小水线面三体船阻力试验研究

小水线面三体船阻力试验研究

维普资讯

第 3 7卷第 8期20 0 3年 8月

上

海

交通

大

学

学报

Vo . 7 No. 13 8 Aug 2 0 . 0 3

J OuRNAL HANGHAIJA0TONG OF S I UNI VERS TY I

文章编号：0 6 2 6 (0 3 0— 2 20 1 0— 4 7 2 0 ) 8 1 2—4

小水线面三体船阻力试验研究顾敏童，郑丰，裘泳铭 (海交通大学船舶与海洋工程学院，海 2 0 3 )上上 0 0 0

摘要：提出了一种阻力性能优良、长排水量系数小的高速小水线面三体船型 .这种船型进行 船对了 2种主体型线、 9种侧体布局的阻力试验，析研究了阻力性能，论了船长排水量系数和侧体分讨布局对阻力性能的影响 .给出了与细长型三体船阻力试验的对比结果 .并关键词：三体船；小水线面船；阻力试验

中图分类号： 6 1 3 U 6 . 1

文献标识码： A

Res ear h ch on t e Res s an e Tes i it c tofTrmar an Smal I W at p an e er l e Ar a Cen e t rHul lGU i—o g, ZH EN G n QI Yo g— n M n tn Fe g, U n mig

( c o l fNa a c ie t r S h o v l o Ar h tc u e& Oc a g e n En .,S a g a io o g Un v,S a g a 0 0 0 h n h i a t n i . h n h i 0 3,Chn ) J 2 iaAb ta t s r c:Th s p p r p e e t d a n w y e o i a e r s n e e t p fTRI W ACH ( i a a m a l a e p a e Ar a Ce t rH u 1 S Trm r n S l W tr ln e n e l)wih m a ll ng h ipl c m e v u e r to whih a o po rng r qu r m e s t hi pe d. Two t s l e t d s a e nt ol m a i c h s l w we i e ie nt a gh s e mo lt s s,e c t e tpr gr m y t ma ia r a ge nto i e h l n l giu n n r n— de

e t a h wih a t s o a of9 s s e tc la r n me fs d— uls i on t di ala d t a s v r e l c ton e s o a i s,we e p r o m e o q ntf he r ss an e a s e i l he i l nc e r e f r d t ua iy t e i t c nd e p caly t nfue e of lngt s a e h dipl c— m e t r to a he i t r e e e b t e h a n a d s d n a i nd t n e f r nc e we n t e m i n i e huls l .Co mpa ion wih t l nd rt i a a s rs t he se e rm r n wa a s v n. lo gi e Ke r y wo ds:t i r n;s a lwa e ln r a s p;r ss a c e t rma a m l t ri e a e hi e i t n e t s

三体船作为一种高性能的新船型已引起造船界的兴趣，一些造船先进国家为开展这方面的研究投入了大量的人力和物力，已有实船的建造和试验 .并 目前三体船研究中多以细长体或超细长体为基本船型，中间是提供主要浮力的细长型主体，侧是细其两长型小体 .种船型的基本立足点是以细长型船体这来减少高速航行时的阻力.由于细长型主体稳性不足，因此辅以两侧的小体来提高稳性[.究结果表 1研]明L]这种船型比常规的单体船或双体船在相同排 2, 水量情况下可减小 1%~ 2 的有效功率 .是， 0 0/ 9 5但 由于细长型船体的空船重量，别是船体结构重量特相对常规船型会有较多增加，故有效载荷将减少 .收稿日期：0 2 1 - 4 20 02

本文提出的小水线面三体船的基本构造与细长型三体船相似，两侧同样为细长型小体，中间主体但是单体小水线面船型，水面附近为薄型立柱，在下设

椭圆形潜体 .船型的基本思想是：该提供主要浮力的潜体深埋在水下，型立柱划破水面，中间主船体薄使的兴波阻力降至最小，供稳性的两个侧体为细长提体，因此兴波阻力也较小 .水线面三体船型与双体小小水线面

