M型高速槽道滑行艇概念設(shè)計.pdf

1、M型高速槽道滑行艇具有優(yōu)越的水動力性能和良好的應(yīng)用前景,雙M型高速槽道滑行艇“短劍”號被美國Time雜志評為2006年度最優(yōu)秀發(fā)明。目前國內(nèi)對M型高速槽道滑行艇的研究仍然處于起步階段,相關(guān)資料比較缺乏。本文完成了對M型高速槽道滑行艇的概念設(shè)計工作,是一次積極有意義的嘗試,對今后的研究工作具有一定的參考價值。
　　本文主要完成了以下工作:
　　1.通過比較分析,為M型高速槽道滑行艇選擇了一組主尺度并利用Solidworks軟件

2、建立了三維模型,利用Maxsurf軟件輸出型線圖。
　　型線設(shè)計的過程是一個循環(huán)往復(fù)的過程,即由初始型線建立Solidworks模型,根據(jù)Solidworks模型導(dǎo)入Maxsurf軟件,輸出CAD圖紙,再調(diào)整CAD型線圖,以此為依據(jù)建立Solidworks模型,直至得到基本滿意的Solidworks模型和型線圖。
　　2.基于Maxsurf軟件完成了滑行艇的總體性能分析,包括快速性、耐波性及穩(wěn)性分析。
　　本文采用半經(jīng)

3、驗半理論公式估算和Maxsurf軟件計算兩種方式對M型高速槽道滑行艇快速性能進行預(yù)報。半經(jīng)驗半理論公式包括SIT法、查潔法等,SIT法的應(yīng)用更為廣泛,文中用其進行阻力計算。計算結(jié)果表明半經(jīng)驗半理論公式估算與Maxsurf軟件計算結(jié)果吻合良好,將計算所得功率與母型船比較,結(jié)果表明文中的M型高速槽道滑行艇快速性良好。
　　耐波性分析采用譜分析方法,基于Maxsurf軟件進行計算,選取波能譜為應(yīng)用較為廣泛的P-M譜及ITTC雙參數(shù)譜,波

4、浪參數(shù)參考四級海況,設(shè)定有義波高及波浪平均周期等要素。耐波性分析結(jié)果表明滑行艇在縱搖角度、升沉幅值等方面表現(xiàn)尚可,在升沉加速度及橫搖幅值方面不符合要求。據(jù)此文中分析了耐波性不佳的原因及相應(yīng)的可采取措施。
　　船舶穩(wěn)性是指船舶在外載荷的作用下偏離平衡位置,外載荷消失后能恢復(fù)到平衡位置的能力。論文中主要基于Maxsurf軟件Hydromax模塊校核了滑行艇出港和到港兩種工況下的穩(wěn)性,完成了靜水力曲線繪制,浮態(tài)校核,大傾角穩(wěn)性校核等環(huán)節(jié)

5、,穩(wěn)性衡準選擇HSC相關(guān)完整穩(wěn)性衡準。軟件計算結(jié)果表明文中的M型高速槽道滑行艇在兩種工況下都具有良好的穩(wěn)性,在考慮風(fēng)壓力矩作用下穩(wěn)性仍符合要求。
　　3.依據(jù)DNV規(guī)范完成了滑行艇的規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　結(jié)構(gòu)規(guī)范計算依據(jù)DNV船級社《RULESFORCLASSIFICATIONOFHIGHSPEED,LIGHTCRAFTANDNAVALSURFACECRAFT》(2012.4)進行,根據(jù)計算得到的砰擊載荷和靜水載荷計算得到了滑

6、行艇各部分構(gòu)件的尺寸,即板厚和骨材剖面模數(shù)。
　　4.應(yīng)用ANSYSWorkbench相關(guān)模塊對滑行艇進行了有限元分析,校核了機艙分段的強度并完成了模態(tài)分析。
　　論文通過ANSYSWorkbench平臺的StaticStructural模塊分析機艙在靜力載荷下的應(yīng)力及變形,以及Modal模塊對機艙平臺進行了六階模態(tài)分析。選擇機艙分段進行分析的原因是機艙分段所受總載荷較大,包括海水靜載荷和底部及槽道的砰擊載荷,對其進行靜力分