先进船型与船体结构设计技术综述

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船舶技术的最新进展探索船舶工程和设计的创新

船舶技术的最新进展探索船舶工程和设计的创新

船舶技术的最新进展探索船舶工程和设计的创新船舶技术的最新进展:探索船舶工程和设计的创新近年来,船舶技术在工程和设计方面取得了巨大的进步和创新。

随着科技的不断发展,船舶工程师和设计师们正在不断探索新的技术和理念,以提高船舶的性能、安全和可持续性。

本文将探讨船舶技术的最新进展,包括先进的船舶结构设计、绿色航运技术和智能船舶系统。

一、先进的船舶结构设计先进的船舶结构设计是提高船舶性能和安全性的关键。

传统的船舶结构常常存在重量过大、结构强度不足等问题,而新的船舶结构设计则采用轻量化和高强度材料,以减少船舶自重并提高结构强度。

例如,一些先进的钢铝合金材料和复合材料被广泛应用于船体结构,使船舶在满足强度要求的同时具有更轻的重量。

此外,使用先进的数值模拟技术也成为了船舶结构设计的重要工具。

通过对船舶的力学性能进行精确分析和优化设计,可以提高船舶的安全性和稳定性。

例如,通过计算流体力学(CFD)仿真可以更准确地评估船舶的阻力和流场,从而优化船体形状和船底设计,减少阻力和波浪干扰,提高船舶的航行性能。

二、绿色航运技术随着环境问题的日益突出,绿色航运技术成为了船舶工程和设计的重要发展方向。

为了减少船舶对环境的不良影响,各种绿色航运技术被广泛研究和应用。

首先是清洁能源的应用。

电力驱动技术、氢燃料电池技术和液化天然气(LNG)技术等清洁能源技术正在被用于替代传统的燃油推进系统,从而降低船舶排放物的排放量。

特别是液化天然气技术,其在船舶燃料方面被广泛认可,因为LNG燃料燃烧几乎不产生二氧化硫和颗粒物,同时还可以减少氮氧化物和温室气体的排放。

其次是节能技术的应用。

节能技术包括船体阻力减少、能源回收和船舶航行优化等方面。

通过采用先进的船体形状设计、减阻涂料技术和能源回收系统等措施,可以显著降低船舶的能耗和排放。

三、智能船舶系统随着人工智能和物联网技术的快速发展,智能船舶系统成为了新的研究热点。

智能船舶系统利用传感器、数据分析和自动控制等技术,实现船舶运营的智能化和自动化。

船舶建造中的船体设计与结构分析研究

船舶建造中的船体设计与结构分析研究

船舶建造中的船体设计与结构分析研究船舶建造一直以来都是航海事业的重要组成部分,船体是船舶的主体结构,因此船体设计与结构分析研究就显得尤为重要。

船体是贯穿整个船身的主干部件,负责支撑甲板、存储货物、提供浮力,也是船载能力的关键。

本文将一步一步地从船体设计到结构分析,深入探讨船舶建造中的关键因素。

船体设计船体设计是船舶建造的第一步,也是船舶建造的一个重要环节。

船体设计主要包括船体主要尺寸的确定和船型设计,其中尺寸的确定包括长宽高比、型线曲率半径以及各个局部尺寸。

而船型设计包括船型轮廓、线型、型面、压力分布等。

船体设计需要结合船舶的使用需求和航线特点,选择合适的设计方案,同时考虑船体的经济性和安全性。

船体设计的目的是使船舶以最少的物力和时间完成任务,并保证安全、经济和舒适。

为确保船体设计的合理性,需要根据船舶用途和航行环境确定各个船型参数,主要包括船宽比、船长宽比、吃水和型态等参数。

在设计船体时,需要考虑船舶的稳性、速度、载重量、空间利用率等因素,并通过流体动力学模拟验证设计方案的优劣。

船体结构分析船体结构分析是指船体各部分结构的强度、刚度、刚性和稳定性分析,包括船舶配重、应力分析、强度计算等。

在船体结构分析中,需要考虑材料的强度和刚度等指标,根据实际情况设计船体结构和钢材配重,并根据船身的形状、尺寸和浸水严重程度计算各个部位的力学参数,如弯曲应力、扭转应力、拉伸和压缩等。

