高性能船舶原理與設(shè)計(jì)

前言

　　近二三十年來，高性能船舶不斷推陳出新，發(fā)展迅速，受到了造船界的廣泛關(guān)注，也引起了各國海軍的密切注意，美、英等國還研制開發(fā)了專門的試驗(yàn)艦艇，來研究評(píng)估其主要性能。21世紀(jì)艦船總體技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的一個(gè)新特征是對(duì)新船型的研發(fā)和現(xiàn)有船型的優(yōu)化。雖然常規(guī)船型仍是目前艦船最廣泛采用的船型，但多體船型、小水線面船型和穿浪船型、復(fù)合船型等新船型的探索和應(yīng)用，已成為21世紀(jì)前期艦船總體技術(shù)最具創(chuàng)新活力的內(nèi)容。我國海軍對(duì)此也非常重視，在以往使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，已成功選用高性能船型研制了幾型水面艦船，取得了很好的效果?！　　陡咝阅艽八畡?dòng)力原理與設(shè)計(jì)》一書，緊跟世界高性能艦船的最新發(fā)展，在作者四十多年的教學(xué)、科研和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，特別增加了穿浪雙體船、多體船、動(dòng)力增升雜交船型和最新的多M型槽道滑行艇等專題分析研究，更加全面、深入和系統(tǒng)地展現(xiàn)了各型高性能船舶的基礎(chǔ)理論、主要特點(diǎn)、設(shè)計(jì)應(yīng)用及歷史概況等。本書理論淺顯易懂，分析細(xì)致透徹，實(shí)例資料詳實(shí)，圖文并茂，是近年來難得一見、適合不同讀者需求、內(nèi)容非常全面的學(xué)術(shù)專著。該書必將成為有志于從事高性能船舶事業(yè)的廣大科技人員和管理人員的良師益友?！　∨灤b備是海軍裝備體系的重要組成部分，可以預(yù)見，高性能船舶將在其中占有越來越重要的地位。希望廣大科技人員能充分發(fā)揮聰明才智，勇于開拓，敢于創(chuàng)新，為我國高性能艦船的發(fā)展及海軍技術(shù)裝備水平的提高做出貢獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

　　本書共分11章,內(nèi)容包括高性能船舶(HPV)概論、高速排水型船舶概念與興波阻力表達(dá)式、高性能排水型單體船、常規(guī)高速雙體船與非對(duì)稱雙體船、小水線面雙體船與隱身船型、高速穿浪雙體船、高速多體船(三體、四體和五體)、動(dòng)力增升體船與復(fù)合(雜交)船、滑行艇、水翼艇、氣墊船和表面效應(yīng)船等,以及高性能船舶的推進(jìn)與傳動(dòng)方式。系統(tǒng)地論述了高性能船舶的基本原理、船形新概念及其演變,航態(tài)、快速性、穩(wěn)性和耐波性及其評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。全面地介紹了各類船舶的水動(dòng)力性能估算、船型優(yōu)化設(shè)計(jì)與改進(jìn)方法,同時(shí)對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外高性能船的最新研究成果給予評(píng)價(jià)與分析?！　”緯晒┐肮こ碳捌湎嚓P(guān)專業(yè)、流體力學(xué)專業(yè)、航海技術(shù)專業(yè)等高年級(jí)本科生、研究生教學(xué)使用,也可作為有關(guān)專業(yè)的教師、工程師、科研人員和技術(shù)管理人員的參考書。

