EB/Z

CgZ 19 5-8 2

高速水面恩耐波性设计估算方法

1983 -02-OIW

中国船舶工业总公司 «准

中国舶舶工业总公司指寻性技术文件

CBzZL95.82

膏速水面砌波性设计估算方法     慨

皿12

本指导性文件适用于驱逐舰型(包括护卫舰和轻巡洋舰).

I舰船初歩设计时船型主尺度和参数的优化选择.

1・ɪ在舰船设计的最初阶段，考虑选择船型主尺度和参数时，即应考 虑細船的耐波性能.在所允许的参数变化范围内，利用最优化方法选择耐波 性最优的船型壕数.

1 . 2建议采用N.K.B"∙S 提出的駆逐舰船型耐波性能最优化的模 型.耐波性_JS级指标6与船型参数之冋的关系为：

R = 8-4 22+45.1 04 C_tI_F +10.078CWA -3 78Λ 65TZX.

+ U7 3C/Il23«50 1CVP戶一15J75CvpA ........  (1)

式中：CWF —甫水线面面积系数

CWA —后冰线面面积系数

'L——愁长

T 一水

C 一一龙骨截止点至首垂线的距商

CTPF~前篮枝形系数

CVP--后盤棱形系数

中g≡舶工北总盐司19 83 —02—01我画沛

该模型来自美国2 O艘现投军舰组成的数据库，各船型参数的变化范围 如下：

R值越大，耐波性能越好.数据库成员中耐波性最好的一艘规的R= 10.0, 最差的一艘舰的R= 1 • 0 ,在上述参数范围内, £最大可以达到1 3∙6・

1。 3如经优化后仍选不到耐波性能令人满意的船型，则必须对原先提供 的参数变化范围，重新加以考虑.

2规则波中舰船运动响应 时算

2。 1船体线型的数学表示

在还没有具体的舰船线型以前，可用刘易斯船型近似代表船体形状，但在 有了具体的舰船线型以后，则应采用精密拟合方法表达船体形状.

2•2舰船运动方程

可参考S. T. F法或田才一-高木新切片法,见笫5章.

.2。3二因次流体动力的计算方法

采用多极展开法或源分布法.

2。4 航速和浪向

计算航速应以巡航速度为主，相对浪向角取0°、3 O'、6 θ∙、9 (J：

1 2 O* , 1 5 O* , 1 8 O* .

Z∙5横摇阻尼

必须考虑附体对横摇阻尼的影响，横摇咀尼值曩好采用模型试验资料. 在无试验资料的情况下，可采用国际上流行的估算法，例如池田法.

2 - 6 横向运动计算时波高的选取

由于横摇运动具有明显的非线性，为了应用线性叠加原理估算不规则 波中的运动，需要合理选理选取计算波高，建议取为丄/5 0.

3不规则波中舰船运动响应的计算、

3・1海浪

应尽可能使用舰船预期作战海域的海浪资料，海浪的分级应遵循我国 国家海洋局頒发的海洋波浪浪级划分标准.

在没有预期作战海域典型海浪谱资料时，采用国际船模水池会议(I.

T. T. C)推荐的两参数谱和短峰波的扩散函数.

3•2覩船运动响应的计算

不規则波中舰船运动响应的计算应用线性叠加原理进行

舰船运动响应的计算，除了规体本身六个自由度的运动之外，还应特 别注意娼首相对运动、船首加速度，以及各重要武备场所和主要人员场所 的各种根运动参数.

4 破耐波性的综合评价

4・1衡量舰船耐波性能耕的标准，应是舰船在实际海洋环境中完 成作战使命的能力.

4。2就舰体本身而言，应特别重视苜部的上浪和砰击性能.舰体所 允许忍受的极限状态是评价所依据的标准.

4 • 3就作战使用而言，要重视各武备系统正當工作对环境运动情况 的要求.允许正常工作的运动极限状态，亦是评价所依据的标准。

4 . 4利用4 • 2和4 • 3提供的标准，求出舰船能正常完成作战使 命的极限海情。

4 * 5在4 • 4的基祂上，根据预期作战海域的海浪资料，求出舰船能 正常完成作战使命的时间百分比.

• 4 ■ 6 . 4。4 ：条的计算结果能显示出報制舰船运行的因素,从而为改进 设计指明方向.

4.7-4. 5条的g給果可用于刿别各方素财波性能的优劣.

5规则波中舰船运动计算參考公式

• 5 . 1座标系与符号规定

四/

^τt!

如图，（X、J∖ Z ）为固定在舰船平均位量上的右手座标系，舰船在 规则波中的六自由度运动"（J=L 2…、6 ）,分别为进退、横荡齐沉、 横摇、纵摇和首摇，其运动方程的一般表达式为：

£[（%+ 4k）A <♦ ^cλ∏γ] H户广'；7^βι••—-6 Λ*l

式中：M产∙~<船广义质¾t矩阵的元

^A Jl , BJ_i一一附加质畳和阻尼系数

^Cyi一一流体静力回复系数

F _J 一一动力（力矩）的复振幅,力（力矩）由R _eσ∕^iωt） 给出.

