基于阻力性能的侧壁式气垫船大型化研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jian_mei
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侧壁式气垫船结合了全垫升气垫船及普通双体船的优点,速度快、稳性好、功耗低。且由于其甲板面积大,更易于向大型化发展。但是侧壁式气垫船在向大型化发展的过程中也遇到了一些问题。第一,首气囊的增大使得首部气封阻力急剧增加,严重影响了船体的阻力性能;第二、大型化后,由于船长增加,在相同速度下Fr相对减小,使得船体越峰困难,首部堵水及飞溅现象严重,造成附加的阻力增量,且耦合运动加剧,船体稳定性变差;第三、由于气垫面积增大,使用风机直接向气垫内充气可能会导致压力分布不均,气体泄漏。为了解决以上问题,本文对传统侧壁式气垫船做出了以下改动:首先,去除首气囊以避免过大的气封阻力增量;其次,在船底增加垂向分割翼。当船体埋首时,该垂直翼入水将提供一定的垂向浮力,以弥补去除首气囊导致的垂向抬首力矩不足的问题,保证了船体航行的稳定性。同时,减弱了气体泄漏,避免了附加阻力的产生。最后,垫升系统使用增压室式,空气由增压室经出气孔进入气垫内,保证了气垫系统足够的压力和流量储备。由于该侧壁式气垫船船型较传统侧壁式气垫船有了较大改变,为了研究其阻力性能,本文主要做了以下工作:首先,由于所研究的侧壁式气垫船并无先例,在此以传统侧壁式气垫船为参照,对该侧壁式气垫船各要素对阻力性能的影响进行了分析,并基于理论计算得出气垫长宽比与阻力性能的关系,从而初步确定了该船船型。其次,基于改进方案进行模型试验,并记录了不同工况下的阻力、升沉、纵倾角及增压室和垫升舱室的压力,分析了垫升系统及垂向分隔翼对阻力性能的影响;同时通过改变充气流量、出流面积等,得到气垫压长比对该侧壁式气垫船阻力性能影响的规律。最后,通过CFD技术进一步分析该新型侧壁式气垫船阻力性能。通过观察该软件对流场细节的捕捉,以及对比数值计算值与试验值,验证了数值计算的精度及可行性。在此基础上,通过改变首部气封装置形式,即使用一束高速气流代替柔性气封来封闭垫升舱室内气体,以达到减小阻力、削减阻力峰目的。同时,验证了不同喷口面积、喷气角度、喷口位置及气流速度对减阻能力的影响,为进一步地船型研究提供了参考。
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