船体结构分析是船体设计的基础,其重要性不亚于船体设计本身。

合理的船体结构设计能保证船体在恶劣环境中具有足够的刚度和强度,使船舶在海上行驶更加安全、稳定。

而优秀的结构分析能保证钢材的使用效率和合理的船体重量分布,降低造船成本。

结构分析方法包括数学模型和物理模型两种。

其中,数学模型利用有限元分析技术,将船体结构分成若干个有限部分,采用力学分析方法,求解各个结构部分的刚度、强度和动态特性。

而物理模型则是将实际大小的船体缩小成比例模型,通过船舶模型试验,得出船体的流场、水动力和结构特性,为数学模型的优化提供依据。

船体结构设计方式的分析与阐述

船体结构设计方式的分析与阐述

船体结构设计方式的分析与阐述摘要:船体结构设计过程中,细节的处理往往决定了船体工程的总体质量,甚至,细节的处理直接决定了船体的使用寿命。

每一个设计和建造当中的细节都直接影响着船舶制造的工作效率、船体结构的强度乃至船舶的质量。

因此,注重船舶制造工程当中的细节,细致而全面的考量船体结构设计与制造当中的细节问题,不断完善这些细节问题的处理方式,是船体结构设计与建造从业者顺利展开工作的基础,只有确保细节得到科学合理的处理,才能为船体整体结构的建造和预组装奠定良好的基础,从而保证船舶的质量和使用寿命,真正提升船体结构设计与建造的水平。

关键词:船体结构;结构设计;设计方式1船体结构设计理念建立合理的、科学的船体结构设计理念,能够更好地促进船体结构设计工作开展,对整个船舶设计和建造过程工作质量的提升和优化起到重要的促进作用。

从结构内容分析来看,其主要需要从以下几个方面展开。

首先,需要对船体建造的总工作量予以充分认识。

船体结构设计占据整个船舶建造总工程量的三分之一,并且其融合了更多的综合性工作,所涉及的专业内容也更为广泛。

其次,船体结构中的施工内容也必须予以充分而详尽的考虑,需要就其施工条件予以确认,并结合实际情况而制定出最佳的造船方案,同时还需要绘制出相应的图纸。

另一方面还需要注重与管理人员的沟通和协调,强化整个工作的系统性。

总而言之,船体结构设计需要从宏观方面予以综合考虑,让整个设计过程更为顺利。

2船体结构设计方式分析2.1明确船体结构设计要求在船体的设计过程中,安全性处于基础地位,船舶结构设计应当与相关力学条件符合。

运用实际的航海定律,充分考虑水文与天气因素所造成的影响,使船体结构的强度能够满足要求,在设计船体外部形态的过程中,应当满足航行动力的相关要求。

为了保证设计工作的科学性与合理性,应当做好相关经验的积累与总结工作,运用科学的方式方法进行构思与计算。

结构安全的具体要求实际上就是建造技术水平必须要满足设计条件,建造过程中必须考虑设计选取的材料的实际性能。

船舶船型与性能优化技术的船体结构与材料优化

船舶船型与性能优化技术的船体结构与材料优化

船舶船型与性能优化技术的船体结构与材料优化随着制造技术和设计意识的不断提高,船舶船型与性能优化技术也随之不断发展。

现代科技的发展为船舶船型的设计和性能的优化带来了前所未有的机遇和挑战。

如何通过船体结构与材料的优化,来提高船舶的安全性、降低能耗、增加运载能力、提高航速,这一直是船舶设计领域中的热门话题。

一、船体结构优化船体结构在船舶设计中占据着重要的地位,可分为船首、船身和船尾三部分。

在船体结构的设计优化中,我们可以从以下方面进行考虑:1.形状设计优化船体的各部分的设计对性能的影响有所不同,在船头和船尾的设计中,应考虑流水线的顺畅性和压力的减小。

在船身设计中则应注重力学效应,以便减小阻力并提高速度。

2.加强结构设计船体加强结构的设计和优化主要是为了增强船体的抗风浪和抗撞击能力,提高船体的稳定性,同时也应该考虑节约材料的目标。

3.结构细化设计船体结构细化的设计在船体整体建造中起着重要的作用, 因为船体尺寸越大,航速越快,船体底肚的结构就越复杂,细化结构的设计也就越加紧迫。

二、船舶材料优化船舶的结构和材料也是整个船舶性能的关键所在,在材料的选择上,我们需要考虑船舶的特性、使用环境和船舶设计的要求,具体分为以下几点:1.钢材的选择船体结构钢的选择并不是越强度越高越好,还需要考虑到耐腐蚀性、焊接性、安全性等因素。