对于具有横向对称性，

其中M为舰船质量，工/是第丿个模式运动的惯性矩，I //是惯性积• 横向对称舰船的附加质量（或匝尼）系数为

在线性流体静力回复系数中，非零的系数只有：

Gs,d∕ CE 扣 Gr= Gj

駆逐舰船型一般除具有横向对称桂停是个细长船型.在这种情况下， 运动方程可化为由升沉、纵摇组成的纵向运动方程组，和由横荡、横摇、首 摇组成的横向运动方程组.

纵向运动方程为：

(Λ∕√∕¾_j)⅞j + %如♦ C葬卞 + ^z¾r⅛≠ B_jJaS + CjJqSNFl

4 讣 ^BSJ ⅛ + ^CSi F * (^IS * %) ⅛r* 妇％ + WSS T^^tSt

横向运动方程为:

(义+人)弟+ BMz + (e-M2°L + B_itm+ 气布“京"入4迷

(H« —RZC)云 ≠ ZQI ^f ( Ag * D 么，a*⅛*

+dq∙+ (丄-丄)血+丄4广々工

缶也 + 8两M*(4 -1“) ％ + 8“少 +(』“ +Z∕)]"S爽方=q/s

如采用S. T, F法，则上述方程中的系数表达式如下: & =J。刃d A若蜡 ........................................................:

6萎=≡ J_j⅛s d自 + tʃɑg .............................................................

As= -Jia33弗一名峪+∙⅛%始-名《..............................

^Jf^{= -}∙J∣^33^I ⁺ ^^33~~^^xA^a33 ~~~μ~^33 ....................................

4_r3 = -^a_JI d∣ + ɪfiɪ, + ∙^τMio ............................................

% =-匸如d£-l/鴛-U&咯 ..................................................

4’= JIⁱ⅛_3jdf +ɪ-^*^33 + -~2 ×A^an ............................

%=#毛阵十-^_r唱+⑶碍+     ..............................

G=PgJ W=P9%..............................................................

Gf^{e c}55- ~" PS ∖-~?S^MVP .............................................

& = Pgkbdg = pgl"P ............................................................

总=JSdg-若圮...............................................................

禹2 =J^3j2 4号 +      ................................................................,,

弘=4tf=j‰dg-W姒 .......................................................

Bg = 8g ^β J，” d £ +1 J α 佥...........................................................

Ai^a, ^zt dg + 名 ％ 1W "纟 + 刍 a*.................................

B" = jt%^dt-〃刀気*■说*咯，& 6纟.......................................

&=[%#-去综................................................................

务NjyMamZ ..........................................................

刀“Aji板4捉名嗥--^i^KA^bM * &喧..................................

勿=毎⅛√g-〃纏必当6£.......................................

∕_ii *∙g_x4dg~卷华-刍"名..............................................

^4i^βJ⅛ b_lidg* UqM + Ux#a....................................................

CBZZI9 5-82

^z⅞4 ^,αx^c(I- ¾ ^- ⅛ *4*Λ

B*4^ws*∖c⅛4 "任 + 〃*/£ ............................................................( 34 )

=JR⅛dg*刍4M-W财磅 + %k_λλ^ ........................................( 35 )

8“=J*”*，Un,∖ Q£ + & ×_AiU ............................................( 3 6)

CM= Pgg

心=P寸MEmPv⅛";，=2,3,4

5•,気JJ&(加 M)+ ∙⅛]心-P V⅛^x∙廿................................(39

FLP可』“，技 ŋ ♦ ⅛^"z]dg + PU籍 X₎X  •...........................( 40 )

式中： f 和b _jk为二因次剖面的附加质量和阻尼系数，所有积分都沿 船长进行，U是舰船前螟度，A L和顼是A和B f的 与速度无关部分，XA是舰螟后剖面的X座标，"•和E 景后剖面的Q  和力尹值,。是剖面宽度，P是水的密度，P是

重力加速度，A _np、MW揷工w_rΛ水线面的面积、静矩和惯性矩， ▽是规船排水体积，.M是初稳性高愿//是剖面的傅汝德一克雷 洛夫“力”.

* = g∕g 土 BSP 嚮必"........................................(4 1)

h J是削面的绕射“力”：

Aj=3。疽取 gp[5(叫-NZSin F)Ka"%g舟 /=2,3,4 ............... (42)

这里，知是波箱，於是波数，B是浪向角(顶浪为1 8 0^, ), dl

是沿横剖面孤线CX的积分元，3。= 是波浪頻率，它与遭遇频率 3之间的关系为：

................................................:

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A

* j是最后剖面的木丿值，N j是二因次剖面的广义法线分量，Ψ _j tr                                                                                                              J

是二因次速度势.

B 4；是横摇粘性阻尼的拟线性阻尼系数，其可写成如下形式：

BL=Kh 4mα X ................................................姒）

其中K与频率、粘性、觥龙骨尺度及船体几何形状有关，η_4mαχ是

最大横摇角速度.B「4可应用适当的经验公式估算.

附加说明：

本标准由7 O 2所负责起草_β

本标准主要起草人：载仁元.