穿浪双体船自控翼系统和波浪弯矩研究

发布时间：2017-10-12 00:30

  本文关键词：穿浪双体船自控翼系统和波浪弯矩研究

  更多相关文章： 穿浪双体船 自控翼系统 切片理论 减纵摇 纵向弯矩

【摘要】：随着高性能船舶的发展，穿浪双体船以其优秀的耐波性和较高的航速而越来越受到人们的亲睐，在军用和民用方面都有较大的发展前景。但作为海上运输平台，穿浪双体船也存在一些不足，如当其航速较高时会出现过大的纵向运动，从而导致晕船率增加，，影响其舒适性。为了进一步提高穿浪双体船纵向减摇效果，从而最大程度发挥其“穿浪”的特点，在船上加装纵向减摇装置并对其采取最优的控制策略就显得尤为必要。 本文基于切片理论编写了MATLAB程序以计算穿浪双体船在频域范围内的纵向运动响应，并通过程序计算结果与规则波中模型试验值的对比验证了程序的准确性。针对穿浪双体船的纵向减摇问题，本文在传统的固定水翼和尾压浪板减纵摇组合的基础上引入了自控翼系统。通过计算与试验分析确定水翼转动导前纵摇运动的最佳相位。在现有鳍的水动力计算方法的基础上，推导得到水翼自身作规则运动时的水动力系数计算式并写入程序。然后对穿浪双体船在该水翼最佳控制方式下进行程序计算和非规则波试验。通过光体、带固定翼、带自控翼这三个状态的结果对比可以看出，自控翼系统可以大大地减小穿浪双体船纵摇幅值及船首尾的垂向加速度。 穿浪双体船在波浪上受到的纵向弯矩的计算对于其强度校核是非常重要的。本文根据切片理论中纵向运动预报时各项流体水动力及波浪扰动力计算方法，分析了船舶在波浪上诱导载荷的组成，给出了频域范围内船在波浪上弯矩的计算方法，并与规范要求进行了对比验证。最后结合海浪特性对船所受到的弯矩作了短期预报和长期预报。
【关键词】：穿浪双体船 自控翼系统 切片理论 减纵摇 纵向弯矩
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.951
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 2 穿浪双体船耐波性计算理论15-31
• 2.1 切片理论简介15-16
• 2.2 坐标系16
• 2.3 运动方程组16-18
• 2.4 恢复力系数计算18
• 2.5 水动力系数计算18-30
• 2.6 本章小结30-31
• 3 程序算例及验证31-42
• 3.1 计算对象31
• 3.2 光体模型纵向运动计算试验结果对比31-38
• 3.3 加固定翼前后结果对比38-40
• 3.4 横向运动计算结果40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 带自控翼系统纵向减摇效果研究42-54
• 4.1 自控翼系统简介42-45
• 4.2 自控翼系统最佳控制策略研究45-50
• 4.3 自控翼系统减纵摇效果50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 船舶在波浪上的总纵弯矩54-70
• 5.1 静水弯矩54-56
• 5.2 规则波中的波浪诱导弯矩56-61
• 5.3 船舶在波浪中的弯矩预报61-69
• 5.4 本章小结69-70
• 6 全文总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 课题展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文76

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本文编号：1015668