滑行艇的型線優(yōu)化設(shè)計及性能分析.pdf

1、本課題來源于校內(nèi)基金之智能高速水面無人艇項目，目的是為無人艇設(shè)計一個滿足各項技術(shù)指標的，阻力性能最優(yōu)，又具有良好耐波性的平臺。為了減小技術(shù)風險，應(yīng)用已有的相對成熟的理論方法和經(jīng)驗，作者建議選用滑行艇作為無人艇的平臺。首先，以一條性能優(yōu)良的某邊防巡邏艇作為母型，依照滑行艇的設(shè)計要領(lǐng)，適度改變一些主要特征參數(shù)，如斜升角、重心縱向位置、折角線長等，設(shè)計出兩個艇型方案，并制作了相應(yīng)的模型，進行了一系列不同配置的阻力試驗和兩組相應(yīng)于實艇以巡航速度

2、航行于三級海況下的耐波性試驗。引用了近年來有關(guān)噴濺阻力的研究成果，對SIT阻力估算法進行了修正，用兩條模型的阻力試驗數(shù)據(jù)進行了驗證，表明該方法提高了估算的精度，為艇型優(yōu)化作了數(shù)學準備。提出了一種基于航態(tài)相似的阻力換算方法，與傅魯?shù)聯(lián)Q算法進行實例計算對比，證明該方法是簡單而有效的，同時證明了實艇在兩種不同航速下航行的功率比最小等價于其模型在相應(yīng)速度下的阻力差最小。這為艇型優(yōu)化提供了理論依據(jù)。鑒于項目中規(guī)定的無人艇之最高航速(40節(jié))與巡航

3、速度(25節(jié))差別很大這一要求，本論文提出了這樣一種優(yōu)化思路，在保證能達到最高航速的前提下，盡可能使艇在巡航速度下航行時使主機處于最佳工況下工作(額定功率的70％～80％)，也就是艇在這兩種航速下航行時的功率比最小。依照阻力換算的結(jié)論，這等價于模型在對應(yīng)航速下航行時阻力差最小。與實艇的最高航速和巡航速度相對應(yīng)的模型速度分別是10m/s和6m/s。以這樣一個優(yōu)化目標的指導(dǎo)下，本論文分別采用了罰函數(shù)法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對艇型特征參數(shù)進行優(yōu)化，并

4、用優(yōu)化結(jié)果設(shè)計了第三條模型。從該模型的阻力試驗結(jié)果來看，在6m/s時，阻力有所增大；10m/s與6m/s航行時的阻力差略微減小。折算到阻力系數(shù)來看，優(yōu)化結(jié)果應(yīng)該說是成功的。最后，對三條模型的數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)一分析處理。由于艇在高速段航行時，其運動響應(yīng)幅值不與波高成線性關(guān)系，因而譜分析不再適用。本論文只對2.4m/s低速航行的耐波性試驗情況進行了譜分析預(yù)報，而6.0m/s的情況則采用了時域分析法處理。由于試驗設(shè)備的限制，試驗沒有取得艇運動響應(yīng)