基于势流理论的穿梭船型性能特征研究

【摘要】：当今的高速船船型种类有很多，但从结构和原理来看，单体船中绝大多数都为滑行艇或半滑行艇。它们往往通过动力支撑减少排水降低阻力，然而面对多浪的水域情况，波浪造成动力支撑不稳定，形成“海豚跳”降低了船舶耐波性，成为其致命的弱点。本文探讨一种新型排水性船穿梭艇，在不减少其排水保证耐波性的同时降低阻力。 穿梭艇为一种高速排水性船，其艇体细长；与此同时，首部尖峭，如巨斧般劈开波浪，高速破浪而行；整船干舷部分适度内倾，这种外形设计显著降低雷达和可见光特征信号；保持良好的平稳性，并便于地面和空中运输。本文分别从快速性和耐波性两方面来研究穿梭艇性能特征。 当穿梭艇处于高速行驶时，与其他高速船类似，兴波阻力在总阻力中占了非常大的比例，因此，兴波阻力对于穿梭船同样是一个不可或缺的考虑方面。有研究表明，适当修改船体型线可使兴波阻力明显降低。因此，本以兴波阻力为目标，进一步探讨局部型线问题。 一般而言，首部和尾部型线对于整船的阻力影响最为关键。因此，本文分别从首部和尾部出发，对于首部分别改变进流段形状、首柱的倾斜角度和吃水深度几方面分析其对兴波阻力的影响；对于尾部变化，分别采取了尖尾和方尾两种形式，并对每种形式的尾部局部进行改变，比较分析这些变化对于兴波阻力的影响。 船舶大多数情况都在风浪中航行，因此在设计中必须考虑船在风浪中的性能。一般来说，在静水中诸如稳定且快速的船舶并不能保证在有风浪的海面上的耐波性。由此看来，耐波性的优劣是衡量船舶性能好坏的重要指标之一。因此，本文在考虑穿梭艇的兴波性能后，对其耐波性能也做了初步的探索和分析。 船体六自由度运动是耐波性的重要部分，耐波性所涉及的其他内容主要是由船舶运动引起的，因此估计船体运动是评定耐波性最基本的条件。在船体运动中，对耐波性影响最显著而严重的是垂荡、纵摇和横摇。因此，本文对各种变化的船型在满足稳性的基础上，分析其在关键航速下，迎浪、横浪和顺浪情况下的垂荡、纵摇、横摇等运动响应，得出穿梭艇的耐波性性能分析。