船型相比，表面积较小；细长型三体船湿与型相比，相当的船长条件下，较多地增加排水在可量，供更多的有效载荷 .提

由于小水线面三体船同样存在兴波干扰的问题，总体性能研究中，须考虑侧体布局对阻力性在必

作者简介：敏童 ( 9 4 )男，海市人，教授， 7年毕业于上海交通大学造船系，主要从事船舶设计研究顾 15一，上副 17 9现电话 ( e.: 2 2 3 1 5 E mal g l O j . d . n T 1 ) 0 1 6 9 3 4;— i: mt 1@st e u c . u

小水线面三体船阻力试验研究

维普资讯

第8 期

顾敏童，:水线面三体船阻力试验研究等小

12 23

能的影响.文根据两个相同主尺度，同船长排水本不

其中 Lv为水线间长；为型宽；、 B Bw为设计水线宽；

量系数的小水线面三体船模型系列试验，出了小给水线面三体船的阻力试验结果，讨了侧体布局对探阻力性能的影响，比较了不同船长排水量比的阻力情况，与细长型三体船阻力试验结果进行了对比.并

D为型深； d为设计吃水 .两个方案的实船排水体积和船长排水量系数见表 2其中，为潜体排水体 . 积；为立柱排水体积；为单个侧体排水体积； V V。 V为总排水体积.船的设计航速为 3 n实 2 . k

1试验模型和试验方案试验目的：研究小水线面三体船 (图 1侧①见 )体布局对阻力性能的影响；针对这种具有较小船②长排水量系数的高速船型的特点，讨其排水量变探. .

化对阻力性能的影响程度 .此设计了两个主体和为两个侧体的型线方案. B两个方案的主尺度不 A、变，线特征也一致， A型线的潜体方形系数比型但 B型线大，应的船长排水量系数比 B型线小 .船相实和模型的缩尺比 0实船和模型的主尺度见表 1一2。 .

j_三=兰三一蚕耋 E三= 一一一一

图 1小水线面三体船示图Fi A ke c g.1 s t h ofTR I SW A CH

表 1实船和模型的主尺度 Tab M a n d m e i .1 i i nsons o h ct als p a o l

f t e a u hi nd m de

表 2两个试验方案的实船排水体积T b 2 Vou ft es i d lA& B a . lmeo h h pmo e

2阻力试验结果与分析2 1阻力试验结果 .

表 4和 5是 A、 B两个型线方案在不同侧体布局情况下，据船模试验结果换算到实船的部分航根速下的单位排水量阻力 R/阻力换算方法采用常 △.规的付劳德法，擦阻力系数采用 1 5 I摩 9 7TTC公式船模阻力试验方案中选择了侧体相对主体的纵向 3个位置和横向 3个间距，由此组成了 9个阻力试验方案. B两种主体的型线方案分别对应这 9 A、 种侧体布局进行了阻力试验 . 9种侧体布局位置见表 3表中为侧体船中距主体船中的纵向距离； . b为侧体中心线距主体中心线的横向间距 .表 3侧体布局位置Ta b.3 Lo aton o he sde hu l c i f t i ls

计算，粗糙度系数取 b . 0 . '一0 0 04 C表 4 A型线实船单位排水量总阻力 Rt△ /Ta b.4 R e i t ce of uni d s ac s san t i pl em e o s p o l, nt f hi m de A

尺△/

N t一

试验方案1 2 34

lm/— 1 6— 1 6— 1 6— 1 0

b m/5 6 6 .6 7 .65 .6

试验方案6 7 89

lm/— 1 0— 4 —4—4

bm/7 6 . 5 6 . 6 6 .7 6 .

5

— 1 0

6 6 .

