1、毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 气垫双体船航行性能计算 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 气垫船是利用船上的大功率风机产生高于大气压的空气，把空气压入船底并与水面或地面之间形成气垫，将船体全部或大部分托离水面而高速航行的船只。 1959 年，英国制造出世界上第一艘气垫船，它从法国加莱出发，在两小时五分钟内成功地横渡了英吉利海峡，一时间轰动了世界。气垫船的出现首先为各国海军所关注，继而各国不惜耗费巨资进行大量的研究和实艇试验，并集中研制气垫登陆艇。气垫船是目前实际应用最多的高性能舰船，至少 有十几个国家海军列入正式装备。 气垫船是 20 世纪发明的一种水上高速运载工具 , 它
2、是指利用船上的大功率风机 , 产生高于大气压的空气压入船底 , 与水面或地面之间形成气垫 , 使船体全部或大部托离水面 ( 或地面 ) 而高速航行的船只。气垫船具有航速快、隐蔽性能好和与垂直登陆相适应的机动性和灵活性等优点 , 能够在极短的时间内将登陆士兵和装备物资快速投送到敌方意想不到的岸滩 , 将潜在优势迅速转化为实际战斗力 , 达成“超越”和“震慑”之目的。如今 , 气垫船这种世界各国竞相发展的高技术舰船已成为信息化条件下立体登陆作战中名副 其实的“两栖轻骑” , 是未来战争中不可缺少的重要力量。 60 年代柔性围裙的出现 , 使气垫船最终从实验室中解放出来 , 开始进入实际应用领域。
3、70 年代初 , 为了适应海滩、沼泽、泥塘、冻土等困难地面和缺乏港口设施地区的装卸作业；解决在浅海、岛屿礁石地带进行土建工程施工作业和重型物资的搬运 ) 特别是苏联、美国和加掌大等国 , 为了满足北极地区石油及天然气勘探开发的迫切需要 , 一种新型的气垫船 气垫平台应运而生。由于这类地区常规的车船不能使用 , 围田筑路费用又十分昂贵 , 且受到潮汐、风浪或冰雪等自然条件的影响 , 而气 垫平台以其独特的两栖性能 , 为这类地区的实际运用开辟了广阔的前景。因此 , 它的问世立即得到航运、土建、地质勘探、油气开发以及军事部门的关注 , 并且得到飞快的发展。气垫平台 , 国外也有称之为气垫驳船 ,
4、实质上就是一种具有平坦宽阔装载甲板的低速全垫升气垫船。众所周知 , 气垫船技术初期发展追求的目标 , 就是寻求一种既是高速又能大吨位装载的运输工具。但是 , 新的工程技术领域的实际需要 , 却是发挥了气垫船的潜在能力 两栖性。同时 , 由于从经济、耐用和可靠的角度考虑 , 对所使用的航速则走向反面 , 即从高速转向低速。诚 然 , 这里所指的低速 , 一层意思是气垫平台的绝对运行速度较低 , 通常在水中航行不超过 10 节 （ 在平坦的淤泥湿地可能更高些 ） ,另一层意思是 , 当在水面航行 ,由于气垫压力引起水面凹陷 , 产生兴波阻力 ,其航速总在兴波阻力的阻力峰 (峰速 )下面 ,即处于陷
5、在水凹中推水航行。 1985 年，苏联海军建造了世界上第一艘用作导弹护卫舰的侧壁式气垫船 “ 海狮 ”号。目前，除俄罗斯之外，挪威、西班牙分别研制了排水量 370 吨的用作水雷对抗艇和反潜轻型护卫舰的表面效应船。美国海军在一系列实验成功的基础上，正在着手研制较大型的侧壁式气垫船，如 3000 吨级的导弹驱逐舰等。从 50 年代后期起，中国即着手气垫技术的应用研究以及气垫船的开发。 40 多年来，在气垫技术方面，通过原理研究、模型试验、中间试验和试用，已基本掌握了全垫升式和侧壁式气垫船技术，进入实用化型号的研制和应用阶段。气垫技术的开发和应用，适应了军民特种需要，为船舶在特定环境（如浅水急流、江
6、河上游险滩、沼泽地带、浅海滩涂、河口近岸和冰雪地区）的航行以及两栖登陆等创造了条件。 为推进气垫技术应用于船舶的开发工作早日实用化， 1980 年 5 月，国务院国防工办主持召开了第二次全国气垫技术专业会议。会议认 为，中国的气垫技术所以长期停留在试验和试用艇阶段，主要是由于缺乏适用的动力设备系统，以及艇体与柔性围裙材料不配套。鉴于科研经费有限，故需先从研制小型、内河用气垫艇开始，逐步向河口、沿海用中型艇实用化过渡。 1982 年 10 月又召开了第三次气垫技术专业会议，检查研究向实用化过渡中发生的困难和问题，进一步统一思想，加强领导，提出解决问题的措施和办法。在改革开放政策的指导下，有关部门
7、引进国外先进技术和设备，经过五年的努力，主要关键器材设备得到基本解决，气垫艇的开发事业终于进入实用化阶段。 80 年代初，上海船舶运输科学 研究所与安徽省水运科学研究所合作设计 WD401 内河侧壁式喷水推进气垫艇，由巢湖船厂建成并小批量生产。该艇总重 16 吨，有 40 个客位，航行吃水 0.45 米，航速达 32 千米小时，具有良好的经济性。 1981 年， 708 研究所对717-A 型艇进行第二次改装，命名为 717-C 型艇，后以此为原型艇，为重庆轮船公司设计、建造了载客 54 名的 717-2 型艇 “ 岷江 ” 号，为重庆轮渡公司设计、建造了载客 70名的 717-3 型艇。两艇
