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基于細長體理論的小水線面雙體船操縱性預報

收稿日期:2007209225

作者簡介:熊文海(1976—

),男,湖北安陸人,講師,博士,主要研究航行安全與船舶操縱,復雜系統與復雜網絡。E 2mail :wenhaixg @http://www.622132.tw/doc/f05ba7c9da38376baf1fae44.html

文章編號:1000-4653(2007)04-0009-04

基于細長體理論的小水線面雙體船操縱性預報

熊文海1

, 周振路1

, 陳 力

2

(1.青島遠洋船員學院,山東青島266071;2.濰坊通達國際海運學校,山東濰坊261021)

摘 要:小水線面雙體船(SW ATH )由于具有良好的船舶快速性、耐波性、穩性和效率高等特點,已經成為新船型的代表。根據小水線面雙體船的船型結構特點,在操縱運動數學模型的基礎上,充分考慮小水線面船的結構特點和雙體、雙槳、雙舵之間水動力的相互影響,采用細長體理論計算了附加質量、附加慣性矩和線性水動力導數,編制了雙體船操縱運動預報程序,并結合實例對SW ATH 的操縱性能進行了預報。關鍵詞:水路運輸;小水線面雙體船;操縱性預報;水動力導數;操縱運動數學模型中圖分類號:U675.95 文獻標識碼:A

Prediction of SWATH Maneuverability B ased on Slender Body Theory

XIONG Wen 2hai 1

, ZHOU Zhen 2lu 1

, CHEN Li

2

(1.Qingdao Ocean Shipping Mariners ’C ollege ,Qingdao 266071,China ;

2.Weifang T ongda Nautical Academy ,Weifang 261021,China )

Abstract :SW ATH is a new kind of ship types due to its excellent powering and seakeeping per formances as well as stability.T aking the characteristics of SW ATH ship form and the hydrodynamic interaction am ong twin bodies ,twin propellers and twin rudders into consideration ,its hydrodynamic force derivatives and added mass as well as added m oment of inertia are com puted based on theory of slender body ,the program of predicting SW ATH maneuverability is com piled using the M MG maneuvering m odel at sea and illustrated with an exam ple.

K ey w ords :Waterway transportation ;SW ATH ;Maneuverability prediction ;Hydrohynamic force derivative ;M odel of M MG

小水線面雙體船SW ATH (Small Waterplane Area

T win Hull )是一種排水型的高性能船舶。它由水下船體(也稱潛體、主體)、水上船體(也稱箱體)、支柱和附加的穩定鰭組成。這種船型兼容了潛艇、水翼艇和雙體船的許多優點,又克服了它們的缺陷,而且這種船型在波浪中船體搖擺幅度較小,具有良好的耐波性和穩性,因此特別適合于風浪較大的航線或對“全天候”要求較高的航線;除此之外,當它高速航行時,靜水阻力性能和波浪中阻力性能都比較好,且由于推進器浸深較大,推進效率也較高,因此近年來世界各國都在大力發展、推廣這種船型。

船舶操縱性是船舶的重要性能之一,由于其涉及到波浪環境力的影響,這給船舶操縱性預報的試驗研究和計算工作增加了技術難度,因此它一直是國內外學者致力解決的船舶操縱性技術難點之一,到目前為止還鮮有對SW ATH 船舶操縱性預報的研究見于報道,本文嘗試在操縱運動數學模型(M MG )

的基礎上,充分考慮雙體船的結構特點和雙體、雙槳、雙舵之間水動力的相互影響,采用細長體理論計算出了其附加質量和線性水動力導數,用理論與計算機數值模擬的方法對SW ATH 船舶的操縱性進行了預報,結果表明采用本方法切實可行。

1 SWATH 操縱運動數學模型

1.1 坐標系

本文采用了兩個坐標系,一個固定在地球上,但不考慮地球自轉的坐標系O 2X 0Y 0Z 0。一個固定在船上,和船一起運動的固聯坐標軸系O 2XYZ ,其坐標原點位于雙體船的重心G 處,X 軸水平指向船艏,Z 軸垂直向下,Y 軸指向船的側面,構成右手正交系,如圖1所示。1.2 運動方程

由于船舶的運動受到周圍水文環境力的影響,船舶的操縱運動變得異常的復雜,如果將所有的因

2007年第4期總第73期

 中 國 航 ?!AVIG ATI ON OF CHI NA N o.4Dec.2007

Serial N o.73

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