小水線面雙體船方案設(shè)計(jì)及穩(wěn)性研究.pdf

1、小水線面雙體（Small Water-Plane-Area Twin Hull，SWATH）船的設(shè)想產(chǎn)生于20世紀(jì)初期。1905年，美國(guó)的船舶工程師Nelson運(yùn)用“兩個(gè)潛體”的思想設(shè)計(jì)成第一艘小水線面雙體船。1932年，F(xiàn)aust隨后也提出了小水線面雙體船概念的初步設(shè)想，經(jīng)過(guò)不斷完善，形成了現(xiàn)在完整的船型概念。 小水線面雙體船概念的提出為研究與解決日益復(fù)雜的航行海況要求開(kāi)拓了新思路，這種船型兼容了潛艇、水翼艇和雙體船的許多優(yōu)點(diǎn)

2、又克服了這些船相應(yīng)的缺陷。該船型以其適航性?xún)?yōu)良、穩(wěn)性良好、甲板面積大、易于平行?？看a頭等諸多優(yōu)勢(shì)，日益引起國(guó)際造船界的濃厚興趣，成為綜合性能比較優(yōu)秀的新船型。 中國(guó)從事船舶技術(shù)開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)三個(gè)五年計(jì)劃的技術(shù)攻關(guān)，已全面掌握了小水線面船技術(shù)，取得了具有世界先進(jìn)水平的科研成果，形成了一套完整的“小水線面船工程技術(shù)系統(tǒng)”。論文就是在此背景下，依托上海交通大學(xué)海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目—“雙體小水線面水翼復(fù)合型高速船（HYSWA

3、TH）船型研究”，結(jié)合國(guó)內(nèi)外小水線面雙體船的最新研究進(jìn)展，對(duì)一小水線面雙體船的方案設(shè)計(jì)、穩(wěn)性性能、縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和研究： 1）小水線面雙體船的方案設(shè)計(jì) 根據(jù)總布置、結(jié)構(gòu)、操作管理、建造等各方面的要求，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)成功的小水線面雙體船船型特點(diǎn)，提出了小水線面雙體船的方案，并依次開(kāi)展了主體尺度要素確定、主體和支柱型線設(shè)計(jì)及光順、主體尺度和布局要素確定、總布置設(shè)計(jì)、重量重心估算等工作，并考慮其營(yíng)運(yùn)過(guò)程中

4、的具體特點(diǎn)，進(jìn)行了艙室劃分，為后續(xù)的性能和結(jié)構(gòu)研究提供一個(gè)明確的研究對(duì)象。 本文利用船舶設(shè)計(jì)中通常采用的母型法，并根據(jù)一些統(tǒng)計(jì)資料總結(jié)出一套適用于小水線面雙體船型的空船重量在初步設(shè)計(jì)中的估算方法，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)制造的多艘小水線面雙體船的主體要素及其線型、總布置、推進(jìn)方式等各方面的特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定出該小水線面雙體船的主體主尺度和船型參數(shù)以及相應(yīng)的線型。 2） 小水線面雙體船的穩(wěn)性研究 本文在對(duì)小水線面雙體船

5、進(jìn)行穩(wěn)性研究時(shí)，將其分成完整穩(wěn)性和破損穩(wěn)性?xún)刹糠指髯杂枰杂懻?，并進(jìn)行詳細(xì)分析。穩(wěn)性計(jì)算采用HYDROMAX軟件進(jìn)行，分別分析在完整狀態(tài)（未破艙）及一個(gè)艙室破損進(jìn)水后的穩(wěn)性特點(diǎn)，最后根據(jù)中國(guó)船級(jí)社（CCS）、國(guó)際海事組織（IMO）、美國(guó)海軍的相關(guān)穩(wěn)性要求進(jìn)行全船完整狀態(tài)下穩(wěn)性的校核。 3） 小水線面雙體船的縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性研究 小水線面雙體船的水線面積與相當(dāng)排水量的常規(guī)單體船或雙體船相比是很小的，其縱向靜復(fù)原力矩也很小，所以

6、它對(duì)于引起垂蕩和縱傾的外干擾力的抵抗能力較弱，縱向運(yùn)動(dòng)（縱搖、垂蕩運(yùn)動(dòng)）一般是不穩(wěn)定的。因此，當(dāng)航速達(dá)到一定值之后，就必須研究它在縱向平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)為縱向運(yùn)動(dòng)）的穩(wěn)定性問(wèn)題?；诖?，論文在小水線面雙體船型的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性方面，根據(jù)前人研究的結(jié)果，主要討論了以下幾個(gè)問(wèn)題： （1）靜水中，小水線面雙體船型的縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 a. 縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性特征方程及其求解； b. 縱向運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特征參數(shù)； c. 對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)

7、穩(wěn)定性進(jìn)行了定量的計(jì)算。 （2）迎浪航行時(shí)，小水線面雙體船型的縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 a. 縱向運(yùn)動(dòng)特性； b. 縱向運(yùn)動(dòng)消減的最優(yōu)控制。 4） 小水線面雙體船的結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)和分析 本文最后一部分對(duì)小水線面雙體船開(kāi)展結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)和分析。首先借鑒國(guó)外相關(guān)資料進(jìn)行該船典型橫剖面結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)，并按照中國(guó)船級(jí)社的相關(guān)規(guī)范初定出結(jié)構(gòu)型式和材料。 對(duì)于小水線面雙體船這種新高速船型，結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分借鑒國(guó)內(nèi)