对于一些耐腐蚀性能好,价格适中的钢材,应首选。

2.复合材料的应用现代船舶建造中,不同种类的复合材料得到了广泛应用,它们性能先进,可以根据船型需求定制,例如可针对船体所处环境的不同,选用适当的复合材料来提高船体的抗风浪和抗撞击能力。

3.化学品对船体的驾驶对于生产化学品的船舶,应加强对材料和设计的考虑和研究。

例如在油轮中,应选择耐腐蚀、强韧性好的钢材,以保证船体安全驾驶。

三、性能优化船舶的性能优化是船舶设计的一个重要方面。

在性能优化中,我们可以从以下几个方面进行考虑:1.降低阻力在船舶的设计中,减小水阻力是优化性能的关键。

船舶行业的船舶设计创新提升航行效率与舒适性

船舶行业的船舶设计创新提升航行效率与舒适性

船舶行业的船舶设计创新提升航行效率与舒适性船舶设计是船舶行业的核心之一,它直接关系到船舶的性能、效率和舒适性。

随着船舶工程技术的不断发展,船舶设计也在不断创新,以提升航行效率与舒适性。

本文将就船舶设计的创新在提升航行效率与舒适性方面的应用进行论述。

一、新型船体设计新型船体设计是船舶设计创新的关键领域之一。

传统的船体设计通常以尺寸和形状为主要考虑因素,而现代船体设计则更注重流体力学和材料科学的应用。

通过采用先进的流体力学理论和模拟技术,设计师可以优化船体的流线型,降低水阻,减少摩擦阻力,提高航行效率。

同时,通过选用轻量且高强度的新材料,船舶的结构强度可以得到提升,从而降低船体重量,进一步提高航行效率。

二、先进推进系统推进系统是船舶行驶的核心部件,其性能的提升直接影响船舶的航行效率。

在船舶设计创新中,先进的推进系统得到了广泛应用。

例如,传统的螺旋桨推进系统可以被优化为可调节螺旋桨推进系统,通过调整螺旋桨的叶片角度,可以实现船舶在不同航速下的最佳效率。

此外,一些新型的推进系统如水喷推进系统和气体涡轮推进系统也得到了应用,它们通过改变推进方式和效果,进一步提高了船舶的航行效率和舒适性。

三、智能控制系统智能控制系统是船舶设计创新中的另一个重要领域。

通过应用先进的计算机技术和传感器技术,设计师可以实现对船舶各个系统的智能控制和管理。

例如,通过集成导航系统、动力系统和舒适性系统,可以实现对船舶行驶参数的自动调整和优化,提高航行效率和舒适性。

此外,智能控制系统还可以实现对船舶各种状态的实时监测和预测分析,及时发现和解决潜在问题,提高航行安全性。

四、舒适性设计除了航行效率的提升,舒适性也是船舶设计创新的重要考虑因素之一。

通过采用先进的船舶室内设计和无振动、无噪声的船舶结构设计,可以提供更加舒适的航行环境。

例如,船舶的船体结构可以采用抗振动材料,减少船舶在航行中的振动,提高乘客和船员的舒适感。

同时,船舶的内部空间布局可以根据人体工程学原理进行设计,合理利用空间,提供更为宽敞和舒适的乘坐环境。

船型和总体设计简介

船型和总体设计简介

船型和总体设计简介目录前言一、船型(一)分类标准(二)各种运输船舶简介1.油船2.散货船3.集装箱船4.多用途船5.滚装船6.客滚船、车客渡船7.客船、客货船8.豪华型旅游船9.液化石油气体船(LPG)10.液化天然气体船(LNG)及压缩天然气体船(CNG)11.化学品船12.浮式生产储油船FPSO二、船舶总体设计(一)概述1.船舶设计特点2.船东要求3.设计阶段划分(二)总体设计工作考虑要点1.主尺度及系数的选择,排水量和重量的平衡2.船体型线设计3.船舶总布置4.主要性能计算5.主要技术规格书的编制6.国际标准、公约规则简介船型和总体设计简介前言改革开放以来,通过技术引进、消化吸收和自主开发,我国船舶工业取得了飞速的发展,中国的造船总产量已连续十年居世界第三位,2003年中国造船产量达到560万载重吨,占世界总量的10.3%。

