波浪自适应救助船耐波性研究

摘要

随着海洋强国战略的实施，我国的海上活动日益增多，这对我国的海上人命、财产的救助和保障能力提出了更高的要求和新的挑战。我国现有的救助船舶均为大型救助船，缺乏高性能的小型救助船进行近海救助。因此，研发了一种具有波浪自适应功能的高性能救助船。本文对此波浪自适应救助船的耐波性进行了研究。
　　本文所研究的波浪自适应救助船是参考穿浪双体船进行设计的，因此，本文以穿浪双体船的耐波性研究为切入点，对耐波性理论进行了研究，给出了穿浪双体船的运动方程，在此基础上提出了波浪自适应救助船的垂向运动方程，并介绍了水动力系数的计算方法和谱分析方法。
　　在SolidWorks软件中进行建模后，使用Hydrostar软件进行了水动力计算，得到方程中的水动力系数，最后在Matlab软件中对波浪自适应救助船的耐波性进行了仿真，发现随着减震系统中弹簧刚度和阻尼系数的减小，减震系统的效果越好。
　　对波浪自适应救助船的初代样机进行了耐波性试验，安装了数据采集与存储设备，对不同弹簧刚度和阻尼系数下的船的耐波性进行了试验，验证了仿真结果正确，通过在不同波浪条件下进行试验，发现随着波浪条件的增加，该船具有更好的耐波性。
　　通过试验，发现波浪自适应救助船的初代样机存在浮筒排水量太小、主尺度设计不合理、减震效果不明显的缺陷，针对存在的问题，对波浪自适应救助船初代样机进行了船型优化，对主尺度系数进行了重新计算与设计，并将优化设计后的船型与初代样机的耐波性进行了对比，验证了优化的效果。重新选择了减震装置，并对减震机构进行了重新设计。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．1．1 中国救捞现状

1．1．2 波浪自适应救助船介绍

1．1．3 耐波性研究的必要性

1．2 波浪自适应船国内外研究现状

1．2．1 模块化波浪自适应船

1．2．2 多船体船舶

1．2．3 国内研究现状

1．3 船舶耐波性

1．3．1 耐波性理论研究

1．3．2 耐波性试验研究

1．4 本文主要研究内容

第2章 耐波性理论第

2．1 穿浪双体船在波浪中的运动方程

2．1．1 坐标系

2．1．2 运动方程

2．1．3 频率响应函数

2．2 波浪自适应救助船的运动方程

2．2．1 受力分析

2．1．2 垂向运动方程组

2．3 运动方程中系数的计算

2．3．1 三维势流理论

2．3．2 速度势数值计算

2．4 船舶在不规则波中的摇荡运动

2．4．1 海浪谱

2．4．2 谱分析

2．5 本章小结

第3章 波浪自适应救助船建模与仿真

3．1 仿真程序验证

3．1．1 浮筒建模

3．1．2 Hydrostar软件介绍及水动力计算

3．1．3 验证结果

3．2 波浪自适应救助船耐波性仿真

3．2．1 弹簧刚度对耐波性的影响

3．2．2 阻尼系数对耐波性的影响

3．2．3 主船体载荷质量对耐波性的影响

3．3 本章小结

第4章 耐波性试验

4．1 试验水池与试验设备

4．1．1 试验水池

4．1．2 实验设备

4．2 气弹簧与阻尼器特性测试

4．3 波浪自适应救助船在波浪上的运动

4．3．1 试验数据处理

4．3．2 弹簧刚度和阻尼系数对波浪自适应救助船耐波性的影响

4．3．3 小浪模式下的运动

4．3．4 中浪模式下的运动

4．3．5 大浪模式下的运动

4．4 波浪自适应救助船耐波性评估

4．4．1 船舶耐波性衡准

4．4．2 耐波性评估

4．5 本章小结

第5章 波浪自适应救助船性能改进

5．1 船型优化

5．1．1 穿浪双体船主尺度系数对性能的影响

5．1．2 新船型设计

5．1．3 优化设计验证

5．2 减震系统结构的改进

5．2．1 减震器的选择

5．2．2 减震系统结构设计

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

附录

攻读硕士期间公开发表论文

致谢