高性能船舶要点

高性能船舶知识概要1绪论1.1什么是高性能船舶？基于不同的流体动力原理，高性能船有不同的类型和船型，可以是排水量船型，还可以是流体动力船型，还可以是不同原理的混合船型。

不管是哪一种船型，它们的共同点是具有高水平的综合航海性能，以及具有完善的满足其主要使用要求的船舶功能。

这样的船舶统称为高性能船舶。

1.2高性能船的特点有哪些？航速高，优良的耐波性能，载运能力较大，经济性好，优美的造型和舒适的舱室空间环境。

1.3什么是傅氏数和容积傅氏数，引入傅氏数的目的是什么？船傅氏数就是傅汝德数，傅氏数（L为船的设计水线长），容积傅氏数（▽为排水体积）。

引入傅氏数的目的：表达船舶相对速度。

1.4航速对船舶首尾吃水的影响规律？（1）当Fr▽<1时，此时航速较低，流体动力所占的比重极小，船体基本上由静浮力支持，船体的航态与静浮时变化不大。

（2）1.0<Fr▽<3.0时，此时随着航速的提高，航态较静浮状态有明显的变化，船首上抬较大，船尾下沉明显，整个船体呈现明显的尾倾现象。

（3）Fr▽<3.0时，此时航速很高，船体吃水变化很大，而且整个船体被托起并在水面上滑行，仅有一小部分船体表面与水接触。

1.5根据流体动支持力的大小船舶运动可分为哪几种运动航态？根据流体动支持力的大小船舶运动可分为排水航行状态，过渡（或半滑行）状态和滑行状态1.6高性能船舶有哪几种类型？高性能船舶主要包括：小水线面双体船，穿浪双体船，滑行船，水翼艇，气垫船，地效翼船，高性能排水式单体船。

1.7高性能船舶航行性能有哪几种研究方法，这些方法的特点是什么？高性能船舶航行性能有三种研究方法：理论计算研究，模型试验研究，实船试验研究，特点如下：理论计算研究特点，高性能船舶是现代高科技应用和发展的产物。

在每种高性能新船型开发研制工作一开始，以船舶水动力学为基础的各种分析计算方法即被引用于性能研究工作，而且收到了比单体船性能研究中使用理论计算方法更好的效果。

得到了广泛应用。

模型试验研究特点，与常规船模型试验相比，高性能船舶的模型试验在技术上要相对复杂些；试验测量内容比较广泛；由高性能船本身特点所决定。

实船试验研究特点：在高性能船舶发展史上，实船试验研究均受到了特殊的重视，而且也确实对这种船的性能研究起到重大的推动作用。

2高性能排水式单体船2.1什么是“瘦长船舶”？引入“瘦长船舶”的目的是什么？“瘦长船舶”是指船的长度L同船的宽度B之比很大的那些船，特别是高速排水式的船同瘦长船型最为接近。

引入“瘦长船舶”的目的是目的是使理论计算研究大大简化并得到解答。

2.2美国海军舰船设计部门提出的六个耐波性品级指标是什么耐波性品级指标R与六个最有影响的水下船型参数之间的关系为：式中：CWF: 中前水线面面积系数 ,CWA: 中后水线面面积系数T/L: 船的吃水与船长比C/L: 龙骨截止点至首垂线距离与船长比CVPF:中前竖向棱形系数CVPA:中后竖向棱形系数2.3简述新一代排水式高性能船的水动力设计原则新一代排水式高性能船的水动力设计原则是在不牺牲或尽可能少牺牲快速性的前提下来追求耐波性的改善。

在设计中实现这个原则的最大困难往往是要平衡和协调二者对船型有不同要求的矛盾。

基于理论分析和实验研究，通过对与船舶耐波性和快速性相关连最为密切的四种船型因素的平衡利弊而做出合理的选择，可以有效地改善半滑行的耐波性。

同时随耐波性的提高，导致船型明显的演变，对与新一代滑行高性能船的四种船型因素变化趋势是：（1）增大船的长度长度系数的增大对于快速性还是耐波性来说都会有好处，增大船体的瘦长比使静水力和波浪阻力都能减小。