船舶工业已成为我国机电产品出口的支柱产业和少数几个具有国际竞争力的产业之一。

新一届党和国家领导人对船舶工业的发展寄予希望,2003年已有多位国家领导人多次对船舶工业的发展予以批示,明确提出了在2015年前后要把中国建设成为世界第一造船大国的宏伟目标。

这就意味着至2015年前后,中国的造船产量要占世界造船份额的30%以上,年产量需达到2000万载重吨以上。

这样从现在起至2015年前后,造船的年产量的增长幅度要达到14~15%,这与国家的总目标的提升速度(每年约7%)有一个较大的提高,这就要求中国的船舶工业在2015年之前必需实现一个跨越式的发展。

第一造船大国目标的实现,还有很长的路要走,也是船舶工业当前最紧迫的任务。

在向第一造船大国的发展过程中,必需逐步推进产品结构调整,增强高新船舶开发设计和建造,努力实现产业升级,但同时我们又必需处理好发展高新技术船舶与发展常规普通船舶的关系,重点放在三大主力船型上。

按英国劳氏船级社统计,三大主力船型在世界造船产量中的比例高达90%。

我国船厂只有通过大批量建造这种船型,我国的造船产量才能大幅度提高,但为了提升船舶工业科技创新能力又必需注意开发高新技术船型(以往也习惯地称高技术高附加值船型,简称“双高”船型)。

