﻿ 高速M型艇砰击载荷的模型试验研究
 舰船科学技术  2019, Vol. 41 Issue (10): 38-43 PDF

1. 华中科技大学 船舶与海洋工程学院，湖北 武汉 430074;
2. 中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064

Model experimental investigation on slamming load of high-speed M-boat
ZHANG Lin1, ZHOU Wei-xing2, CHEN San-gui2, ZHANG Tao1
1. Huazhong University of Science and Technology, School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Wuhan 430074, China;
2. China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China
Abstract: In this study, according to similar theory, we designed and manufactured a test model of high-speed M-boat with a scale ratio of λ=1:5, and carried out the towing tank slamming test to research the change law of the vertical acceleration at the center of gravity and the slamming pressure on the bottom of the boat under different conditions of regular wave and irregular wave. This study discussed the influence of wave length on vertical acceleration at center of gravity, analyzed the size and distribution of the slamming pressure on the bottom of the ship at different speeds, and support the subsequent structural design.
Key words: slamming test     the vertical acceleration at the center of mass     slamming pressure
0 引　言

1 高速M型艇砰击测试模型 1.1 相似理论

M型艇的流体重力相似，按照常规的的耐波性试验要求，包括以下3个方面：

1）按照拖曳水池的造波条件以及拖车航速，选定合适的船模缩尺比。为保证船模与实船的几何相似，船模的结构外形应与实船保持一致。水池造波要素（波长与波高）与船模的拖曳航速亦按缩尺比选定，保证船模与实船运动相似[9]

2）由于高速M型艇在波浪中航行时，惯性力起主导作用，取弗劳德数Fr= $\dfrac{{{v}}}{{\sqrt {{{gL}}} }}$ 相等，保证以重力为主要作用的流体动力相似。

3）为保证船模与实船在波浪中的动力相似，取斯特劳哈尔数St= $\dfrac{{{{vT}}}}{{{L}}}$ 相等[10]

1.2 砰击试验模型

 图 1 M型艇模型船 Fig. 1 Test model of M-boat

 图 2 试验模型安装装置 Fig. 2 Test mounting device of model
1.3 测点分布及试验工况

 图 3 加速度测点布置位置 Fig. 3 Location of acceleration monitoring point

 图 4 砰击压力测点分布示意图 Fig. 4 Coordinates of slamming pressure monitoring points

1.4 遭遇频率计算

2 规则波测试结果分析

 图 5 工况8的波浪图 Fig. 5 Evolution of wave in condition 8

 图 6 砰击过程M型艇姿势图 Fig. 6 Typical posture of M-boat during slamming
2.1 加速度测试结果分析

 图 7 工况8中重心处的加速度的时域曲线与频域图像 Fig. 7 Evolution of acceleration at center of gravity and corresponding spectrograph in condition 8

 图 8 重心处的加速度随波长的变化曲线 Fig. 8 Maximum acceleration for various wave length
2.2 砰击压力测试结果分析

 图 9 工况8中测点5处砰击压力 Fig. 9 Slamming pressure evolution of point P5 in condition 8

 图 10 工况8与工况13中各测点砰击压力 Fig. 10 Maximum slamming pressure at each pressure monitoring point in condition 8 and 13

 图 11 有效砰击压力沿船长变化图 Fig. 11 Effective slamming pressure at different the ship length
3 不规则波测试结果分析

 图 12 不规则波工况1～8中砰击压力沿船长变化图 Fig. 12 Maximum slamming pressure at different the ship length in irregular wave conditions 1-8
4 结　语

 [1] 宋竞正, 任慧龙, 戴仰山. 船舶非线性波浪载荷水弹性分析[J]. 中国造船, 1995(2). [2] 陈良伟. 舰船在波浪中的非线性运动响应与砰击研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2012. [3] 夏齐强, 陈志坚. 波浪载荷与砰击载荷联合作用下SWATH船结构动态响应[J]. 上海交通大学学报, 2012, 46(3): 352-357. DOI:10.3969/j.issn.1674-8115.2012.03.025 [4] 梅强中. 水波动力学. 北京: 科学出版社, 1984. [5] 汪雪良, 胡嘉骏, 耿彦超, 等. 三体船波浪载荷模型试验研究[C]// 中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨理事会第三次会议. 2010. [6] 耿彦超, 胡嘉骏, 顾学康, 等. 三体船波浪载荷预报研究[J]. 舰船科学技术, 2013, 35(12): 5-11. DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2013.12.002 [7] 姚迪, 卢晓平, 王毅. 三体船横摇模型试验及其特性分析[J]. 中国舰船研究, 2010, 5(4): 6-11. DOI:10.3969/j.issn.1673-3185.2010.04.002 [8] 戴仰山, 沈进威, 宋竞正. 船舶波浪载荷[M]. 北京: 国防工业出版社, 2007. [9] 陈颖, 岳亚霖, 林吉如. 小水线面双体船设计载荷研究[J]. 船舶力学, 2012, 16(1): 101-107. DOI:10.3969/j.issn.1007-7294.2012.01.012 [10] 汪雪良, 顾学康, 胡嘉骏, 等. 双体船波浪载荷测试技术研究[J]. 舰船科学技术, 2010, 32(1): 28-37. DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2010.01.003 [11] 耿彦超, 胡嘉骏, 汪雪良, 等. 基于模型试验的江海直达船波激振动与砰击载荷研究[J]. 中国造船, 2014(3): 43-52. DOI:10.3969/j.issn.1000-4882.2014.03.005 [12] 中国船级社(CCS). 海上高速船入级与建造规范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2015.