小水线面三体船阻力试验研究

维普资讯

12 24

1

2

3

上海交通大学学报4 5 6 7 8 9

第3卷 7

表 5 B型线实船单位排水量总阻力 R/ △Tab.5 Re it s sanc u t i8 ac e f h p 2o l, e of ni d s pl em nt 2 s i m 9 9 O o 2 de B 65 8 1 8 1 8 5 8 O 8 5 8 1 45 5 6 6 6 6 6 6

程度不大.如，例在设计航速附近， B型线的阻力变6

3 9 8

化一般不大于 5,型线的变化不大于 7 .% A

R△/

N 7 7 t7 7

3相关船型的阻力性能比较6 6 6 6 6 6 6

459

579

739

879

819

819

369

O99

839

文献[,] 4 5中提出的细长型三体船的主要要素

见表 7经船模试验研究表明，,该船比常规的单体和7 7 7 7 7 7 7 7 7

O 4●

2 6●

4 O●

5 6●

4 O●

3 8●

7 6●

4 2●

3 4●

双体高速船阻力性能有显著的提高 . 8是本文 B表

9

9

9

8

9

9

8

9

9

型线方案与该船在侧体位置基本相当的情况下单位排水量阻力的比较 .表 7细长型三体船的主要要素Ta b.7 M a n d m e i f t lnde r m ar n i i nson o he s e rti a

7

7

8

8

8

8

8

8

8

加7 7

叫7 7

∞7 7 7 7 7

8 4

8 7

8 8

9 l

8 9

8 9

8 9

8 8

8 7

35

95

65

24

O5

45

45

15

75

2 2试验结果分析 .

表 8两种三体船型的单位排水量阻力比较Ta b.8 Com pa ion of t e it nc t e TRI rs he r ss a e b we n e SW ACHan t i ar d r m an

根据对阻力试验结果的分析。可得以下结果：

( )侧体的不同布局方案对阻力的影响较大， 1其中，力最不利的方案相对最有利方案的阻力增阻

加见表 6由表可见， .由于侧体布局不同对兴波干扰引起的阻力差别影响大的可达 1左右，排水量 5但小的 B型线方案随着航速增加，波干扰对阻力的兴影响程度有所减小 .表 6侧体布局最不利方案相对最有利方案的阻力增加Ta b.6 Th r s s a e

n e e at t e e e i t nc i cr as h wor t hul s l ar ang— r e

由表 8可见，速时细长型三体船的阻力为优，低 而在高速时小水线面三体船为优 .细长型三体船的设计航速为 2 n,文小水线面三体船的设计航速 5 k本为 3 n这种差异是其他设计参数选取时对设计点 2 . k加以考虑所产生的 .但是，在两船主体长度基本相当的情况下，水线面三体船的排水量比细长型三体小船的排水量增加了 1 3 .就是说在船长排水量 7也

m e e a i e t h es r a ntr l tv o t e b ta r nge e m nt

( )在各个速度下，体位置靠后对阻力是有 2侧

系数减小较多的情况下，水线面三体船的单位排小水量阻力性能与细长型三体船基本相当.

利的.速较低时，体纵向位置对阻力影响较大，航侧航速较高时影响减小，图 2所示 .如

4结论 ( )小水线面三体船型具有优良的高速航行阻 1力性能，并且具有船长小、水量大的特点.排 ( )侧体布局对小水线面三体船型的阻力性能 2仍有较大的影响.体的纵向布局位置对阻力的影侧响程度比横向位置显著.体在一定的纵向位置时，侧横向位置的改变对阻力的影响不大 .

L

己^、

( )小水线面三体船虽具有排水量大的特点， 3 但如果船长排水量系数过小、波干扰严重，体布兴侧图 2型线 B,— 6 6时的阻力曲线 6 . mFi g.2 Re it c hi od ( ss an e ofs p m elB 6: 6 ) .6m

局对阻力影响十分敏感，对总体设计中侧体布局这的选择带来不利.当减小主体方形系数可减小侧适体布局对阻力的影响程度 . ( )小水线面三体船与阻力性能优良的细长型 4