现代船舶设计与制造技术综述

现代船舶设计与制造技术综述

现代船舶设计与制造技术综述船舶设计与制造是物质文明发展的重要标志之一。

随着人们对船舶性能、结构、安全等方面要求的提高,现代船舶设计与制造技术不断发展,逐步向精细化、智能化、绿色化方向迈进。

本文将对现代船舶设计与制造技术进行综述。

一、船舶设计技术船舶的设计是船舶制造的基础,它的好坏关系到船舶的性能、安全、使用寿命等方面,因此船舶设计技术的发展十分重要。

现代船舶设计技术主要包括船型设计、力学分析、流体力学模拟、人工智能等方面。

1. 船型设计船型设计是船舶设计的核心内容之一,船型设计的好坏直接关系到船舶的运行性能、节能性、抗波性等方面。

现代船型设计主要采用计算机辅助设计(CAD)技术和流体力学模拟(CFD)技术,对船型进行修改和优化,以满足不同的使用需求。

2. 力学分析船舶的力学性能是船舶安全和性能的重要保证。

力学分析是对船舶载荷、强度、振动等方面进行分析和计算,以保证船舶在不同的海况和工作状态下的安全和稳定性。

现代力学分析技术主要包括有限元分析(FEA)、结构静力分析、船舶振动分析等方面。

3. 流体力学模拟流体力学模拟技术是现代船舶设计和研发的重要工具之一,它可以模拟船舶在不同水域和工况下的流体力学特性,以优化船型设计和提高船舶的性能。

流体力学模拟技术包括数值模拟、物理模拟等方法,其中数值模拟主要是采用计算流体力学(CFD)技术。

4. 人工智能人工智能技术在现代船舶设计中的应用越来越广泛,包括模式识别、自动控制、智能算法等方面,可以大大提高船舶设计的效率和准确度。

例如,智能优化算法可以为船舶设计提供最优方案,智能控制系统可以提高船舶的自主性和安全性。

二、船舶制造技术现代船舶制造技术主要包括船体建造、装备安装和成品加工等方面。

随着科技进步和工业化水平的提高,船舶制造技术得到了快速的发展和完善。

1. 先进材料应用船舶制造中的材料选择对船舶性能和质量有着至关重要的影响。

现代船舶制造技术采用的先进材料包括碳纤维、复合材料、高强度钢等,它们具有更好的性能和质量,并可以大大减轻船体重量和提高船舶的耐久性。

船舶船体结构设计的最新趋势与优化方案

船舶船体结构设计的最新趋势与优化方案

船舶船体结构设计的最新趋势与优化方案近年来,船舶船体结构设计一直受到广泛关注。

随着科技的发展和需求的变化,船舶船体设计不断迎接新的挑战,并不断优化方案。

本文将介绍船舶船体结构设计的最新趋势,并提出一些优化方案。

1. 轻量化设计轻量化设计是当前船舶船体结构设计的重要趋势之一。

通过采用新材料和新技术,减少船体自重可以提高船舶的载重能力和燃油效率。

例如,船舶船体可以采用高强度钢材代替传统材料,或者采用复合材料来替代部分船体结构。

同时,借助先进的结构分析和仿真软件,可以更准确地评估结构的强度和刚度,进一步减少结构重量。

2. 多功能化设计多功能化设计是船舶船体结构设计的另一个重要趋势。

为了适应不同的运输需求和市场需求,船舶的船体结构需要具备灵活性和多功能性。

例如,船舶可以设计成能够适应不同货物类型和尺寸的货舱结构,以提高运输效率。

同时,船舶船体的设计也需要考虑到未来的可持续性需求,例如安装绿色能源装置或水净化设备等。

3. 数字化设计与优化随着数字化技术的发展,船舶船体结构设计也逐渐实现数字化设计与优化。

通过使用CAD(计算机辅助设计)和CAM(计算机辅助制造)等软件工具,设计师可以更快速、精确地绘制船舶的船体结构。

此外,借助模拟和优化软件,可以对不同结构方案进行仿真和评估,以找到最优解。

数字化设计与优化可以大大提高设计效率和准确性。

4. 抗风浪设计船舶航行过程中会遇到不同的气候和海况,如强风和大浪等。

因此,船舶船体结构的抗风浪设计也成为当前的研究热点之一。

通过合理设计船体的形状和结构,可以提高船舶的稳定性和航行性能,降低遇到恶劣气候时的风险。

例如,采用反凸船型、增加船体防浪板、改造船体船首等措施,都可以改善船舶的抗风浪能力。

5. 环保设计在当前环境保护和气候变化的背景下,船舶船体结构的环保设计也备受关注。

船舶的运输和航行过程中会排放废气和废水,这对海洋生态环境造成一定的污染。

因此,船舶船体结构设计需要考虑减少污染物排放的措施。

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先进船型与船体结构设计技术1 概述1.1船型与船体结构设计技术的概念与内涵船型,通常指船舶的类型,按不同的分类标准可以划分为许多种不同的船型。

例如按载货方式可分为散货船、油船、集装箱船,其中散货船又有灵便型、巴拿马型、超巴拿马型、好望角型等系列;按航行姿态可分为排水量船、滑行艇、水翼船、气垫船、地效翼船等;按推进器型式可分为螺旋桨推进船、喷水推进船、明轮船等;按动力装置种类可分为柴油机推进船、电力推进船、燃气动力装置船、核动力装置船等。

船体结构设计是在满足船舶总体设计的要求下,解决船体结构的形式、构件的尺度与连接等设计问题,保证船体具有恰当的强度和良好的技术经济性能。

船体结构设计应考虑以下几方面:1)安全性,结构设计应保证船舶在各种外力作用下,具有一定的强度和防振性能。

2)适用性,结构的布置与构件尺度的选用应符合营运的要求。

3)整体性,结构设计必须与船舶性能、轮机、没备、电气及通风等设计密切配合,确保船舶在各个方面都具有良好的工作性能。

4)工艺性,结构形式与连接形式的选择应便于施工,选用结构材料应适当减少规格,根据船厂的设备情况和生产组织管理等特点,采用先进、高效、经济的工艺措施。

5)经济性,考虑上述方面条件下,力求减少结构的重量,材料选用恰当,使船舶具有更好的经济性能。

1.2 重要性在国防工业领域,采用新的结构形式、新材料、新型推进方式等新技术开发先进船型,是改善海军舰船总体性能、提高作战效率的重要手段。

近十几年来,随着科技的进步,海军对舰船的航行性能、隐身性能、负载能力等要求不断提高;在对近海作战能力的不断重视下,舰船在浅水海域作战需要小吃水,为安装模块化装备需要宽大甲板面积,快速航渡需要高航速。

常规单体船型虽然推进效率较高、超载能力强、船体结构简单、维修方便、造价低,但已较难在耐波性、快速性方面作大幅度改进。

应用新技术研究开发新船型,成为军事大国提高国防工业和海军作战水平的重要途径之一。

新的船型开发离不开先进的船体结构设计技术。

船型研发周期长、成本高、舰船使用期长、环境和载荷恶劣,在其使用期内可能遭遇到多种随机事故或战斗伤害,损害一旦发生,将对结构产生不利影响,导致整个船体结构失去工作或战斗能力,也造成很大的经济损失。

