變形鰭水動(dòng)力特性分析及低航速控制策略研究.pdf

1、減搖鰭作為中高航速下的減搖裝置一直備受關(guān)注，主要原因是其減搖效果可以達(dá)到90％以上。但是傳統(tǒng)減搖鰭存在一個(gè)缺點(diǎn)，即當(dāng)流過(guò)鰭表面的水流速度較小時(shí)，減搖鰭基本不起任何作用，這與減搖鰭產(chǎn)生升力的機(jī)理有關(guān)。然而船舶總是有很長(zhǎng)時(shí)間處于系泊狀態(tài)，或是因?yàn)檫M(jìn)行某些特殊作業(yè)的需要而航行于較低航速下，此時(shí)船舶的減橫搖問(wèn)題就很難解決。通常采取的方法是同時(shí)安裝減搖鰭和減搖水艙、舭龍骨等減搖裝置，這意味著至少有兩套減搖系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)和維護(hù)，此時(shí)涉及到的人力、物力

2、和費(fèi)用等問(wèn)題都將成為很大的壓力。同時(shí)，因?yàn)榱?、低航速下主要依靠減搖水艙減搖，但是只有當(dāng)水艙內(nèi)液體的振動(dòng)固有頻率與船舶的橫搖固有頻率相近時(shí)，減搖水艙才能達(dá)到很好的減搖效果，如果頻率相差懸殊，結(jié)果可能導(dǎo)致進(jìn)一步增加搖晃。
　　 基于減搖鰭在零、低航速下使用受限的問(wèn)題，本文提出了一種變形鰭，從外觀來(lái)看，其具有較小的展弦比，鰭軸靠近前緣，在主鰭體內(nèi)含有一個(gè)小鰭，可以在需要的時(shí)候由液壓缸作用推出體外。從功能上來(lái)說(shuō)，提出這種變形鰭的主要目的

3、是解決減搖鰭全航速有效的問(wèn)題，在不同的航速下，其安裝方式固定不變，但是隨著航速的不同，變形鰭的使用策略會(huì)隨之變化。與之相似的設(shè)計(jì)思想在國(guó)內(nèi)外已有研究人員進(jìn)行了深入的研究，但是其研究重點(diǎn)主要放在零航速下減搖鰭采用的運(yùn)動(dòng)方式，產(chǎn)生升力的機(jī)理等方面。對(duì)于低航速條件下，減搖鰭的使用策略研究的不是很深入。
　　 本文的主要內(nèi)容為，首先分析了變形鰭在中高航速下和零、低航速時(shí)采用的運(yùn)動(dòng)方式及產(chǎn)生升力的機(jī)理，同時(shí)由流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)推導(dǎo)出變形鰭在

4、零、低航速下的升力模型；其次分析在零航速下，變形鰭的水動(dòng)力特性與哪些因素有關(guān)以及存在怎樣的關(guān)系；因?yàn)樽冃析捲诹恪⒌秃剿傧麓嬖诘闹饕獑?wèn)題是，其上產(chǎn)生的升力不足，所以論文中進(jìn)一步討論如何尋找一個(gè)最優(yōu)拍動(dòng)方式，使得變形鰭上的升力更大，更好的完成減搖。以往的研究重心大部分放在中高航速或是零航速下，本文將相對(duì)完整的討論變形鰭在低航速下的控制策略問(wèn)題。
　　 文章的最后一部分給出了長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪的仿真方法及結(jié)果，其將作為變形鰭減搖系統(tǒng)的一個(gè)