散货船快速性研究【开题报告】

开题报告

船舶与海洋工程

散货船快速性研究

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

散货船快速性研究在国内外很早就要人做过科研研究，还有一部分是在实际的营运过程中得出的相关结论，大体来讲，主要是从快速性的方面改进，就如船舶快速性上所讲的船舶在航行过程中的性能以及快速性，即为了确保船舶在各种条件下的安全和正常航行，要求船舶具有良好的航行性能，这些航行性能包括浮力、稳性、抗沉性、快速性、摇摆性和操作性。在这里讲一下船舶快速性，船舶在主机输出功率一定的条件下，尽量提高船速的能力叫船舶快速性，快速性包含节能和速度两层意义，所以提高船舶快速性也应从这两方面入手，即尽量提高推进器的推力和减小船舶航行的阻力。一些欧美国家采用的就是这种方法来提高船舶的快速性。

国内在这方面的研究起步较晚，一般还是国外合作，但一般都是小型项目，大多数情况是在船舶实验池中进行的，由于实验池尺寸和波浪的限制，一些实验的研究还是受到极大的限制，和同是造船大国的日韩相比，的确差了一大截，一般研究船舶快速性必定考虑船舶阻力的作用，这点是国内外重点考虑的问题，船体水阻力分为摩擦阻力、涡流阻力（形状阻力）和兴波阻力三个部分，它们的总和就是船体的总的水阻力：摩擦阻力是由水粘性引起，船在水中运动时，总有一层水粘附在船体表面，并跟着船体一起运动。船舶运动带动水分子运动所消耗的能量，即为船舶克服摩擦阻力所消耗的能量。摩擦阻力的大小与船体浸水表面积、船体表面滑度、航速高低有关。因此，船舶定期进坞清除污底，是减少摩擦阻力的重要措施。船体运动时除产生摩擦阻力之外，还同时产生涡流阻力，当船体向前运动时，产生一相对水流，由于水具有粘性，靠近船体表面处的相对水流速度就小，到达船尾时，断面扩大，流速很快下降，可达到零或者倒流，就造成船尾部的涡流运动，使船尾压力下降，对船舶就形成一个压力差阻力，就叫涡流阻力，或叫形状阻力。在船体弯曲度较大部分就容易产生涡流，尾部横剖面作急剧收缩的船舶所引起的涡流阻力较为严重，而流线型船体就不产生涡流阻力或只产生极小的涡流阻力。因此，改善水下船体的线型，对船舶快速性影响很大、兴波阻力是由于船舶航行中掀起的船行波，产生与船舶前进方向相反的阻力。船行波分船首波和船尾波，在船

行波传播中，如果船首波与船尾波在船尾处互相迭加，兴波阻力就大；如果船首波和船尾波在船尾处互相抵消，兴波阻力就小。所以兴波阻力的大小主要与航速和船长有关。航速越快，兴波阻力越大，在一定的设计航速下，适当选择船长，可以减少兴波阻力。远洋船多采用球鼻船首型，就是为了调整船长，以达到减少兴波阻力的目的。还有就是考虑,船、机、桨的匹配问题，快速性良好的船舶应使得船、主机和螺旋桨之间的性能综合匹配.通过采用改进的非支配解排序的多目标遗传算法,讨论了船舶概念设计阶段快速性优化问题.以推进系统综合效率和排水量为优化目标。由于受到航区条件、航道状况、营运要求等因素的限制,船舶主尺度和船型参数会有很大的差异.有时为了使载重量最大化,方形系数往往取得很大,这对船舶的快速性能和操纵性能都会产生很大的影响.因而为了改善其相关船舶性能指标,就需要采取相应的措施。所以大多数情况下，他们做的散货船快速性性能试验主要从以下几个方面着手，首先，确定船舶的主尺度，先对船型进行大致的确定，然后要知道船舶的载货量以及船舶的重心以及浮心并要做出静水力曲线，还有船舶的型线，还有一部分研究者对总布置也进行了相应的要求，最后他们做的是船舶的初稳性和大倾角稳性由此来说明船体的一下相关情况，不过还要做的是螺旋桨的图谱设计，这样从各个方面来说明这个问题，更能全面地说明散货船的快速性性能，此次我要做的就是把前人做的做一个总结，并在此基础上，进行更深一步的研究，更全面的研究散货船的快速性的性能问题。

