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喷水巡逻艇自扶正性能分析及优化方法研究
| 论文题名： | 喷水巡逻艇自扶正性能分析及优化方法研究 |
| 关键词： | 喷水巡逻艇;自扶正性能;大倾角稳性;静稳性曲线;横摇运动 |
| 摘要： | 21世纪，人类进入了大规模开发利用海洋的时期。随着国家对于海洋开发的重视和经济社会的迅速发展，人民群众对于近海旅游的兴趣和需求快速增加，海警、海事对于近海、内河巡逻的密度和频率需求也迅速提高，大量小型船舶需求增加，小型的旅游艇、观光艇、钓鱼艇、小型私人游艇、巡逻艇、救助艇以及无人艇如雨后春笋般涌现。对于这些小型船舶来说，稳性是其最重要的性能，尤其是大倾角稳性，小型船舶在大倾角时一旦进水倾覆，就会导致严重的海难事故，威胁人民群众的生命财产安全。如果船舶在0-180°横倾过程中不会倾覆，始终具有回复到正浮状态的能力，就能够极大地提高小型船舶的安全性，这就是船舶的自扶正性能。本论文对船舶的自扶正性能进行计算分析，并研究自扶正性能的优化方法。 本论文以一艘12.48m的小型喷水巡逻艇为研究对象，基于大倾角稳性理论和船舶横摇运动理论，对小型喷水巡逻艇的自扶正性能进行计算，计算分析小型喷水巡逻艇在静水中和波浪中的自扶正性能，对其自扶正过程进行数值模拟，研究自扶正性能的主要影响因素，基于Python对Maxsurf软件进行二次开发，并结合遗传算法对小型喷水巡逻艇的自扶正性能进行优化。具体如下: (1)在Maxsurf软件中建立小型喷水巡逻艇的三维建模，计算小型喷水巡逻艇的大倾角稳性，得到小型喷水巡逻艇在静水中和波浪中不同纵倾状态下0-180°横倾角下的静稳性曲线，分析小型喷水巡逻艇的自扶正性能。 (2)使用STAR-CCM+软件对巡逻艇在静水中的自扶正过程进行数值模拟分析，基于重叠网格技术，对巡逻艇在自扶正过程中的阻尼横摇自由衰减进行数值模拟试验，依据得到的横摇角度和横摇力矩的阻尼横摇历时曲线分析巡逻艇自扶正过程，并依据相关规范绘制巡逻艇自扶正安全历时包络图。 (3)分析小型喷水巡逻艇自扶正性能的主要影响因素，通过控制变量法对重心纵向位置、重心高度、纵倾角度、上层建筑水密与否、水密上建形状及排水量对小型喷水巡逻艇自扶正性能的具体影响进行研究，确定喷水巡逻艇自扶正性能优化的主要方向。 (4)基于COM规范使用Python语言对Maxsurf软件进行二次开发，拓展Maxsurf软件的应用范围，通过代码贯通从建模到自扶正性能计算的整个流程;使用遗传算法结合二次开发对小型喷水巡逻艇的自扶正性能进行优化，初步优化使巡逻艇在波浪中具备自扶正性能，进一步优化巡逻艇在静水中和波浪中具备更好的自扶正性能。 |
| 作者： | 牛奔 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 冯峰;王影东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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