( )在本次试验范围内，体在一定的纵向位 3侧置时，变横向位置对阻力的影响规律不同，影响改但

小水线面三体船阻力试验研究

维普资讯

第8 期

顾敏童，:水线面三体船阻力试验研究等小

12 25

(接第 11上 2 2页 )frn e n V bain n iern[ . Na j

g ee c o ir t E gn eig c] o ni: n

参考文献：[ 1]张阿舟 .用振动工程 ( 2册 )振动控制与设计实第：[ .京：空工业出版社，9 7 M]北航 19 . 阻 M .清 [ 戴德沛.尼技术的工程应用[]北京：华大学出 2]版社， 9 1 19.l nM i z to me h s f a s v a e [ M ima .Optmia in t od orp s i e d mp r 3]r一]

Chi v a i n I na A i to ndu ra e s,200 sti lPr s 2.

连 L5J杨德庆 .续变量化的结构形状及拓扑优化设计理论 和方法研究[ .连：连理工大学工程力学系， D]大大1 98 9 .

[6]杨德庆，正兴， 刘隋允康 .续体结构拓扑优化设计的连 I M方法[]上海交通大学学报，1 9,3 6:7 4 C J. 9 9 3 ( ) 3—

pae n n u ig[] o r a o ia c o— l me t dtnn J .J un l fGud n eC n c at o n n mi s 9 4,1 ( ) 4— 8 6 r l d Dy a c,1 9 a 7 1:8 8 5.

7 . 36

Y A N G e qi D— ng, LI U Zhe g— i n x ng, SU I un— ng. Y ka I CM e hod f o m t or t pol y o i ia i n d s g on— og ptm z to e i n ofc

[ Ya g 4] n De ig。W a g De u, Li Yo gu . Stu— qn n ye u n jn r et a op ogy optm alde i O r du e vi a i nd ur lt ol i sgn t e c br ton a

t u m tu trs[] o ra fS a g a ioo g i u srcue J.J un l h n h i a tn n o JUn v r iy 1 9,3 6:7 4 7 6 i e s t, 9 9 3( ) 3— 3 .

n ieo hnp l[ .T e5h Itr ain lC n os f i at A] h t nen t a o一 t e o

(1第 1 2 -接 2 1页 )

t rD J wi e B i a k r sr c [ W ime 。Le s J W . Th P o 1 t n e t

u— 3]

trlmo i r g sse I] Maie T c n lg, ua nt i y tm - . on J r e h oo y n

参考文献：a e S B, Che g M C, Su ha s D, e . un c r ki t a1[1 Slught r] St t f t t i hul r s ons oniorng s st s a e o he ar n l ep em t i y em

1 9,3 ( ) 7— 2 6 9 5 2 4:2 7 9.

[ A h rf F H.S ib ad mo i r g i] S ME 4] s eot hp o r nt i J . NA on -Tr ns c i ns, 1 a a to 996, 1 04: 5 49— 5 . 52

[] W ahn tn: S i S rcue o M . s igo hp t tr C mmi e, u t e t19 . Re r 97 po tSSC- 01 4 .

d aa tma i n f wa e i d c d[5 Xu J, Ha d r M R. Es i to o v—n u e ]s p hul be di g om e r hi l n n m ntfom h p m oto e s r— s i in m a u e

t l R S。 Le s wi E V, Baie F C. A s a i tc l ly t ts ia[2 Lite] su y。 a e id cd b n ig m。 ns。 ag td f w v n u e e dn me t n 1re

me t I] ns- .MaieSrcu e, 0 1 4 5 3 6 0 J r tu trs 2 0,1: 9— 1. ns D ne B og e s i up r s d ne—[6 H u h R,H or G . Pr r s n s e vie u ]

oe n on a k ra d b l ar r[] S M E ca g ig tn e n uk c ri s J . NA eTr ans tons, 1 1,79: l1 ac i 97 7— 1 68.

rl ewok J.I E in l r csigM aaie a nt r sI] E ESg a P oes gzn, - n1 3, 1): 8— 39 99 ( .

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0wp4.html