作者簡介

　　趙連恩，1941年3月生，河北省吳橋人，哈爾濱工程大學(xué)教授，浙江海洋學(xué)院兼職教授。1965年畢業(yè)于中國人民解放軍哈爾濱軍事工程學(xué)院海軍工程系艦艇設(shè)計(jì)與制造專業(yè)，長期從事高性能船舶設(shè)計(jì)、科研與教學(xué)工作。1984年赴德國漢堡大學(xué)造船學(xué)院訪問與合作研究。2006年赴英國等國家考察。曾任哈爾濱工程大學(xué)新型船舶研究室主任、船舶快速性教研室主任；浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程系主任，浙江海洋學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)委員。中國造船船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員；中國造船學(xué)會(huì)船舶力學(xué)委員會(huì)船舶阻力與性能學(xué)組成員；主持承擔(dān)國家級(jí)、省部級(jí)科研項(xiàng)目10余項(xiàng)；主持設(shè)計(jì)10余種新型船與高性能船舶。獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)5項(xiàng)；公開發(fā)表論文70余篇；出版統(tǒng)編教材與專著多部?！　≈x永和，1967年3月生，江西尋烏人，上海交通大學(xué)博士研究生畢業(yè)，現(xiàn)任浙江海洋學(xué)院船舶與建筑工程學(xué)院院長、教授，第五屆舟山市政協(xié)常委、第十屆浙江省政協(xié)委員。先后入選舟山市學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人、浙江省高校中青年學(xué)科帶頭人、舟山市拔尖人才、浙江省教學(xué)名師。多年來，主要從事船舶與海洋工程領(lǐng)域的科學(xué)研究與教學(xué)工作；先后承擔(dān)了國家級(jí)、省部級(jí)科研項(xiàng)目10余項(xiàng)；獲省部級(jí)成果獎(jiǎng)5項(xiàng)、軟件著作權(quán)登記2項(xiàng)、專利授權(quán)登記1項(xiàng)；公開發(fā)表論文近40篇，其中SCI、El、ISTP三大檢索收錄16篇；出版教材1部。主要社會(huì)兼職有：中國船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、浙江造船理事、《船舶工程》與《船海工程》編委。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 高性能船舶的基本概念及特點(diǎn)1.1.1 高性能船舶的基本概念1.1.2 高性能船舶的特點(diǎn)1.2 船舶水動(dòng)力技術(shù)與船型演變1.2.1 船舶航態(tài)與船舶性能1.2.2 船型演變的一般趨勢及高性能船舶的種類1.3 高性能船舶發(fā)展概況1.4 高性能船舶航行性能的研究方法1.4.1 理論計(jì)算方法1.4.2 船模試驗(yàn)1.4.3 實(shí)船試驗(yàn)1.5 高性能船舶耐波性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)1.5.1 正常營運(yùn)限制1.5.2 預(yù)定最壞條件限制1.5.3 航行舒適性限制第2章 高速排水型船舶與興波阻力表達(dá)式2.1 基本概念與船型2.1.1 相對(duì)航速概念2.1.2 高弗勞德數(shù)減阻概念2.1.3 “薄船”或瘦長船概念2.2 不同形式的片體組合及其興波阻力表達(dá)式2.2.1 單體“薄船”興波阻力2.2.2 雙體“薄船”興波阻力2.2.3 三體“薄船”興波阻力2.2.4 四體“薄船”興波阻力2.2.5 五體“薄船”興波阻力第3章 高性能排水型單體船3.1 主要性能與船型的關(guān)系3.1.1 阻力性能與主要船型參數(shù)的關(guān)系3.1.2 耐波性能與主要船型參數(shù)的關(guān)系3.2 高速方尾排水型船的阻力性能及預(yù)報(bào)方法3.2.1 方尾型船的水動(dòng)力特點(diǎn)3.2.2 蘇聯(lián)《方尾圖譜》的應(yīng)用3.2.3 NPL型船系列圖譜3.2.4 應(yīng)用回歸分析法估算過渡型快艇的阻力3.2.5 預(yù)報(bào)高速方尾排水型船舶阻力性能的電子方尾圖譜3.3 高速深V型船3.3.1 深V型船的船型特征3.3.2 船體V度和尾板形狀對(duì)阻力的影響3.3.3 深V型船與常規(guī)圓舭型船在流體動(dòng)力性能上的比較3.3.4 橫剖面形狀對(duì)耐波性的影響3.3.5 半潛首對(duì)阻力和耐波性的影響第4章 高速常規(guī)雙體船與非對(duì)稱型雙體船4.1 高速常規(guī)雙體船的船型特征4.1.1 雙體船的優(yōu)點(diǎn)4.1.2 雙體船的缺點(diǎn)4.2 高速雙體船的阻力特性及臨界航速概念4.2.1 高速雙體船的阻力特性4.2.2 高速雙體船的臨界速度和無干擾弗勞德數(shù)概念4.2.3 片體間距對(duì)阻力的影響4.2.4 修長系數(shù)和長寬比對(duì)阻力的影響4.2.5 片體橫剖面形狀對(duì)阻力的影響4.2.6 高速雙體船興波阻力理論公式4.2.7 雙體船航行升沉與縱傾變化特點(diǎn)4.3 高速雙體船阻力計(jì)算4.3.1 