高速三体船研发设计

技术简介

       由于海洋运输和海洋资源的开发以及国防方面的需求，对军民用舰船提出了更高的要求，新一代的海洋运输运载以及科考探测平台需要具有更高的快速性、机动性、舒适性，军用舰船还需要较强的隐身性等方面的要求，传统船型难以满足，具有多方面优异性能的高性能三体船成为国际关注的前瞻性新船型，其开发研制应用受到高度重视，我国也在近年开展了相关的研究和应用。因三体船型的研制设计特点，在多个方面不能采用常规船型设计技术。该技术的研究过程中，我研究人员突破了主体尺度综合优化技术、主体及侧体型线水动力性能优化技术、侧体姿态对三体船水动力性能综合影响技术、船体重心位置和主侧体排水量比与剩余阻力系数间关系、三体船总体构型关键问题等方面的难点，研究过程中以水波相关的理论为研究和开发机理，通过对船型相关的多参数进行独立情况下的系统变化研究，从理论上探讨了船型参数对关键性能的影响；研究了耦合情况下的变化规律，结合数学优化技术获取参数影响规律和最优参数组合。结合理论技术研究及大量的船模水动力试验，验证了预报的可靠性和船型优化效果，成功开发了高性能三体船型的辅助优化设计方法。 

技术特点

       常规船型的线型设计主要依赖于设计图谱和设计师的丰富经验，三体船型的特点使其无法遵循常规方法设计，而且目前尚无现成图谱可用。本研究开发的技术可以有效、快速评估三体船型主要水动力学性能，对给定的主要设计参数，较快速辅助优化设计出具有优良性能的三体船型。

       主体尺度综合优化技术：通过基于波浪理论的优化技术，能够给出最佳三体船主体尺度，有效降低船体总阻力；

       型线水动力性能优化技术：以降低兴波阻力为目标的三体船型线优化技术，能够在短期内给出最优三体船主、侧体型线，提供低阻三体船船型； 

       船体重心位置和主侧体排水量比与剩余阻力系数间关系：通过对重心位置以及主体和侧体排水量比的改变，针对设计三体船快速给出最佳船体重心位置和主侧体排水量比；

技术指标

       主体尺度综合优化技术：通过对单一主体尺度的单参数理论研究以及实验验证，采用优化后的主体尺度能在同排水量的高速情况下降低约5%的有效功率；

       侧体姿态对三体船水动力性能综合影响技术：通过对侧体航行姿态的改变，可以有效调整三体船的航行姿态以及在波浪中的运动情况；

       船体重心位置和主侧体排水量比与剩余阻力系数间关系：通过对重心位置以及主体和侧体排水量比对船体水动力性能影响的研究，可以快速获得目标三体船的最佳中心位置和最佳的主体及侧体排水量比值，优化后能降低有效功率约3%；

       三体船总体构型关键问题等方面的难点：通过改变侧体相对于主体的位置建立不同的三体船构型，优化后构型能降低有效功率约5%。

       综合而言，三体船型辅助设计优化技术可使所设计三体船在高速情况下相比于同排水量单体船降低有效功率约10～17% （依船型尺度与用途等参数，收效会有不同），同时耐波性也有一定的改善。

技术水平

国际先进

应用领域和范围

       该技术面向船舶工业，针对海洋运输领域，提供高性能三体船型线型辅助设计技术（所提供的三体船型具有低阻力、高耐波性、宽大甲板面积、优越的横稳性、较强隐身性和安全性等常规船型不具有的新特性，适用于海洋探测、资源开发、高速运输、科学考察、快速援救的工作，并可作为其他工作编队中的母船和协同船型）。

技术状态

小批量生产、工程应用阶段

合作方式

技术服务 其他

转化周期

       技术和产品在需求单位实施转化所需的时间≤1年，目前已应用于三体船型实际型号线型的辅助优化设计（有三艘实船成功建造）。

预期效益

       三体船已被认为是未来军用和民用领域内极具潜力的船型，国外逐渐将三体船作为多种用途船舶的开发研制重点，国内必然会紧跟国际造船业的高速、减排要求形势，充分发展三体船型应用。目前本技术已成功应用于我国三体船型的研制，证实了本技术成果的实用性与效能。本技术辅助开发运输船型也已着手进入研发阶段，体现出本技术在民用领域内的使用前景和市场效益。可以预期该技术将会对三体船的设计开发提供技术保障，提高我国民用三体船型的研制水平。