之所以选择散货船快速性研究，主要是因为散货船在国际航运过程中占有很大一部分份额，而且对于我今后的工作方面也有很大的帮助，还有一个原因就是在大三学期刚刚学习完船舶快速性这门课，对里面的内容比较熟悉，这对我的毕业设计有很大的帮助，总而言之，这次选题我考虑的因数是比较多的。关于它的意义，其实现在在船舶行业的人差不多都知道，现在船舶界三大主力运输船型，而在当今国际经济交融频繁的时代，空中陆地由于经济性和海洋限制，运输受到了非常大影响，现在各国有条件的都在大力开发周边海洋，而船舶的运输更是很快的融入了其中，最近散货船的发展前景：现在全世界的原材料货物大多是由散货船承运的，因此散货船迄今仍然是世界性产业不可缺少的运输主力军。没有散货船日夜运输原材料货物，当代集装箱运输市场将难有今日之飞黄腾达,以后随着中国经济的快速发展，这方面的研究就显得更为重要。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

通过对散货船一些特征参数分析来研究散货船快速性性能，并探究具体影响散货船的快速性性能的因素。

需要解决的问题主要是先确定船舶的载重量、重心以及浮心等位置，然后就是航行中受到的阻力以及螺旋桨的图谱设计的问题，同时也要确定船舶的主要参数，如船舶主尺度以及船舶的型线图设计，还有就是船舶的初稳性和大倾角的研究，最终也要研究船舶的静水力曲线。

三、研究步骤、方法及措施：

首先，确定散货船的载重量以及重心的位置，浮心以及静水力曲线。

其次，对船舶收到的阻力这一块要进行分析，以及螺旋桨的推进等。

最后，要对船舶的型线、主尺度、总布置进行研究。

利用傅汝德定律和雷诺定律来对船舶的主尺度进行比例缩放，利用船模实验来对载重量船舶阻力等等来研究，至于螺旋桨的推进可以用螺旋桨图谱设计来说明。静水力曲线和船舶型线需要通过浮力和主尺度确定后再进行画定。

四、参考文献

1.《船舶静力学》上海交通大学出版社作者：杨尚荣、陈雪深、周超骏等。

2.《船舶快速性》人民交通出版社主编：应业矩主审：赵连恩

3.《船舶设计原理》上海交通大学出版社主编：顾敏童

4.《大型中速船舶快速性和操纵性综合优化研究》船舶（SHIO&BOAT）2003年第5期杨松林、朱仁庆、王志东、张火明。

5.《船舶快速性试验》武汉造船1994年第1期.林发双（长航武汉船舶质量空测站）

6.《好望角型散货船的近期发展》船舶设计通讯2002年6月，第1-2期白绍隽

7.《对选择船舶长宽比问题的考虑》安徽省交通局董詹南

8.《基于MATLAB的船舶快速性和结构特性综合优化初步研究》江苏科技大学学报（自然科学版）2007年12月第25卷李娟、杨松林、谢云平、陈淑玲。

9.《内河大型船舶快速性能及结构力学特征综合优化方法研究》造船技术2008年第2期，杨松林、杨绍龙、张火明。

10.《论江海直达散货船结构与尺度之优化》长江船舶设计院（2006）熊德喜、魏双娣。

11.《散货船的发展趋势》中外船舶科技（2006）2 白雪供稿

12.《双壳体散货船结构强度评估及结构重量优化》哈尔滨工程大学学报（2006）8 第27卷第4期编著：黄衍顺、马焱、张丽君

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