三体滑行艇船型与阻力性能研究

论文摘要

本课题来自多体船技术国防重点学科实验室基金项目之三体无人滑行艇船型与快速性研究,目的是通过有针对性的在三体无人滑行艇型设计和阻力性能上的研究解决多体无人艇船型选择问题。第一阶段以美国海军最新的反潜作战无人水面艇为切入点,在大量分析船型与性能资料的基础上设计了载重型三体滑行艇的型线,并进行了不同排水量和重心位置的船模阻力试验,展示了其优异性能。通过第一阶段的研究,对三体滑行艇的阻力特点有了初步的了解,明确了槽道对于快速性和纵向稳定性的作用。第二阶段以打破Round Britain比赛记录的高速型三体滑行艇为母型,设计了无压浪条无断阶、有压浪条无断阶、有压浪条三级横断阶、有压浪条一级横断阶、有压浪条二级斜断阶五种不同滑行面形式高速型三体滑行艇型线,通过不同排水量和重心位置的系列船模阻力试验研究三体滑行艇的工作原理与阻力特征。试验结果表明三体滑行艇有别于单体滑行艇具有两个明显的阻力峰,两侧的槽道不仅提高了其速度上限而且改善了高速航行下的姿态,主船体长宽比对水动力性能影响很大,过窄的船宽将使阻力增大。通过在总阻力表达式中加入槽道摩擦阻力项,利用SIT法计算得到的纵倾角和浸湿长度对三体滑行艇的阻力进行了估算,计算结果在一定速度区间内精度符合工程需要。结合MATLAB软件及BP神经网络工具箱的使用,将船模试验结果作为样本对BP神经网络进行训练,并把训练好的BP网络对三体滑行艇阻力进行估算,仿真结果与试验数据之间误差较小,结果令人满意。本文以船模试验为基础对三体滑行艇的船型和阻力性能进行了相关研究,但三体滑行艇在双重介质中运动受力情况复杂,影响阻力性能的船型参数众多,本文所做的工作仍属于三体滑行艇的概念研究设计阶段,为进一步研究三体滑行艇船型与水动力性能积累了一定经验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 国外三体滑行艇研究进展
• 1.2.2 国内三体滑行艇研究进展
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 三体滑行艇的工作原理与特点
• 2.1 三体滑行艇工作原理
• 2.2 三体滑行艇的优点
• 2.2.1 优异的快速性
• 2.2.2 极小的兴波与飞溅
• 2.2.3 出色的稳性与抗沉性
• 2.2.4 良好的耐波性
• 2.3 三体滑行艇同其他船型的比较
• 2.3.1 三体滑行艇同排水式三体船以及M 型船的比较
• 2.3.2 三体滑行艇同其他高性能船的比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 载重型三体滑行艇船型及阻力性能研究
• 3.1 载重型三体滑行艇船型设计
• 3.2 载重型三体滑行艇阻力船模试验
• 3.2.1 船模基本情况
• 3.2.2 试验方案
• 3.2.3 试验结果及分析
• 3.2.4 结论
• 3.3 本章小结
• 第4章 高速型三体滑行艇船型及阻力性能研究
• 4.1 高速型三体滑行艇船型设计
• 4.2 高速型三体滑行艇阻力船模试验
• 4.2.1 船模基本情况
• 4.2.2 试验方案
• 4.2.3 试验结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 三体滑行艇阻力估算方法探索
• 5.1 三体滑行艇阻力估算的难点
• 5.2 利用SIT 法估算三体滑行艇阻力
• 5.2.1 SIT 法计算模型
• 5.2.2 空气阻力
• 5.2.3 槽道摩擦阻力
• 5.2.4 总阻力
• 5.2.5 实例计算及其分析
• 5.3 利用BP 神经网络估算三体滑行艇阻力
• 5.3.1 BP 神经网络的基本模型
• 5.3.2 BP 学习算法步骤
• 5.3.3 训练BP 网络进行阻力估算
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录