因此,要求船体结构设计技术不断进步、领先,船体线型最优化、构件尺寸合理,工况和承载能力计算和校核精确,以支撑先进可靠的船型开发。

2 国外研究现状船型与船体结构设计技术在国防工业领域的研究和发展突出体现在海军舰艇的需求不断升级,促使一些先进船型的开发、试验和发展,对船舶设计技术的要求也不断提高。

多体船型主要有双体船、三体船、四体船和五体船等,同单体船相比,多体船具有更加优越的浮性和稳性、耐波性、机动性和隐身性,能够大量装载,抗打击能力强,在民用和军用领域得到了广泛的应用,其各船型也是各军事大国研究的热点。

小水线面双体船(SWATH)、穿浪双体船是高性能船舶中发展较快、趋于成熟的船型。

美国多年来一直大力开发小水线面双体船,在小水线面双体船的线型、流体、结构、耐波性、操纵性等基础理论与研究试验方面取得了一系列成果,并拥有相当的技术储备。

自1973年到21世纪初,美国开发了“卡玛利诺”号、“海影”号、“胜利”号、“搜索”号、“海刀锋”号和“无瑕”号等6型小水线面双体船型的水声监听船、试验船等。

2005年,法国研制出一种SWATH型近海巡逻舰,该舰排水量2000吨,采用全电力推进系统,航速12节时续航力达5000海里,并可在6级海况下正常作业。

澳大利亚INCAT公司租借给美海军的Incat 050型“联合探险”号、Incat 060型“矛头”号,以及Incat 061型等穿浪双体高速船舶用于进行系列试验、评估及操作使用。

英国海军2000年建成下水的“海神”号三体试验舰在美海军的资助下进行了耐波性、直升机起降补给、结构、海上作战等试验。

该船总长95米,水线长90米,船宽20米,吃水3米,排水量1035吨,柴油电力推进,最大航速20节。

美国“濒海作战舰”中的LCS 2型“独立”号三体船于2009年7月开始海试,是世界上第一艘多体船型的战斗舰。

“独立号“为铝质结构,长127米,排水量2784吨,航速43节,舰首尖细、舰身和舰尾宽阔。

美国洛克希德·马丁公司设计的Slice四体船型的潜体采用球鼻艏和尖锥艉形,前双下体间距小于后双下体,又都采用短支柱,有利于高速航星和保持高耐波性;前后四下体的线型和重量分配均采用优化设计,使其避开兴波阻力曲线峰点,以减少兴波阻力,提高推进效率和航速、改善运动姿态。

五体船作为20世纪90年代后期在英国诞生的一种船型概念,比三体船具有更小的高速力和更高的破舱稳性,目前其研发工作仍然仅局限于英国、挪威、西班牙等少数国家,英国BMT公司提出了五体护卫舰和五体海运船概念,挪威船舶设计研究所也对五体船模型进行过水池试验。

地效翼船、气垫船及其他新概念船型等高性能舰船也为各军事大国海军研究所关注。

2012年1月,俄罗斯联邦边防局称其正在北部城市彼得罗扎沃茨克建立一个地效翼船生产中心,生产猎户座-20地效翼船,以更好保卫其领海。

德国也研制了X系列、乔格系列、TAⅧ系列、HW20等地效翼船,发展方向更趋向于民用化、小型化和实用化。

伊朗国防部2010年9月公开信念2型地效翼船的照片,称该型地效翼船对雷达具有隐身能力。

2012年2月,韩国地效翼船重工建造的韩国首艘50客位地效翼WSH-500进行了首次离水试验并获得成功。

军用气垫船的研究、使用上领先进的国家主要有美国、俄罗斯、英国等军事强国。

如美军的LCAC 全垫升气垫登陆船,舰船设计科学,通用性、经济性和可维修性强,装载容量大,有效载重比率高。

LCAC载重60吨,满载时速度超过40节,续航距离可达300英里,能越过四呎以下的障碍物。

前苏联早在20世纪70年代初期开始用气垫船装备其部队,经过长时间的研发,前苏联先后成功研制了“欧洲野牛”级、“鹞”级、“鹅”级、“鹳”级和“暴风”级等不少颇具特色的气垫船。

