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SWATH 船纵向运动的分数阶PIλDμ 控制

2021-04-10白春江王庆武

舰船科学技术 2021年2期
关键词:模型设计

白春江,王庆武,赵 健

(大连海事大学 航海学院,辽宁 大连 116026)

0 引 言

小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hull,SWATH)是从20 世纪70 年代开始投入试验并逐渐得到各国重视的一种排水型的高性能船舶。从第1 艘SWATH 船建成至今,经过40 余年的发展,已经有多个国家开发出了有着国防与军事背景的高性能SWATH 船[1],并且SWATH 船逐渐在民用领域得到了应用,如作为观光游览、客渡和娱乐艇等。

SWATH 船由船体的水下部分(也称下体、潜体、主体)、水上平台(也称上体、箱体)、支柱和附加的稳定鳍等4 部分组成。与排水量相当的常规单体船和双体船相比,SWATH 船具有较小的水线面,使得它在航行的时候所受干扰力较小,因而具有更加优异的快速性、耐波性以及稳性等特点,但SWATH 船同时也存在摩擦阻力较大、回转直径较大,浮态对船舶载重量敏感等不足[2-4]。特别是在中高速时,作用在船舶上的MUNK 力矩,容易使船舶发生纵向运动失稳[5-7]。

针对SWATH 船纵向运动稳定性这一问题,众多学者进行了研究。邬婷[7]通过参照高速水翼艇纵向运动方程建立了SWATH 船的纵向运动方程,采用Hurwitz-Routh 方法对SWATH 船的纵向运动稳定性进行了分析,并对某SWATH 船的光体做出了纵向运动稳定性的预报分析。高占胜[8]进行了控制鳍的安装位置、鳍面积等参数变化对某型SWATH 船纵向运动稳定性影响的分析。邓磊[9]采用粘性CFD 方法对某型SWATH船在顶浪规则波中的纵向运动响应特性进行了数值研究,并较为系统地分析了SWATH 船片体间相互干扰对其在波浪中运动响应的影响规律。熊文海[10]在SWATH 船的MMG 运动数学模型的基础上,同时充分考虑了SWATH 船的结构特点和双体、双桨、双舵之间水动力的相互影响,对某型SWATH 船的操纵性能进行了预报分析。……

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