（2）船的排水容积和重量后移（3）保持适当的干舷首部较尖（水线进角较小）的艇，因储备浮力比较小，首部干舷往往需要加大，这有利于保证避免甲板的上浪和淹湿。

2.4基于苏联《方尾图谱》进行高速方尾圆肶型排水船舶阻力估算的步骤?（1）计算船舶傅氏数Fr,选择相应的的基准剩余阻力图谱；（2）利用选出的图谱曲线依据棱形系数和长度系数查出基准船的剩余阻力系数Cro;（3）计算船型参数：尾板处的水线相对宽度b/B，宽吃水比B/T,尾封板底部横向斜升角；为任意值时剩余阻力修正系数（4）计算设计船的剩余阻力系数：（5）根据柏兰特-许立汀公式计算摩擦阻力系数：其中：（6）利用，查曲线确定船体时面积（7）计算船体总阻力系数其中：（8）计算总阻力：2.5利用《NPL系列图谱》计算船舶剩余阻力的方法?（1）根据长宽比L/B选择相应的图谱曲线；（2）计算排水量长度系数和容积傅氏数，然后查图谱曲线得到（3）确定长度系数和棱形系数的修正系数、（4）设计船的单位排水量剩余阻力2.6应用回归分析方法估算过渡型快艇阻力的方法?（1）根据排水体积、船长L、船宽B、半进水角、尾板面积At、中横剖面面积Am，计算阻力表达式参数（2）利用公式其中Ai是阻力方程式的各项系数和阻力估算式中a的回归系数计算出不同对应的（3）根据排水量和水温条件，利用公式计算出任意船的每吨排水量阻力其中：为对应于所要计算情况下的摩擦阻力系数，S为湿表面积、由系列船模的静浮状态分析可近似表示为：Cf标是在标准条件下按桑海公式计算的摩擦阻力系数。

3普通高速双体船3.1什么是普通双体船普通双体船用于区分小水线面双体船。

普通双体船是由两个对称的，具有相同线型且平行布置的水下部分（称为片体）所组，两个片体的成。

两个片体在水面以上用连接桥牢固地连接在一起。

片体的水线长为L ，两个片体的纵中剖面的距离为2Co,两片体舯横剖面在设计水线处之内侧间距为C。

因此双体船的距离为Bo。

设计水线总宽体的大于两倍的片体设计水线宽度B 型深为D，设计吃为T，片体的方形系数为Co。

由于船侧不一定为直舷，甲板宽Bd 可能会大于双体船设计水线总宽Bo。

连设计水线总宽接桥的底部距水面有一定的高度，用特殊形状的外板来封底，航行时外板与水接触而产生流体动力效应。

3.2与单体船相比，双体船有哪些优点？（1）双体船最突出的优点是有良好的居住条件和特别宽敞的甲板面积，因而双体船与达到同样要求的单体船相比能够降低自重和造价；（2）双体船的稳性特别好，在静水中的横摇衰减快，致使在不规则波上的摇摆消失得快；（3）由于两个螺旋桨轴线和片体间距都比较大，因此双体船有良好的操纵性和机动性；（4）两个推进器的双体船比一般常规双桨单体排水量船有较优的推进性能，因为双体船的螺旋桨置于每个片体的纵中剖面上，其工况如同单体船一样，处在船体伴流之中，桨的工作效率高；（5）在侧向受风时，双体船比相同受风面积的单体船横漂要小；（6）因为双体船的稳性好，所以装卸货物时不必严格按配载表进行；3、双体船存在的不足有哪些？（1）双体船片体间存在兴波干扰，一般来说这将增加一种附加的干扰阻力。

（2）双体船的排水量与单体船相同时，其湿面积大为增加。

此外，双体船两个片体之间的绕流速度显著提高，片体间的边界层相互影响大大增加。

因此双体船的摩擦阻力大于单体船。

（3）双体船船壳面积大，双体之间有连接桥，因而同单体船比较，在载重量相同时，其排水量较单体船大，从而使阻力增加。

3.3双体船存在的不足有哪些？？（1）双体船片体间存在兴波干扰，一般来说这将增加一种附加的干扰阻力。

（2）双体船的排水量与单体船舶相同时，其湿面积大为增加。

此外，双体船两个片体之间的绕流速度显著提高，片体间的边界层相互影响大大增加。

因此双体船的摩擦阻力大于单体船。

（3）双体船船壳面积大，双体之间有连接桥，因而同单体船比较，在载重量相同时，其排水量较单体船大，从而使阻力增加。

与单体船相比，双体船有哪些优点？3.4分析高速双体船附加干扰阻力的特性附加干扰阻力是由两片体间波系的干扰和粘性流场的不对称性所引起的，致使双体船的总阻力曲线不同于两个相互独立片体的阻力曲线。

