本文關(guān)鍵詞：小水線面雙體船耐波性及縱向運動穩(wěn)定性研究

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【摘要】：長期以來,如何改善船舶耐波性能,延長船舶作業(yè)營運時間一直是船舶設(shè)計者面臨的重要問題。為了確保船舶營運過程中人員和貨物安全,對其耐波性進行研究分析具有十分重要的現(xiàn)實意義。小水線面雙體船由遠離水線面的左右潛體、上部結(jié)構(gòu)和連接它們的支柱等三部分構(gòu)成。與相當排水體積的常規(guī)單體船相比,小水線面雙體船具有興波阻力較小、甲板面積富裕、耐波性能優(yōu)異等優(yōu)點。由于小水線面雙體船構(gòu)造的幾何特征,允許在保證排水體積不變的前提下,得到不同布局形式的船型。本文基于三維勢流理論,利用SESAM軟件,研究了不同下潛體橫截面形式(圓和橢圓);不同支柱傾斜角度(0°,15°,30°,45°),以及不同支柱位置的小水線面雙體船在設(shè)計航速下的耐波性能。通過比較不同布局形式的垂蕩、縱搖、橫搖頻率響應曲線,分析上述因素對船舶耐波性的影響,得出結(jié)論有:支柱傾斜角度的增加,能有效提高小水線面雙體船耐波性能;下潛體橫截面為橢圓的相比圓而言,在某些浪向角下耐波性有小幅提升;將支柱由下潛體中心線位置移至中心線外側(cè)對小水線面雙體船橫搖有微小改善,對垂蕩、縱搖的影響較小。此外,根據(jù)小水線面雙體船的航區(qū)海況條件,完成了在設(shè)計航速下的耐波性短期預報,得到了對應自由度的運動有義幅值、可能最大幅值等統(tǒng)計值;結(jié)合全球海浪統(tǒng)計資料中的波浪散布圖,運用數(shù)理統(tǒng)計理論對船舶在特定海域下進行了長期預報,得到了在一定超越概率下船舶橫搖、縱搖、垂蕩的運動幅值。針對小水線面雙體船水線面面積小,與相當排水量的單體船相比,它對于垂蕩和縱搖的抵抗能力較弱的問題。已有研究表明,船舶傅汝德(Froude)數(shù)超過0.38~0.44以后,小水線面雙體船的縱向運動穩(wěn)定性一般是不滿足要求的,因此需展開縱向運動穩(wěn)定性研究。本文選取支柱在中心線處傾斜角度為45°,下潛體橫截面為橢圓的小水線面雙體船為研究對象,將求解的運動方程中的水動力系數(shù)代入Routh穩(wěn)定性判據(jù)中,檢驗其在設(shè)計航速下的縱向運動穩(wěn)定性是否滿足。并在設(shè)計航速下,對其在不同海況下的迎浪垂蕩和縱搖進行運動仿真分析,得到其在設(shè)計航速下的不同海況中的運動姿態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：小水線面雙體船 耐波性 縱向運動穩(wěn)定性 SESAM
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661.32;U674.951
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 小水線面雙體船的特點及發(fā)展史14-18
• 1.2.1 小水線面雙體船的特點14-15
• 1.2.2 小水線面雙體船的發(fā)展史及建造情況15-18
• 1.3 耐波性理論研究綜述18-20
• 1.4 國內(nèi)外小水線面雙體船耐波性研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4.1 SWATH耐波性的國外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4.2 SWATH耐波性的國內(nèi)研究現(xiàn)狀21
• 1.4.3 縱向運動穩(wěn)定性研究21-22
• 1.5 本文的主要工作22-24
• 第2章 耐波性理論24-31
• 2.1 坐標系的建立24-25
• 2.2 浪向角定義25-26
• 2.3 入射波的描述26
• 2.4 運動方程26-30
• 2.4.1 質(zhì)量矩陣27
• 2.4.2 附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)27-28
• 2.4.3 回復力矩陣28
• 2.4.4 船體所受流體力28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 小水線面雙體船在規(guī)則波中的運動響應31-59
• 3.1 Wasim軟件簡介31-36
• 3.1.1 軟件計算流程31-32
• 3.1.2 時域收斂控制32-33
• 3.1.3 空間離散化控制33-35
• 3.1.4 仿真軟件的驗證35-36
• 3.2 小水線面雙體船在規(guī)則波中的運動36-38
• 3.2.1 響應函數(shù)37-38
• 3.2.2 運動響應特征值38
• 3.3 小水線面雙體船主尺度參數(shù)及計算參數(shù)設(shè)置38-43
• 3.3.1 小水線面雙體船主尺度參數(shù)38-41
• 3.3.2 主要計算參數(shù)設(shè)置41-43
• 3.4 小水線面雙體船在波浪中的運動響應計算43-58
• 3.4.1 支柱傾斜角度對SWATH耐波性影響分析43-46
• 3.4.2 下潛體橫截面形式對SWATH耐波性影響分析46-52
• 3.4.3 支柱位置對SWATH耐波性影響分析52-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 小水線面雙體船在不規(guī)則波中的運動響應59-73
• 4.1 海浪譜59-62
• 4.1.1 常見的波能譜60-61
• 4.1.2 方向波譜61-62
• 4.2 短期預報62-69
• 4.2.1 譜矩62-63
• 4.2.2 響應方差63
• 4.2.3 響應協(xié)方差63-64
• 4.2.4 響應極值64-69
• 4.3 長期預報69-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第5章 小水線面雙體船縱向運動穩(wěn)定性研究73-84
• 5.1 靜水中的運動穩(wěn)定性73-74
• 5.2 小水線面雙體船縱向運動穩(wěn)定性方程及求解74-75
• 5.3 縱向運動的三個特征參數(shù)75-76
• 5.4 縱向運動穩(wěn)定性判定及運動仿真分析76-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第6章 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 本文的主要工作及結(jié)論84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-89
• 附錄89-101
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文和取得的科研成果101-103
• 致謝103-104
• 詳細摘要104-108

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本文編號：711387