翼滑艇水动力特性实验研究模板.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。翼滑艇水动力特性实验研究陈淑玲,杨松林(江苏科技大学,船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,21)摘要:本文选择具有浅V滑行面及T型水翼11.8m翼滑艇进行船模实验研究。选择两个不同的初始安装角(-1.5º及0º),分别进行拖曳实验,对实验结果进行综合分析比较,得到了该型翼滑艇阻力性能的有关结果、纵倾状态随航速的变化情况以及不同水翼安装角对阻力性能的影响。实验表明该船型在高速阶段阻力性能优于尺度相近的滑行艇,水翼设计符合要求。实验结果可应用于实船的设计。关键词:翼滑艇;阻力;拖曳实验中图分类号:U661.3文献标识码:A0引言翼滑艇又称单水翼滑行艇,是水翼艇与滑行艇相结合的产物,可广泛应用于内河、湖泊、港湾等风浪较小的水域[1]。前苏联曾经开展过一型单水翼滑行艇的研究并制造出实船进行实验,发现该型快艇在海洋中适航性能较差,就没有继续进行研究。中国拥有数量众多的内陆湖泊与河流,在这些区域中,风浪较小,翼滑艇在快速性上表现出一定的优势。与主尺度相近的滑行艇相比,翼滑艇在同等航速下阻力降低约5％～15％。在高性能船(HSV)研究领域,将不同船型进行”杂交”,吸取其不同的特点从而产生新的船型,是一种研究创新的有效手段[2]。翼滑艇在航行状态下,前部水翼承担50％～60％艇重,后部滑行面承担剩余部分,其航行状态亦可看作滑行艇与水翼艇的结合。因此,在对翼滑艇进行水动力分析的时候,往往将两者特性结合起来研究。研究的手段有多种,主要分为理论手段与实验手段两种。文献[3]经过优化的方法,对包括翼滑艇在内的高速单体船进行快速性、操纵性的综合研究。实验方法的研究主要集中于滑行艇等方面,关于翼滑艇阻力性能的实验研究,尚未见到国内相关报道。相比于传统阻力性能实验,本文的创新点在于:①在底部滑行面上设置压力测量点,能够反馈滑行面压力变化情况,以此作为改进滑行面型线设计的重要依据;②水翼角度的调节,利用杠杆结构,具有方便性与可靠性双重特点。文献[4]利用长11.8m滑行艇船体的1:8缩尺船模,进行的一系列裸船体阻力试验中,在底部滑行面上布置大量能够喷水的压力喷头,使底部压力不同位置均达到标准压力。其目的在于使底部压力均一便于与采用CFD(计算流体力学)手段计算结果进行比较。文献[5]就三维滑行平板展开了利用CFD进行计算滑行面压力的研究。没有相关的实验数据进行验证。文献[6]开展了滑行艇实船的实验研究,主要研究内容为垂向运动速度及加速度,研究思路是从运动响应角度分析滑行艇的水动力性能,而没有对影响其性能的具体水动力因素进行分析。对11.8m长具有T型水翼与浅V型滑行面翼滑艇开展了快速性实验研究,分别就水翼安装角-1.5º与0º进行拖曳阻力试验。所测量的数据包括,不同航速下的拖曳力、首尾导航杆处垂向位置的变化、艇底4个压力测量点压力变化情况,而且能够采用几何的方法,利用首尾导航杆处垂向位置的变化以及模型的型线图,测量与计算出航行纵倾、船体下沉和船体浸湿面积。1船模与拖曳布置1.1模型主尺度文中所采用的船型是11.8m翼滑艇的1:10缩尺模型(见图1)。船模采用木夹芯玻璃纤维强化塑料制作。水翼采用铝板磨制,其框架采用不锈钢制作。在实验过程中,模型上甲板边缘安装有防止飞溅水的竖直挡板,高度为80mm。该挡板在实验中同时起到模拟上层建筑的作用。图1模型肋骨型线Fig.1Riblinesofmodel艇体为浅V型滑行艇艇型。其主尺度为d=0.5m,L=11.8m,B=3.2m,Δ=11.46t。水翼的几何特性选取如下:水翼剖面为弓形,弦长b=500mm,水翼展长L=3900mm,平均拱度C=0.06,浸深h=0.5m。水翼安装纵向位置为距离船首20％船长处。由于翼滑艇对于压载状态十分敏感,因此首先对模型进行排水量及重心纵向位置的测量。模型空重M0=6.2kg,压载为5.0kg。重心纵向位置为距离尾封板445mm。1.2测量方式及其装置需要测量的参数包括船模在相应拖曳速度点下的阻力、对应的首尾垂向位置以及4个压力测量点的压力数值。首尾垂向位置采用直线位移传感器测量,其问距126cm。主要经过三角函数等几何方法计算纵倾以及重心垂向位置的变化。1.3拖曳速度点的选取拖曳速度点的选择,需要包含设计速度并适当超越,需要体现阻力曲线的变化情况一。考虑到模型与实船之问的缩尺比为1:10,选择如下:1)Vs=50km／h与Vs=55km／h,及在拖车最大拖曳速度取3个速度点;2)Fr=0.3与Fr=0.5分别取2个速度点;3)Fr=0.3与Fr=0.5之间取1个速度点,Fr=0.5与V=55km／h之间取1个速度点;其余速度点在Fr<0.3时取。根据Frs=Frm,计算出所需的拖曳速度,即所需要的9个速度点。利用傅汝德相似能够