一种能考虑动升力影响的高速艇迎浪纵向运动的数学模型

根据高速艇在静水及波浪中运动的特点,提出了高速艇迎浪纵向运动的基本假设,建立了能考虑动升力影响的高速艇迎浪纵向运动基本方程,并提出了高速艇迎浪纵向运动预报的一种新方法(滑航法),编制了理论预报程序,进行了模型试验验证研究.结果表明,中高航速时,滑航法可用于高速艇迎浪纵向运动的预报.

高速艇自由变深水动力试验研究

通过模型试验,研究了高速艇从压载半潜状态自由变深到高速滑行状态的水动力现象.结果表明,当容积傅氏数大于1.25时,与舷外相通的水能完全自动排出.高速艇自由变深主要有以下5个原因:惯性作用、压载水逐渐排出导致的艇体上抬作用、艇艉由于负压形成的空穴对压载水的吸附作用、艇体动升力导致的艇体上抬作用、有利的艉倾作用.其中对具有较快加速运动的情形,惯性作用起重要地位,艇体动升力在排出流道水方面所发挥的作用相对较小,但在保持流道水排空方面发挥主导作用.

B.H.型气泡高速艇规则波中纵向运动试验研究

在高速拖曳水池里开展了B.H.型气泡高速艇静水阻力及规则波纵向运动模型试验,研究了气流量、航速、波长、波高等因素变化对B.H.艇波浪中阻力、垂荡、纵摇、垂向运动加速度的影响。探讨了波高变化对饱和气流量的影响。研究结果表明:静水中B.H.艇相对减阻率可达36.25%,绝对减阻率可达20.79%,迎浪规则波中相对减阻率可达32.3%,与静水减阻效果基本相当,波长变化对减阻率的影响甚微。气层并未导致纵向运动性能的恶化,相反在一定航速与波长范围内,艇底气层能改善垂荡与纵摇运动;饱和气流量下,阻力、垂荡、纵摇及重心垂向运动加速度随波高呈非线性变化,航速增大非线性增强,波长增加非线性降低;波浪中饱和气流量随波高呈非线性变化。

气泡高速艇艇底气穴形态及减阻机理研究

为了揭示高速艇气层作用下的艇底流场特性及气穴减阻机理,基于VOF模型建立了气泡高速艇粘性兴波流场数值计算模型,分析了气穴形态、艇底压力及艇体阻力的变化规律,初步分析了气穴减阻机理,计算结果得到了模型试验的验证.研究结果表明:向艇底饱和喷气可形成稳定的大气穴,气穴厚度沿艇长方向逐渐减小;航速较低时气体从气腔中部的舷侧溢出,航速增加气穴向后延伸至艇尾,从气腔尾部两侧离开艇体;未喷气时,在气腔首部形成一个局部负压区;饱和喷气后,气穴内部变为等压腔体;气穴主要通过减少湿表面积降低摩擦阻力,对剩余阻力的影响不大.

气泡高速艇波浪中阻力及纵向运动模型试验研究(英文)

在高速拖曳水池里,开展了气泡高速艇规则波中阻力及纵向运动模型试验,研究了气流量、艇型、艇底开槽等因素对气层减阻率及艇体纵向运动性能的影响。结果表明:艇底形式对波浪中的气层减阻率有重要影响。艇底设置断阶时,在短波中减阻率为5%,长波中的减阻率达20.5%;艇底开槽时,在试验波长范围内,减阻率可达30%左右;对本身具有良好喷溅抑制作用的艇型,艇底直接喷气减阻率为8%,且不受波长变化的影响。艇底气层对纵向运动性能影响较小,长波中还略有改善;艇底槽深主要影响不喷气时的阻力,对饱和喷气下的阻力影响甚微。

