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滑行艇的型线优化设计及性能分析
| 论文题名： | 滑行艇的型线优化设计及性能分析 |
| 关键词： | 滑行艇;阻力换算;型线优化;神经网络;时间序列分析 |
| 摘要： | 本课题来源于校内基金之智能高速水面无人艇项目，目的是为无人艇设计一个满足各项技术指标的，阻力性能最优，又具有良好耐波性的平台。为了减小技术风险，应用已有的相对成熟的理论方法和经验，作者建议选用滑行艇作为无人艇的平台。首先，以一条性能优良的某边防巡逻艇作为母型，依照滑行艇的设计要领，适度改变一些主要特征参数，如斜升角、重心纵向位置、折角线长等，设计出两个艇型方案，并制作了相应的模型，进行了一系列不同配置的阻力试验和两组相应于实艇以巡航速度航行于三级海况下的耐波性试验。引用了近年来有关喷溅阻力的研究成果，对SIT阻力估算法进行了修正，用两条模型的阻力试验数据进行了验证，表明该方法提高了估算的精度，为艇型优化作了数学准备。提出了一种基于航态相似的阻力换算方法，与傅鲁德换算法进行实例计算对比，证明该方法是简单而有效的，同时证明了实艇在两种不同航速下航行的功率比最小等价于其模型在相应速度下的阻力差最小。这为艇型优化提供了理论依据。鉴于项目中规定的无人艇之最高航速(40节)与巡航速度(25节)差别很大这一要求，本论文提出了这样一种优化思路，在保证能达到最高航速的前提下，尽可能使艇在巡航速度下航行时使主机处于最佳工况下工作(额定功率的70％～80％)，也就是艇在这两种航速下航行时的功率比最小。依照阻力换算的结论，这等价于模型在对应航速下航行时阻力差最小。与实艇的最高航速和巡航速度相对应的模型速度分别是10m/s和6m/s。以这样一个优化目标的指导下，本论文分别采用了罚函数法和BP神经网络对艇型特征参数进行优化，并用优化结果设计了第三条模型。从该模型的阻力试验结果来看，在6m/s时，阻力有所增大；10m/s与6m/s航行时的阻力差略微减小。折算到阻力系数来看，优化结果应该说是成功的。最后，对三条模型的数据进行了统一分析处理。由于艇在高速段航行时，其运动响应幅值不与波高成线性关系，因而谱分析不再适用。本论文只对2.4m/s低速航行的耐波性试验情况进行了谱分析预报，而6.0m/s的情况则采用了时域分析法处理。由于试验设备的限制，试验没有取得艇运动响应与波浪之间的相位谱，因而无法运用瞬态分析技术预报，而采用了仅仅使用历史数据的时间序列分析法进行了运动姿念短期预报，取得了良好的效果。 |
| 作者： | 朱凯 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 邹劲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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