦长体船的非线性浅水波原理，提出一种具有新颖翘曲型船体的双体船，该船在选定的超临界航速下，兴波阻力接近于零。新的设计方案与一艘普通的双体船进行了数值上的比较。该设计方案原计划用于内陆水道上的高速客船，并在杜伊斯堡浅水拖曳水池中进行过模型试验。     

500客位内河双体船

一、概述本船为航行于闽江下游的600客位(座位)内河双体船。设计航速12海里/时(22.2公里/时),满载平均吃水为1.30米,客舱宽敞明亮,座位舒适。本船由福建省马尾造船厂设计建造。     

高速双体船模型阻力试验及片体间波系干扰分析

本文就三种不同横剖面形状的高速双体船(Fr=1.1)的模型阻力试验资料,分析了船型、间距比和Froude数对双体船阻力的影响,文中提出了把双体船片体间波系干扰分为横波干扰和散波干扰的分析方法,另外还考虑了当片体间距相对小、航速相对高时,片体间发生的流动阻塞现象。根据片体间波系干扰分析方法并结合试验观察,本文推荐简易有效的片体间无干扰间距的计算式和片体间流动阻塞衡准式。     

鳍参数对某型SWATH船纵向运动稳定性的影响分析

小水线面双体船的控制鳍对其纵向运动稳定性影响较大。本文在SWATH船纵向运动稳定性判定的基础上,以某型SWATH船为例,分析了控制鳍的安装位置、鳍面积等参数变化对其不同航速时纵向运动稳定性的影响。分析结果对SWATH船控制鳍的设计使用具有一定的参考。     

穿浪双体船横弯矩计算方法研究

穿浪双体船是近十几年开发的新船型，它因具有航速高，适航性好，布置宽敝等优点而备受关注，也由于该船型片体窄而高，连接桥宽的横向强度成为结构设计的关键技术，但目前关于穿浪双体船在波浪中的横向勒荷研究尚不多见，根据力学平衡原理，在研究总纵弯矩的基础上，采用数学积分的理论方法推导出穿浪双体船在波浪中的横向载荷分布及横向弯矩的计算方法，通过船模试验及实船计算，其结果是可靠，可信的，对实船设计有一定的指导意义及实用价值。