其较为典型的“欧洲野牛”级总重量高达3700吨,最高航速60节,最大运载负荷130吨,是迄今为止世界上最大的全垫升气垫登陆艇。

英国国防部投资800万英镑与奎奈蒂克公司开发PACSCAT(局部气垫支撑双体船)的创新方案示范艇,该艇于2008年在英国皇家海军两栖试验训练基地下水并进行一系列的试验。

该艇在载重55吨,在0~2级海况下航速25节,3~4级海况下航速14节。

德国的IMAA公司联合德国战舰设计署共同设计出一艘长为110米,航速可达50节的局部气垫双体船濒海战斗舰。

美国海军试验艇“短剑”号采用了双M船型。

M船型由M船舶公司开发,包括中央主船体和两侧围壁三部分,主船体与侧体之间为空气通道。

高速航行时,通道中流动的空气可产生升力,将船体抬升,减少舰艇尾迹,实现快速平稳航行;船体采用碳纤维复合材料建造,外形经过优化,舰艇的雷达波、红外和磁信号特征很低。

各种船型的开发离不开先进的船舶设计技术,CAX、CFD技术、虚拟仿真技术和数字控制加工技术等“数字化船舶设计”技术是现代造船技术的核心和基础。

美国“海狼”号攻击型核潜艇是世界上第一艘运用数字化技术全部采用模块化设计和建造的核潜艇。

2003年4月,美国Intergraph公司宣布完成了LPD-17两栖船坞运输舰计划综合产品数据环境的开发。

日本三菱重工在引进Tribon公司船舶自动化设计系统的同时,又引进并开发了MATES系统。

IHI联合造船开发了名为“紫阳花”的设计信息自动化系统。

三井造船开发了MACISS设计自动化系统。

川崎造船在Tribon系统的基础上,开发了新的智能化的K-KARDS自动化设计系统,该系统充分利用知识库,建立Inference Engine系统,几乎全部设计结果都能以立体图形显示,信息变换更快更直觉。

2 先进船型和船体结构设计的发展趋势近年来世界经济高速发展,整体上船舶正大型化、高速化、自动化和专用化的方向发展,而在国防工业领域,关注更多、发展更快的则是高性能船舶,其发展趋势呈现如下特点:(1)单体船变形化,植入一些新的船型特征及新技术成果以改善单体船的性能成为未来军用单体船发展的趋势。

例如美国海军“自由”号近海战斗舰采用“海刃”半滑行单体船型,通用动力公司为近海战斗舰开发的反潜无人艇采用了空压隧道式单体船型(ETM),荷兰达门公司开发了“斧刃”船首单体船,法国DCNS公司在2010年欧洲海军展上推出Advansea全电力单体舰等。

(2)多体船及其复合船型是当前开发的重点。

科研实践说明多体船在波性、快速性、甲板面积、舱室容积、隐蔽性等方面较单体船型有优势,但多体船型尚需在结构稳定性、使用可靠方便性、经济合理性、材料选用等方面不断改进,才能真正在军用舰艇中发挥理想效用。

(3)地效翼船、气垫船、水翼艇等非排水量船型关键技术亟待突破。

因其气动布局、结构等设计、材料选取中需要综合考虑水、气两方面的环境因素,以确保其气/水两相流环境的适应性;波浪的喷溅、撞击,使船体的姿态和运动要素受到影响,结构强度及防腐要求较高;此外,动力选择也是一项不容忽视的关键技术难点。

未来发展和应用与这些技术的发展进步息息相关。

(4)复合材料在船型开发中应用日趋广泛。

随着船艇功能要求提高,传统的建造材料已经无法满足功能和线型要求。

相比之下,复合材料无论从强度上、重量上、耐腐蚀上、隔音防振上等方面均占有优势,未来船型开发和船体结构设计中,新型复合材料的应用将发挥重要作用。

(5)船型和船体结构设计过程趋于数字化、信息化、模块化、绿色化。

随现代信息技术已渗透到船舶企业的经营、开发、设计、制造、管理的各个方面和领域,各项先进技术的发展已与数字化、网络化、智能化技术密不可分,随着对环境保护意识的不断加强,船舶设计和制造过程也将趋于模块化、绿色化,以达到节约能源、环境友好的需求。

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