龍骨帆船完整穩(wěn)性研究及應(yīng)用.pdf

1、帆船穩(wěn)性是指船受到外力作用時(shí)，船體產(chǎn)生縱傾和橫傾后，恢復(fù)傾側(cè)的能力，是帆船航行的基本保障和帆船檢驗(yàn)的主要內(nèi)容，也是帆船設(shè)計(jì)和使用人員最為關(guān)注的問(wèn)題之一。通常船舶穩(wěn)性一般僅考慮船舶在靜水中的穩(wěn)性，但實(shí)際航行中，波浪對(duì)穩(wěn)性的影響、船舶航行動(dòng)穩(wěn)性對(duì)安全的影響，兩者不容忽視。對(duì)于龍骨帆船，海上掛帆航行是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，航行姿態(tài)與常規(guī)船舶不同，航行時(shí)通常會(huì)與水面傾斜一定角度，風(fēng)帆受風(fēng)面積大、風(fēng)壓中心高，海上航行的帆船比一般船舶傾覆的安全隱患更大。

2、目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)龍骨帆船穩(wěn)性研究的文獻(xiàn)較少，為了研究龍骨帆船靜水穩(wěn)性、隨浪穩(wěn)性以及航行狀態(tài)下的動(dòng)穩(wěn)性變化規(guī)律，本文以國(guó)內(nèi)某游艇企業(yè)自主開(kāi)發(fā)的一艘龍骨帆船為例，展開(kāi)以下研究工作：
　　1）建立龍骨帆船三維模型，采用可變重量位置變化對(duì)穩(wěn)性影響的計(jì)算方法，基于MAXSURF軟件進(jìn)行龍骨帆船靜水穩(wěn)性計(jì)算，重點(diǎn)研究乘員布局作為荷載位置變化對(duì)龍骨帆船穩(wěn)性的影響規(guī)律，得到乘員布局對(duì)穩(wěn)性影響最大程度分別位于艙內(nèi)客廳、尾部甲板和上層甲板布局。依據(jù)規(guī)范

3、，獲得不同乘員布局下的滿帆作業(yè)的安全操帆風(fēng)速變化范圍為3.8m/s至8.8 m/s，即乘員不同的裝載位置所能滿足規(guī)范達(dá)到的最大操帆風(fēng)速相差近57％。
　　2）基于表面積分法進(jìn)行龍骨帆船隨浪穩(wěn)性研究，分析隨浪中不同的波浪參數(shù)和船波相對(duì)位置對(duì)龍骨帆船完整穩(wěn)性變化的規(guī)律。結(jié)果表明：波浪要素對(duì)龍骨帆船初穩(wěn)性影響較大，其中船中位于隨浪上坡段位置時(shí)的初穩(wěn)性高比靜水平面初穩(wěn)性高減小了近37%。龍骨帆船隨浪波峰與隨浪下坡段位于船中時(shí)大傾角穩(wěn)性會(huì)減

4、小，且發(fā)生在橫傾范圍大于60°下，而對(duì)于龍骨帆船隨浪波谷與隨浪上坡段位于船中時(shí)會(huì)以橫傾角65°左右為界，出現(xiàn)隨浪大傾角穩(wěn)性與靜水穩(wěn)性大小差異呈相反趨勢(shì)。
　　3）基于帆船運(yùn)動(dòng)力學(xué)和VPP理論，運(yùn)用MAXSURF VPP計(jì)算龍骨帆船的航行姿態(tài)，得到帆船航行的航速與傾角范圍。依據(jù)航行姿態(tài)，建立數(shù)值水池，利用CDF數(shù)值模擬龍骨帆船在不同航速且強(qiáng)迫橫傾航行下的航行動(dòng)穩(wěn)性性能。結(jié)果表明：龍骨帆船靜水強(qiáng)迫橫傾10°和20°航行時(shí)，帆船在設(shè)計(jì)航