8、航速分别为 46.9 千米小时和 44 千米小时，客舱噪声在 75分贝左右，建成后均在重庆营运，从 1984 年 10 月起连续服务数年，平时由重庆到泸州单程 249 千米，夏季到宜宾单程 372 千米，只需 6 小时到 8 小时 30分，大大缩短了运行时间。 1980 年，天津市委托 708 研究所设计并由大沽船厂建造港湾用侧壁式气垫旅游艇“ 津翔 ” 号。该艇用耐蚀铝合金建造，推进用 2 台 12V150ZC 型高速柴油机，垫升用 1台 12V150ZC 型主机，总功率 880 千瓦。 1983 年到 1985 年，该艇曾在上海至南通线试营运，机械设备可靠，围裙寿命达 600 小时，各项机
9、件正常，但在三级海况航行时耐波性欠佳。 1985 年， 708 研究所在 719-l 原型艇的基础上， 设计了 719-2 型 “ 鸿翔 ” 号侧壁式气垫渡船，由中华造船厂试制， 1987 年冬交付使用。该船总重 123.5 吨，采用 3 台进口的 TBD234V16 高速柴油机作为主机，航速 44 50 千米小时，载客 258 名，用于上海到崇明的短途客运，使航渡时间从原来两小时缩短至四十五分钟。实船营运表明，其性能稳定，飞升、推进动力装置可靠，围裙寿命已适应营运要求，是实用化的船型之一。 为了在沼泽、滩涂、淤泥等一般车、船难以到达的地区使用，大港油田指挥部委托708 研究所研制可用火车运载
10、的小型全垫升式 “ 气垫吉普 ” 。该艇系用耐蚀铝合金做艇体，配用 2 台汽车汽油机，功率为 244 千瓦，采用导管螺旋桨和囊指型围裙，总重 2.6吨，可载客 8 名。用户使用后，续订 4 艘。为了减少主机故障率和桨叶颤振，该艇后改用进口的道依茨（ Deutz）风冷高速柴油机。该改型艇 (7201 型 )由杭州东风船厂和芜湖造船厂小批量生产，先后已建造 17 艘，交付有关军区、人民武装部、黄河水利委员会和大港油田等用户使用。 1987 年，河南省旅游局委托 708 研究所设计、上海飞机制造厂建造用于黄河旅游的 7212 型全垫升式气垫船。该船于 1989 年建成，命名为 “ 郑州 ” 号，总重
11、 10.3 吨，载客 33 名 ，采用 3 台道依茨 BF6L913C 风冷柴油机 (1 台用作垫升动力， 2台用作推进动力 )，另外配有 2 只导管空气螺旋桨，分置于尾部左右。该船是用于开发黄河旅游资源的实用型气垫船。 双体气垫船作为一种高性能新船型，具有极大的发展潜力，目前国内外正加速这种船型的研制。双体气垫船的兴波性能是多年来人们关注和研究的重要课题之一，尤其针对该船型的大型化趋势，设计部门和使用部门极其关心其运动兴起的波浪对周围船舶、河堤、环境等可能带来的影响和不利。目前有关双体气垫船兴波性能方面的文章甚少，其中主要是针对侧壁式气垫船和基于薄船理论的 双体气垫船。近年来，在侧壁式气垫船
12、基础上发展起来的双体气垫船收到了广泛的重视。这种船型可近似地看作为告诉双体船与气垫船杂交的一种混合船型，它在许多方面可扬二者之长而避其短。从目前的实际应用来看，这种船型具有大气垫长宽比、深气垫、宽侧壁的特征，这些特征不仅改善了船舶的耐波性、中低速流体动力的品质、减少了波浪对围裙的冲击、提高了围裙的寿命，而且改善了船舶的超载特性，使该船型易于向大型化发展，同时，由于双体气垫船具有宽大的片体，主体可直接置于片体之中，也使传动装置大为简化。国内外正加速这种船型的研制，我国目前已有 几艘船投入营运，可以预见这种船型将具有广阔的发展前景。从国内外已有的资料来看，对压力面得的研究是较多的，而对于侧壁式气垫
13、船或双体气垫船或双体气垫船的兴波研究却很少，只见于几篇文献之中。所以在本次的毕业设计中 ,通过对双体气垫船的兴波性能的计算 ,探讨各要素变化对双体气垫船的航行性能的影响 , 对工程设计有一定的参考价值。设计工作者要不断学习和创新，吸取各种新的技术和科研成果，扩大知识面，提高自身的艺术修养，推陈出新，才能设计出一艘好船。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 对双体气垫船的船体间的兴波性能进行 研究 ,以获得气垫船产生的兴波阻力 ,其中包括船体与气压垫之间产生的兴波干扰。分析阻力计算中所遇到的各分量之间的相互关系的问题，以及在设计中可能设计到得一系列关于航行性能方面的问题。 主要解决的问题的是基于任务书的要求，从给定的船体，以及一些原始公式来计算双体气垫床的兴波阻力包括兴波干扰，分析航行性能等。分析主要要素的变化对船舶航行性能的影响。 三、研究步骤、方法及措施： 根据任务书的要求，对给定双体气垫船的航行性能进行计算，并作分析。 四、参考文献 1赵连恩 ,谢永和 .高性能船舶原理与设计 .国防工业出版社 ,2009 2Ronald W.Yeung,Hui Wan. Multihull and Surface-Effect Ship Configuration Design: A Framework for Powering Minimization.2008