单个片体的波系干扰，如同常规单体船一样，仅发生于自身的首横波系和尾横波系之间。

首横波系传到船尾时，与船尾横波相迭加，若两波的位相相同，使合成横波波幅加大，则兴波阻力增加，称为不利干扰；若两波的位相相反，则合成波的波幅减小，兴波阻力减少，称出现峰为有利干扰。

首、尾横波的干扰使片体自身的剩余阻力曲线出现峰谷现象。

双体船两片间的波系干扰，既发生于横波系，也发生于片体间的散波系。

这是与单体船所不同的，单体船自身的散波系之间是不会发生干扰现象的。

双体船中一个片体相当于一个孤立的单体船沿着一纵壁航行的情况。

即相当于两平行的片体中间存在一个虚构的侧壁，这个侧壁限制了两个片体所兴起波浪的扩散，两片体的散波在此处发生交汇而产生干扰。

在片体的外侧，兴波情况没有变化。

3.5什么是高速双体船的临界速度？对两个并列的片体研究表明Fr=0.5是区分低速双体对两个并列的片体研究表明，船和高速双体船的临界航速Frc。

对于Fr<Frc=0.5的低临界速度区域，双体船在低兴波状态下航行，兴波阻力虽然较小，但兴波干扰现象严重，在剩余阻力曲线上呈和图现有剧烈振荡的峰谷点。

对于Fr=Frc的临界速度区域，双体船兴波现象最为严重，在兴波阻力系数曲线上出现最大的峰值，。

即最后一个阻力峰。

当Fr>Frc=0.5，则双体船的兴波阻力随着航速的增加而降低，此时兴波阻力曲线上的微小波动主要是由于片体间的散波干扰所引起，横波的干扰始终处于有利的状态。

3.6影响双体船阻力性能的主要因素有哪些？⑴修长系数=L/ϕ∇1/3(或排水量长度系数/(0.1)L∇3) 是影响阻力的最修长系数（或排水量长度系数最重要的因素，修长系数ϕ增大（或/(0.1)L∇3越小），片体本身的剩余阻力减小。

⑵影响双体船阻力性能的另一个因素是片体间距对阻力的影响。

双体船的兴波附加干扰阻力与片体间距有关，片体间距决定了两个片体间散波交汇点的位置及横波的重合程度。

片体间距越大，则散波交汇点的位置越推向船后，横波的重合程度越小，片体间的兴波干扰越小。

⑶片体横剖面形状也形象船体阻力性能。

试验研究结果表明，圆舭形横剖面阻力性能优于尖舭形横剖面的阻力性能。

3.7高速双体船阻力的计算方法？⑴采用阿尔费里耶夫图谱。

该图谱是按剩余阻力系数图表来进行计算的，图谱是根据双体船系列模型在水池中的拖曳试验结果绘制的。

⑵高速双体船是指在高临界速度区域航行的船舶。

⑶利用图谱依据Ｌ／Ｂ、Fr以及C（片体相对间距)查出标准剩余阻力系数Ｃｒ．⑷通过确定Ｌ／Ｂ、Ｌ／Ｔ、Ｃb的影响系数经过相乘换算得到设计船的剩余阻力系数。

⑸总阻力Ｒｔ＝（１／２）ρＳ（△CF+CF）V2+Rr+Rap(课本3-16)3.8简述船舶运动的力及作用特点？（1）恢复力（矩）类似弹簧的恢复力，水对船的恢复力（矩）其大小与摇荡位移有关而方向恒与位移方向相反，所以恢复力（矩）代表船在静水中作线位移（或角位移）引起的力（矩）。