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高速无人滑行艇的方案设计与耐波性分析
摘要：滑行艇木板可用于巡逻艇，渔船，救护艇，游艇和运动艇。高速滑行时其重量主要由水升压力载荷支撑，其流体动力特性与常规排水量船（艇）具有显著的差别。高速滑行艇的阻力特性计算及耐波性分析，对于提高滑行艇动态稳定性具有十分重要的意义。
本文在研究分析高速滑行艇基本性能，解析各船型要素对高速滑行艇运动特点的影响。利用Maxsurf软件对其在实际流体中的受力进行分析，从而得出比较合理的船型（滑行面形状）要素。在模型建立的基础上研究其受波浪作用下的阻力特征，得出各项航海性能的特点。由于高速艇的正常工作状态为高速行驶状态，本文重点研究其在高速航行时于复杂海况下的运动，借以分析船型要素对其耐波性的影响。如在特定航速下，限定入波角，研究各波形、波速对船舶的影响等。
关键词：滑行艇，高速，maxsurf，耐波性
Scheme design and seakeeping analysis of high-speed unmanned glider
Abstract: glider can be used for patrol boats, fishing boats, rescue boats, entertainment boats and sports boats. Hydrodynamic characteristics of hydroplaning craft are significantly different from those of conventional displacement boats (boats).The calculation of resistance characteristics and the analysis of seakeeping resistance of high-speed gliders are very important for improving the dynamic stability of gliders.
In this paper, the basic performance of high-speed glider is studied and analyzed, and the influence of various ship types on the movement characteristics of high-speed glider is analyzed.Maxsurf. Software was used to analyze the forces in real fluids, so as to obtain a reasonable boat type (shape of glide surface). Based on the model, the characteristics of its resistance to waves are studied.Since the normal working state of high-speed craft is high-speed running, this paper focuses on the study of its motion under complex sea conditions when sailing at high speed, so as to analyze the influence of ship type factors on its seakeeping performance. For example, in the case of a specific speed, the wave Angle is limited, and the influence of each waveform and skin speed on the ship is studied.
Keywords: glider, high speed, maxsurf, seakeeping

目录

第一章滑行艇运动性能基本理论
高速无人滑行艇是一种航速高、小排水量的船。由于其有“高速、重量小”等特点，因而无论在军事上或民用交通方面，都具有相当的重要性。
1.1滑行艇船型初步分析
滑行艇的速度范围均为Fn> 1.0，或者滑行艇的体积。因为船的速度很高，以至于当在水面上航行时船的底部产生大的升力，船体被提升出水面，并且整个船体在水面上滑动。由于排水量小，静水浮力几乎趋于零。
本次毕业设计将就高速艇的船型特点、航态及阻力性能等方面对艇体航海性能及船型对航行性能的影响加以分析，获得了船型系数对高速船适航性的影响。
众所周知，一个波长的船体波的总能量等于2λ距离内波阻力所做的功，即E = *2λ，则有：
由于船波仅限在船后的扇形区内，显然波宽和波长是成正比的，即b∝λ，通过这点可以看出，波长与波速（即船速）的平方成比例，即λ∝v2,同时，由船中波面升高船尾处波面升高可知，船行波的波高也于速度的平方成正比。
船体波阻力的近似表达式虽然不可能直接计算船体波阻力，但它可以用于定性分析船体波阻力特性。不难看出，随着船速的增加，波浪阻力将迅速增加。对于高速船，波阻将占总阻力的很大一部分。
由于毕业工程所要求船舶属于高速范围，一般来说L/B比较大，排水量长度系数Δ/（0.01L）3较小，反映出艇体的细长度，这有利于减少高速下的残余阻力。 以这种方式选择主刻度实际上对快速性和耐波性都有益。
船型系数Cb对高速艇的航海性能最为重要，考虑到残余阻力的减小，决定使船的水下部分趋于更薄，然后Cb取较小的值。
剖面形状方面，当航速为Fn>1.0时，参考前人所得结论，参照其他艇型资料，为了同时满足快速性和耐波性的需要，本人决定采用折角型。船的前半部分具有较大的底角，越靠近船尾，倾斜角越大，为零。这种横截面形状的目的是使前体的形状有益于减少船体在波浪中的冲击。身体的形状有助于增加流体动力学效果。
方尾设计具有在高速时降低船体阻力的优点。当船体高速航行时，方形尾部的下端低于侧面水面，并且水向后流动以形成凹槽，这增加了虚拟长度。从阻力方面来看，虚拟长度的影响等于船长的增加。这减小了位移长度因子并降低了总阻力。
船体后部的纵向截面是平的，后挡板更宽。减少高速水流的能量损失是有益的。同时，较宽的尾板用于使尾部更加充分，并防止螺旋桨吸入空气以影响推进性能。另一方面，高速船的尾部在航行期间不会太大。
1.2 浅析高速船航行航态的变化
1.1.1航态的变化
当达到一定的航速后,整个厅出现明显的垂向位移和航行纵倾。当一般速度Fn <0.7时，船的重量主要由静力支撑。当Fn> 0.7时，船明显受到流体动力的提升。随着速度的增加，这种胜利效果会增加，而静态动作会减少。这种提升效果使船的重量升高到原始静态浮子的重心之上。由于船体前后方向的力不均匀，整艘船的导航装饰都伴随着航态的变化。
1.1.2飞溅现象
由于高速艇在一定的航速下,有一个相对明显的流体动压力，因此在航行期间，船体两侧都会发生飞溅。特别是在高速时，飞溅会更明显，因此防溅性成为不可忽视的阻力成分。