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全回转双桨船舶操纵性预报

吴兴亚 高霄鹏

吴兴亚, 高霄鹏. 全回转双桨船舶操纵性预报[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(1): 27-31, 62. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.005
引用本文: 吴兴亚, 高霄鹏. 全回转双桨船舶操纵性预报[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(1): 27-31, 62. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.005
Xingya WU, Xiaopeng GAO. Maneuverability prediction for a ship with full-revolving twin propellers[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(1): 27-31, 62. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.005
Citation: Xingya WU, Xiaopeng GAO. Maneuverability prediction for a ship with full-revolving twin propellers[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(1): 27-31, 62. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.005

全回转双桨船舶操纵性预报

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.01.005
详细信息
    作者简介:

    高霄鹏, 女, 1971年生, 博士, 副教授。研究方向:舰船流体动力性能

    通信作者:

    吴兴亚(通信作者), 男, 1992年生, 硕士生。研究方向:舰船流体动力性能。E-mail:282294867@qq.com

  • 中图分类号: U661.33

Maneuverability prediction for a ship with full-revolving twin propellers

知识共享许可协议
全回转双桨船舶操纵性预报吴兴亚,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要: 为实现对全回转桨船操纵性的预报,根据船舶分离型运动模型的建模方法,考虑全回转桨在水平面上周转的灵活性与受力的特殊性,着重分析双桨受力,建立适用于全回转对转桨船模的MMG操纵运动数学模型;模拟船模进行PMM运动,求得水动力导数并采用四阶龙格-库塔法对操纵性常微分方程进行求解;对某工程船在静水中的回转运动和Z形操纵运动进行数值仿真预报,并将预报结果与自航模操纵性试验结果进行对比。结果表明,两者吻合度较高,验证了针对全回转对转桨船模所建立的船舶运动数学模型的有效性,可为全回转桨船的操纵性预报提供一种较为可靠且行之有效的方法。
  • 图  1  船舶运动坐标系

    Figure  1.  Motion coordinate systems of the ship

    图  2  全回转双桨船示意图

    Figure  2.  Schematic of full-revolving propeller ship

    图  3  桨模型

    Figure  3.  Model of propellers

    图  4  水动力导数计算船模及网格划分

    Figure  4.  Calculation model of hydrodynamic derivatives and meshing

    图  5  4.3 kn, 15°舵角回转运动时的无因次轨迹仿真和试验曲线

    Figure  5.  The dimensionless simulation and trial curves of rotating motion in 4.3 kn, 15° rudder angle

    图  6  4.3 kn, 10°舵角回转运动时的无因次轨迹仿真和试验曲线

    Figure  6.  The dimensionless simulation and trial curves of rotating motion in 4.3 kn, 10° rudder angle

    图  7  4.3 kn,10°/10° Z形操纵试验曲线

    Figure  7.  The trial curve of zigzag test in 4.3 kn, 10°/10° rudder angle

    图  8  4.3 kn,20°/20° Z形操纵试验曲线

    Figure  8.  The trial curve of zigzag test in 4.3 kn, 20°/20° rudder angle

    表  1  螺旋桨主要几何参数

    Table  1.   The main geometric parameters of propellers

    参数 前桨 后桨
    桨叶数 5 4
    直径/m 0.43 0.36
    转向
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    表  2  水动力导数计算结果

    Table  2.   The results of hydrodynamic derivatives

    水动力导数 数值仿真计算值 回归公式估算值
    Yv -0.017 36 -0.013 16
    Nv -0.005 89 -0.004 79
    Yr 0.003 23 0.003 154
    Nr -0.002 41 -0.002 21
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    表  3  船模无量纲化主要参数

    Table  3.   Main dimensionless parameters of the model

    名称 符号 参数值
    型宽 B/L 0.14
    型深 D/L 0.06
    方形系数 CB 0.60
    设计吃水 T1/L 0.04
    设计水线长 LWL/L 0.89
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    表  4  航速4.3 kn下定常回转预报结果

    Table  4.   The prediction results of constant turning at 4.3 kn

    舵角(°)
    10 10 15 15
    数据来源 预报 试验 预报 试验
    无因次回转直径 5.03 5.39 3.73 4.00
    无因次战术直径 5.17 5.50 3.91 4.23
    无因次纵距 4.20 4.42 3.10 3.32
    无因次横距 2.08 2.33 1.59 1.87
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    表  5  航速4.3kn下Z形操纵预报结果

    Table  5.   The prediction results of zigzag test at 4.3 kn

    舵角/(°)
    10 10 20 20 ±10
    数据来源 预报 试验 预报 试验 IMO
    第1超越角(°) 7.9 9.3 8.3 11.8 ≤10
    第2超越角(°) 11.8 12.1 13.7 18 ≤25
    无因次初转期 0.96 0.83 1.11 0.95 ≤2.5
    回转性指数k' 1.81 1.85 1.12 1.08
    航向稳定性指数T' 1.12 1.47 0.53 0.64
    转艏性能指数P 0.62 0.51 0.61 0.53 > 0.3
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  • [1] 沈定安, 马向能, 孙芦忠, 等.波浪中船舶操纵性预报[J].船舶力学, 2000, 4(4):15-27. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CBLX200004002.htm

