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船舶减纵摇组合附体

【技术开发单位】哈尔滨工程大学

【技术简介】百余年来船舶设计人员为了改善船舶在波浪中航行的耐波性,进行了艰苦不懈的努力,取得了可喜的成果。减横摇技术已相当成熟,广泛应用于现代船舶上,而减纵向运动已有百余年研究史,但迄今尚无成熟技术形成装备。主要是减纵摇设备要承受很大的载荷,结构强度承受不了,还会引起船体的振动等。

该组合附体是被动式减纵摇装置,基于流体动力原理。它由一流线型潜体和安装在潜体上的一对艏鳍组成,通过潜体与船体艏底部固接,利用当船在波浪中作纵向运动时组合附体产生足够大的减纵摇稳定力矩来减缓船舶的纵向运动。其产生的稳定力矩载荷由潜体和艏鳍分别承担,这样保证了组合附体的强度要求,避免了组合附体引起的船体振动等(这在实船试验测试已经得到验证),确保工程可行。

减纵向运动组合附体经模型试验表明具有良好的减纵向运动效果,减纵摇运动幅值达30%左右,升沉减少20%左右,首部加速度降低50~60%,砰击、上浪概率减少60%以上。2003年在400吨级船上加装该装置实船试验表明,减纵摇效果显著,船员晕船率大大降低,实现风浪中高速航行,经过鉴定,专家一致认为该技术已成熟,达到工程推广的技术要求,总体技术水平达到国际领先水平。

在此技术基础上,开展该减纵摇组合附体向穿浪双体船型、千吨级及4千吨级单体船型推广应用研究,根据不同吨级船型运动特性,增加潜体涡流阻尼,突破减纵摇组合附体大型化关键技术,采用深V型主船体/组合附体/尾板综合集成技术研发千吨级和四千吨级高耐波性单体深V复合船型。经水池模型试验验证,加装减摇组合附体后该船型与同吨级圆舭船型静水阻力性能基本相当,耐波性得到大幅提升,减纵向运动效果平均为25%~35%,平均波浪增阻不大于15%,实现了在波浪中高速平稳航行,可提高一个耐波性浪级。

【技术特点】减纵摇组合附体技术已获国防发明专利授权,是具有工程使用价值的原创型装置。经过实船海试验证,走过装置研究、设计加工、实船改装、海试全过程,实践证明,该新型减摇组合附体结构简单(它主要由板材、骨架等焊接成型),技术风险小,造价低,可维性好,可在旧船上改装,也可在新船上装配。该研究成果是具有自主知识产权的性价比高的装置,建造工艺简单,满足通常造船工业领域船体建造的工艺要求。

与国内外同类型技术相比,国外报导的,只有在百吨以下的小艇上有采用可控尾板或艏底部加装半潜体的实船试验,可控尾板减纵摇效果20%以下,控制较复杂,半潜体减纵摇效果报导艏部加速度减少50%左右,但静水阻力增加16%左右。

我们研发的组合附体在世界上首次加装在450吨级艇上,并成功完成实艇海试验证,综合减摇效果达到50%左右,而且对原艇其他性能(快速性、操纵性)基本没有影响,不影响原艇抛锚、靠港等作业。

该技术结构简单,造价低,可维护性强,工程实施可行,世界上首次在450吨级艇上的成功验证,标志我国在舰艇减纵摇技术上取得重大突破,工程可行性及综合减纵向运动指标等方面处于国际领先水平。

【技术指标】该减纵摇组合附体由一个流线型附体和一对艏鳍组成,安装于船艏底部,其减纵摇效果显著,对原艇静水阻力影响很小,工艺简单,可维性强;

实船试验研究结果表明其综合减摇效果达40~50%,底部砰击概率降低70%~90%,波浪失速率小于15%,且解决了大部分减纵摇装置的结构强度问题,避免了组合附体激发的船体振动,提高一个耐波性浪级;

该组合附体原则上对船原来性能(快速性、操纵性等)影响不大,对原船抛锚、作业等也几乎没有影响;

该组合附体对减横摇还有10~15%的贡献,航速越高减纵摇效果越好;

减纵摇组合附体技术解决了百余年来造船领域的世界难题,标志着我国在舰船减纵摇运动技术上取得历史性突破,使我国在船舶减纵摇领域处于国际领先水平。

【技术水平】国际领先

【可应用领域和范围】可应用于船舶工业,可在单体船、双体船、三体船等船型上加装也可在民用高性能、高附加值出口船上使用,可应用于准军事艇及高速客船上,改善船员及旅客的舒适性,减少晕船,提高作业率和安全出航率。

【专利状态】已取得专利1项

【技术状态】试生产阶段

【合作方式】合作开发

【投入需求】90万元

【转化周期】6~12个月

【预期效益】该组合附体可在单体船、双体船、三体船等船型上加装,特别是为了提高船舶在风浪中的安全性、快速性、舒适性以及提高营运效率具有重大意义,该技术可推广应用于边防缉私艇、海警船、巡逻船及民用高速渔船、高速客船、高速游艇上,可大幅提升船舶的安全性、舒适性及作业效率,经济效益是可观的。也可在民用高性能、高附加值出口船上使用,经济效益更加显著。对提高我国船舶工业高性能新船型自主研发能力,提升国际市场竞争力具有重要意义。

该组合附体具有广阔的应用前景,我们认为技术是成熟的,关键是用户的需求,一旦形成市场,可生产系列产品,效益是巨大的。

  【联系方式】孙树政  0451-82518751/13613636556