气泡高速艇波浪中阻力及运动性能数值研究

为探索气泡高速艇在波浪中的减阻效果及运动性能,基于RANS方法,应用Overset网格技术、数值造波、HRIC-VOF方法及6-DOF运动模型构建气泡高速艇静水及波浪中的数值水池,阻力计算与试验值的偏差小于4.59%,纵向运动计算值与试验值偏差小于6.4%。进而分析了气层对B.H.型高速艇波浪中阻力、纵向运动的影响规律,研究了艇体运动对气层面积与形态的影响规律,获得了波浪中气层-艇体相互作用的力学过程;气层对垂荡的影响甚微,对纵摇有改善效果;顶浪条件下纵向运动对气层面积的影响不大,波浪中的减阻率仍可达27.24%~30.62%。

螺旋桨切割直径法在高速艇中的应用

针对某高速艇在试航过程中出现的船舶主机负荷过重及转速达不到要求的问题,分析其原因,并对螺旋桨切割直径法的两种理论计算方法和一种经验公式估算法的应用进行探讨。切割直径计算方法以实测轴功率为计算依据,采用检查图谱确定切割量,同时采用经验公式确定切割量并进行比较。通过对切割螺旋桨后的实船试验结果与理论计算和经验公式估算的对比,得出对于高速艇螺旋桨切割量的计算,采用检查图谱理论计算的准确程度要比经验公式估算法高。

军用高速艇主柴油机水下排气方式的试验研究

通过对船用柴油机的各种排气方式的比较和分析后认为 ,军用高速艇主柴油机比较理想的排气方式为水下排气 ,同时从排气对螺旋桨的影响、艇底排气出口位置的选择、艇的阻力增加情况等 3个方面进行了试验研究 。

航行姿态对气泡高速艇艇底气穴稳定性的影响

为探索气泡高速艇航行过程中航态变化对艇底气穴形态及其稳定性的影响，基于RANS方程与VOF两相流模型，构建了气泡高速艇艇底气穴形态及粘性流场数值计算模型，研究了纵倾和横倾对艇底气穴形态、面积及尾部气穴逸出的影响规律。数值计算结果表明：艇底气穴沿舷侧和纵向去流方向扩散，饱和气流量状态下气穴面积随航速提高而增加；尾倾角增大对Fv-2．796状态下的气穴面积影响不大，但会引起Fv=1．398及Fv=2．097状态下的气穴面积增加；尾倾4°～6°有利于保持气穴的稳定性；存在一个临界横倾值，当横倾角超过2。后，气穴向吃水较浅的一侧偏移，气穴面积急剧减少。

船艏及干舷压浪在高速艇上的应用对比

快艇在高速航行时会产生剧烈的艏部兴波和干舷淹湿问题,通常需要采用适当的压浪措施来控制这些不利因素。为进一步研究干舷压浪技术在高速艇上的应用效果并与船艏压浪技术进行对比,基于某一细长高速穿浪船,对比这2种压浪技术对船体兴波、淹湿、运动、稳性和高速下横倾回复力矩的影响。船体淹湿、阻力和船体运动通过求解URANS方程和使用动网格技术获得,高速下的横倾回复力矩也通过求解URANS方程获得。计算结果表明,2种压浪技术均能有效控制船体淹湿,但干舷压浪设计能在船长范围内控制船体淹湿并具有更好的初稳性,在高速下也有更大的横倾回复力矩。自航模试验也验证了压浪干舷的可行性和良好性能。

抨击荷载下高速艇双向加筋板船体结构分析的特点

采用直接算法对高速艇双向加筋板船体结构强度进行分析时,相对误差较大,精确度不足。针对上述问题,提出一种抨击荷载下高速艇双向加筋板船体结构特点分析方法。利用若干个纵、横加强筋构建一个高速艇双向加筋板船体结构,并通过有限元分析模型进行强度分析。对比结果表明:相对误差控制在10%以内,精确度提高了20%。