阿爾費(fèi)里耶夫高速雙體船剩余阻力圖譜4.3.2 用NPL高速雙體船試驗(yàn)資料估算阻力4.3.3 用雙體母型資料和影響系數(shù)估算雙體船的阻力4.3.4 用單體船圖譜或試驗(yàn)資料估算雙體船的阻力4.4 常規(guī)高速雙體船的耐波性4.4.1 船舶耐波性研究的現(xiàn)狀4.4.2 與耐波性有關(guān)的基本概念4.4.3 常規(guī)高速雙體船耐波性的簡化計(jì)算4.5 非對(duì)稱型高速雙體船4.5.1 非對(duì)稱型雙體船的特點(diǎn)4.5.2 非對(duì)稱型雙體船的興波阻力計(jì)算第5章 小水線面雙體船與隱身船型5.1 綜述5.1.1 SWATH發(fā)展簡史5.1.2 SWATH的主要優(yōu)缺點(diǎn)5.1.3 SWATH的性能特點(diǎn)5.2 小水線面雙體船的快速性特點(diǎn)5.2.1 SWATH阻力性能與常規(guī)船比較5.2.2 SWATH耐波性與波浪中的失速5.2.3 SWATH的推進(jìn)性能5.3 小水線面雙體船船型與性能的關(guān)系5.3.1 SWATH的阻力性能5.3.2 SWATH的運(yùn)動(dòng)性能5.4 小水線面雙體船的船型優(yōu)化和改進(jìn)5.5 小水線面隱身船型5.5.1 隱身船概念5.5.2 小水線面隱身船的性能與船型特征5.5.3 艦艇隱身技術(shù)第6章 穿浪雙體船（WPC）6.1 概述6.2 WPC船型參數(shù)對(duì)性能的影響6.2.1 片體的長度系數(shù)和長寬比6.2.2 橫剖面的選擇6.2.3 尾端形狀6.2.4 首端形狀6.2.5 浮心縱向位置（LCB）6.2.6 干舷與儲(chǔ)備浮力6.2.7 連接橋和中央船體的形狀6.2.8 片體間距對(duì)性能的影響6.3 WPC與相當(dāng)單體船航行性能的比較6.3.1 快速性6.3.2 耐波性能6.4 改善高速穿浪雙體船航行性能的措施6.5 最小興波阻力雙體船船型優(yōu)化6.5.1 二次型數(shù)學(xué)規(guī)劃法的基本概念6.5.2 用“帳篷”函數(shù)法解最小興波阻力雙體船船型優(yōu)化問題6.5.3 約束的標(biāo)準(zhǔn)形式6.5.4 二次規(guī)劃問題的解法第7章 高速多體船與復(fù)合船型7.1 概述7.2 高速三體船船型與性能特點(diǎn)7.3 高速三體船阻力與耐波性估算7.3.1 高速三體船阻力估算7.3.2 高速三體船耐波性估算7.4 高速四體船7.4.1 高速并列四體船7.4.2 高速小水線面四體船7.5 高速五體船7.5.1 主一側(cè)五體船7.5.2 等片體五體船7.6 高速三體船、五體船在迎／順浪中的“參數(shù)諧振”問題7.6.1 現(xiàn)象與安全問題7.6.2 參量橫搖基本概念與機(jī)理7.6.3 船型對(duì)參量橫搖運(yùn)動(dòng)的影響7.6.4 減小與避免參量橫搖與同步橫搖的措施7.7 三體船、主側(cè)五體船與相當(dāng)單體船性能比較7.7.1 阻力性能比較7.7.2 完整穩(wěn)性比較7.7.3 耐波性能比較7.7.4 側(cè)體設(shè)計(jì)的相關(guān)問題7.7.5 其他有關(guān)結(jié)論7.8 多體船的應(yīng)用與發(fā)展前景7.9 高性能復(fù)合船型7.9.1 概述7.9.2 動(dòng)力增升體／動(dòng)力增潛體型船7.9.3 動(dòng)力增升體型船的優(yōu)點(diǎn)7.9.4 動(dòng)力增升附體船的實(shí)例與幾種船型概念的設(shè)想7.9.5 關(guān)于水動(dòng)力學(xué)船型概念的注記第8章 常規(guī)滑行艇與槽道滑行艇8.1 常規(guī)滑行艇基本原理8.1.1 滑行艇的受力分析與二元滑行平面第9章 水翼艇第10章 氣墊船第11章 掠海地效翼船參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1 高性能船舶的基本概念及特點(diǎn)　　1.1.1 高性能船舶的基本概念　　基于不同的原理，高性能船舶(HPV)有不同的船型或類型，它可以是基于阿基米德原理的排水型船，也可以是主要基于水動(dòng)力原理的增升型船，還可以是基于多種不同流體動(dòng)力原理構(gòu)成的復(fù)合型船。不管是哪一種船型，追求高水平的綜合航海性能及完善的使用功能是所有高性能船舶的基本共同點(diǎn)。　　所謂“高水平的綜合航海性能”，其中最重要的標(biāo)志是優(yōu)良的高速性能和耐波性能，其次是經(jīng)濟(jì)性、安全性好，載運(yùn)能力大，以及環(huán)境舒適與形態(tài)美觀等?！　「咝阅艽安灰欢ㄊ歉咚俅咚俅膊灰欢ㄊ歉咝阅艽?。如高速的內(nèi)河船舶，通常不被認(rèn)為是高性能船，因?yàn)樗鼈儾痪邆淞钊藵M意的耐波性，只能在較平靜的水面上航行；某些海船雖然也有很高的航速，但其耐波性能很差，暈船率很高，因此也不能稱其為高性能船舶?！　榱颂岣叽暗哪筒ㄐ阅芎涂焖傩?，船舶可能采取非常規(guī)船型及特殊的航行狀態(tài)與方式，以減小其興波阻力和在波浪中的搖蕩，這樣便產(chǎn)生了新的不同設(shè)計(jì)概念。成功的船舶設(shè)計(jì)新概念將導(dǎo)致一種新型船舶誕生，使船舶的航行性能有明顯的提高。概括來說，高性能船舶的設(shè)計(jì)概念主要有以下4類。

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