滑行艇的型線優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能分析.pdf

1、本課題來(lái)源于校內(nèi)基金之智能高速水面無(wú)人艇項(xiàng)目，目的是為無(wú)人艇設(shè)計(jì)一個(gè)滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的，阻力性能最優(yōu)，又具有良好耐波性的平臺(tái)。為了減小技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用已有的相對(duì)成熟的理論方法和經(jīng)驗(yàn)，作者建議選用滑行艇作為無(wú)人艇的平臺(tái)。首先，以一條性能優(yōu)良的某邊防巡邏艇作為母型，依照滑行艇的設(shè)計(jì)要領(lǐng)，適度改變一些主要特征參數(shù)，如斜升角、重心縱向位置、折角線長(zhǎng)等，設(shè)計(jì)出兩個(gè)艇型方案，并制作了相應(yīng)的模型，進(jìn)行了一系列不同配置的阻力試驗(yàn)和兩組相應(yīng)于實(shí)艇以巡航速度

2、航行于三級(jí)海況下的耐波性試驗(yàn)。引用了近年來(lái)有關(guān)噴濺阻力的研究成果，對(duì)SIT阻力估算法進(jìn)行了修正，用兩條模型的阻力試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，表明該方法提高了估算的精度，為艇型優(yōu)化作了數(shù)學(xué)準(zhǔn)備。提出了一種基于航態(tài)相似的阻力換算方法，與傅魯?shù)聯(lián)Q算法進(jìn)行實(shí)例計(jì)算對(duì)比，證明該方法是簡(jiǎn)單而有效的，同時(shí)證明了實(shí)艇在兩種不同航速下航行的功率比最小等價(jià)于其模型在相應(yīng)速度下的阻力差最小。這為艇型優(yōu)化提供了理論依據(jù)。鑒于項(xiàng)目中規(guī)定的無(wú)人艇之最高航速(40節(jié))與巡航

3、速度(25節(jié))差別很大這一要求，本論文提出了這樣一種優(yōu)化思路，在保證能達(dá)到最高航速的前提下，盡可能使艇在巡航速度下航行時(shí)使主機(jī)處于最佳工況下工作(額定功率的70％～80％)，也就是艇在這兩種航速下航行時(shí)的功率比最小。依照阻力換算的結(jié)論，這等價(jià)于模型在對(duì)應(yīng)航速下航行時(shí)阻力差最小。與實(shí)艇的最高航速和巡航速度相對(duì)應(yīng)的模型速度分別是10m/s和6m/s。以這樣一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的指導(dǎo)下，本論文分別采用了罰函數(shù)法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)艇型特征參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并

4、用優(yōu)化結(jié)果設(shè)計(jì)了第三條模型。從該模型的阻力試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在6m/s時(shí)，阻力有所增大；10m/s與6m/s航行時(shí)的阻力差略微減小。折算到阻力系數(shù)來(lái)看，優(yōu)化結(jié)果應(yīng)該說(shuō)是成功的。最后，對(duì)三條模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一分析處理。由于艇在高速段航行時(shí)，其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值不與波高成線性關(guān)系，因而譜分析不再適用。本論文只對(duì)2.4m/s低速航行的耐波性試驗(yàn)情況進(jìn)行了譜分析預(yù)報(bào)，而6.0m/s的情況則采用了時(shí)域分析法處理。由于試驗(yàn)設(shè)備的限制，試驗(yàn)沒有取得艇運(yùn)動(dòng)響應(yīng)