高速艇在波浪下的砰击载荷模型试验研究

高速艇多采用滑行艇型,在波浪中高速航行时,其砰击载荷、运动和结构响应具有十分复杂的强非线性特征。目前尚无有效的数值方法评估高速艇的砰击载荷及其响应,因此多采用模型试验的方法进行测试。本文针对某高速滑行艇开展水池模型试验研究高速艇在波浪工况下的砰击载荷和响应特性;根据相似理论和水池参数确定模型主尺度和波浪工况;根据测试目的制定模型的结构方案,确定模型的参数测点布置方案,并制定高速艇模型试验方案;试验获得高速艇模型在波浪工况下高速航行时的系列砰击压力、加速度和船舯弯矩等试验数据,并对相关数据进行统计分析;通过研究航速、波高、波长等参数对高速艇砰击载荷和响应的影响,得到各工况下压力峰值沿船长的变化规律以及高速艇在波浪海况下的砰击载荷和结构响应特性。本试验研究对于高速艇的实船设计研发具有指导意义。

某高速艇用柴油机涡流燃烧室节流通道的优化计算分析

基于ECFM-3Z燃烧模型建立高速艇用涡流室柴油主机工作过程模型.在经过台架试验验证模型可靠性的基础上,详细分析了不同连接通道倾斜角下上止点前后5°CA时刻的燃烧室内流场的分布情况和上止点后15°CA时刻缸内的温度分布云图,以及由此得出的涡流燃烧室缸内燃烧过程的变化情况.结果表明:连接通道倾斜角度越大,涡流室内的能量损失越小;主燃室内的混合气速度越高,燃油与空气混合的越好.当倾斜角度由35°增大到45°时,缸内压力升高0.37 MPa,温度上升65 K且燃烧重心提前,NOx排放上升,碳烟排放下降,功率得到提高.综合考虑,选择45°连接通道倾斜角对高速艇用柴油主机最为有利.研究结果为涡流室柴油机在高速艇上的应用提供参考.

高速艇推进装置的设计(二)

5高恩非空泡桨设计方法对于速度较高的小艇,宜采用高恩(Gawn)非空泡桨。高恩桨一律是三个桨叶,桨叶形状呈椭圆形,具有宽叶梢,盘面比从0.2延伸到1.1。在相同功率和桨转速的前提下,高恩桨能设计出比B型桨较短的桨叶,这对于在浅水中航行的小艇来说具有特殊重要的意义。高恩桨无后倾、无侧斜。

高速艇推进装置的设计(三)

8表面桨人们对高性能驱动的要求越来越需要表面驱动装置,它的原理相对简单,只有下部的螺旋桨桨叶在水中工作,因而附加阻力对速度的影响明显地消除了。螺旋桨轴和轴支架都在水面上,改善了水流对螺旋桨的作用。现代早期的表面驱动装置将螺旋桨轴露出艇艉板底部,

高速艇轮机系统优化

本文围绕高速艇的特点,从主要设备选型、布置、系统设计等方面详细阐述了一种敞开型高速艇轮机优化设计。

高速艇主机振动过大的原因分析及减振措施

针对某高速艇前机舱左、右主机在试航中出现机体自身振动现象,发现前机舱底部横向结构采用隔档肋位布置,虽然减轻了结构重量,但忽略了主机基座构件横向刚性不足的问题。通过有限元计算分析,机舱底部横向隔档肋位的设计,需要在主机基座结构的几个关键点上予以特别加强。通过实船应用证明了这一结论,解决了主机在高速运转阶段出现的机体自身振动现象。

高原高速艇半浸桨双速比齿轮箱应用分析

针对高原环境下高速艇半浸桨的双速比齿轮箱选型问题,通过最大航速工况下的小减速比的选取,确定满足最大航速需求的半浸桨方案,根据半浸桨全浸状态下的水动力特性开展不同大减速比下低速起滑性能的比较,优选出低速起滑性能更优的大减速比方案。实船试航结果表明,双速比齿轮箱的应用成功解决了高原高速艇低速起滑的难点,双速比齿轮箱的选型方法可取。

高速艇推进装置的设计(一)

艇的速度一功率关系是从事海事艇开发和运行的所有参与者最关心的。主机和推进器的初始成本必须连同可靠性、维修和运行耗费一起考虑。此外，个别的艇还要求主机和推进器的选择顾及浅的航行吃水和较低的艇上振动和噪音。