    SHEN D A, MA X N, SUN L Z, et al. The prediction on ship manoeuvring performance in wave[J]. Journal of Ship Mechanics, 2000, 4(4):15-27(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CBLX200004002.htm
    [2] 王化明, 邹早建.双桨双舵船舶操纵性预报研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2006, 30(1):124-127. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTKJ200601033.htm

    WANG H M, ZOU Z J. Manoeuvrability prediction for a ship with twin propellers and twin rudders[J]. Jour-nal of Wuhan University of Technology (Transportation Science and Engineering), 2006, 30(1):124-127(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTKJ200601033.htm
    [3] 卢晓平, 姚迪, 王中.三体船操纵特性计算机数值仿真[J].中国舰船研究, 2010, 5(3):1-7. http://www.ship-research.com/CN/abstract/abstract452.shtml

    LU X P, YAO D, WANG Z. Numerical simulation of maneuverability characteristics of trimaran[J]. Chi-nese Journal of Ship Research, 2010, 5(3):1-7(in Chinese). http://www.ship-research.com/CN/abstract/abstract452.shtml
    [4] 卢晓平, 姚迪, 王波.三体船操纵性计算与特性分析[J].海军工程大学学报, 2009, 21(1):47-53. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HJGX200901011.htm

    LU X P, YAO D, WANG B. Trimaran maneuverability prediction and its feature analysis[J]. Journal of Naval University of Engineering, 2009, 21(1):47-53(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HJGX200901011.htm
    [5] 姚迪, 邹艳忠, 李光磊.三体船操纵特性仿真研究[J].船电技术, 2013, 33(9):48-51. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CDJI201309021.htm

    YAO D, ZOU Y Z, LI G L. Simulation and research on maneuverability for trimaran[J]. Marine Electric & Electronic Technology, 2013, 33(9):48-51(in Chi-nese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CDJI201309021.htm
    [6] 王培生.全回转推进器的水动力性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2008.

    WANG P S. Research on hydrodynamic performances of full-revolving propulsors[D]. Harbin:Harbin Engi-neering University, 2008(in Chinese).
    [7] 褚德英, 张葆华, 王莹, 等.全回转吊舱推进器水动力性能试验研究[J].船舶工程, 2013, 35(增刊2):58-61. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB2013S2020.htm

    CHU D Y, ZHANG B H, WANG Y, et al. Experimen-tal research on hydrodynamic performance of azimuth podded thruster[J]. Ship Engineering, 2013, 35(Supp 2):58-61(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB2013S2020.htm
    [8] 王文涛, 褚德英, 张葆华, 等.全回转吊舱推进器性能预报-仿真与试验研究[J].造船技术, 2012(2):26-29. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZCJS201202009.htm

    WANG W T, CHU D Y, ZHANG B H, et al. Study on the performance prediction of the azimuth podded thruster-simulation and experiments[J]. Marine Tech-nology, 2012(2):26-29(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZCJS201202009.htm
    [9] 刘百顺, 徐玉如.可回转桨的水动力模型与操纵性能[J].海洋工程, 1999, 17(1):28-34. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HYGC901.003.htm

    LIU B S, XU Y R. The hydrodynamic model and ma-neuverability of the rotatable propeller[J]. The Ocean Engineering, 1999, 17(1):28-34(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HYGC901.003.htm
    [10] KIM Y G, KIM S Y, KIM H T, et al. Prediction of the maneuverability of a large container ship with twin propellers and twin rudders[J]. Journal of Ma-rine Science and Technology, 2007, 12(3):130-138. doi: 10.1007/s00773-007-0246-9
    [11] ABRAMOWICZ-GERIGK T. Experimental study on the hydrodynamic forces induced by a twin-propeller ferry during berthing[J]. Ocean Engineering, 2008, 35(3/4):323-332. https://www.researchgate.net/profile/Teresa_Abramowicz-Gerigk/publication/239370560_Experimental_study_on_the_hydrodynamic_forces_induced_by_a_twinpropeller_ferry_during_berthing/links/556c3a4f08aec2268303906d.pdf?inViewer=0&pdfJsDownload=0&origin=publication_detail
    [12] 康伟, 褚建新, 黄辉, 等.可回转双桨电力推进船舶运动模型的研究[J].中国造船, 2012, 53(1):107-116. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGZC201201013.htm

    KANG W, CHU J X, HUANG H, et al. Study on pro-pulsion and rotary motion model of the rotatable twin-propeller electric propulsion ship[J].Shipbuild-ing of China, 2012, 53(1):107-116(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGZC201201013.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-06
  • 网络出版日期:  2016-12-28
  • 刊出日期:  2017-01-07

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