实际海浪环境中舰船大尺度模型水动力学试验技术研究

Ship hydrodynamic tests, such as ship resistance, maneuverability and seakeeping, are of great importance for ship design and integrative performance evaluation. The traditional tests for ship hydrodynamics are carried out by scaled model in towing tanks. However, due to the reasons such as limitation of tank dimensions, unidirectional waves generated by wave-maker, scale effects, etc, the characteristics of real ships cannot be fully reflected by such model tests. Although real ship sea trial is the most authentic testing approach, it cannot be generalized for ship research due to the long-term and high-cost consumed during the preparation and conduction of tests. A state-of-the-art testing approach is to perform tests at real sea by large scale model. The scale effects are reduced by using relative larger models. Moreover, the tests are performed in wind-generated sea waves, where hydrodynamics of ship for all the headings can be tested. In this project, the following key testing techniques are intended to be achieved: obtain the sea state information by establishing a data-base of the testing sea area; develop a reliable testing system platform for most kinds of standard hydrodynamic tests; and propose testing scheme and data processing approach for ship hydrodynamics tests at sea.

舰船阻力、操纵性、耐波性等水动力学性能试验是舰船设计与综合性能评估中的必要技术手段。迄今为止，这些试验一般是在船模水池中进行，受水池尺度、线性化波浪模型、造波能力、有效测试距离以及模型尺度效应等方面的影响或限制，这种试验模拟并不能完全真实地反映舰船在实际海浪中航行的水动力学性能。实船海试虽然是反映舰船水动力学性能最真实的试验方法，但是由于实施条件及所需时间费用限制，使得这种试验方法不能广泛应用，更不可能在舰船的设计研发阶段进行。实际海浪环境中舰船大尺度模型试验是一种新型的试验技术，通过采用较大尺度的自航船模在真实的风浪流环境中进行试验，可以模拟实船进行任何浪向角下的试验和测量。为了完善和推广应用该试验方法，本项目进行下列几项关键技术研究：通过建立试验海区风浪流数据库来掌握试验海况；开发出功能满足测试要求且可靠性较高的试验模型系统平台；提出大尺度自航船模在真实海浪中的试验方案及数据分析方法。

舰船阻力与推进、操纵性、耐波性等水动力学性能试验是舰船设计与综合性能评估中的必要技术手段。迄今为止，这些试验一般是在船模水池中进行，受水池尺度、线性化波浪模型、造波能力、有效测试距离以及模型尺度效应等方面的影响或限制，这种试验模拟并不能完全真实地反映舰船在实际海浪中航行的水动力学性能。实船海试虽然是反映舰船水动力学性能最真实的试验方法，但是由于实施条件及所需时间费用限制，使得这种试验方法不能广泛应用，更不可能在舰船的设计研发阶段进行。实际海浪环境中舰船大尺度模型试验是一种新型的试验技术，通过采用较大尺度的自航船模在真实的风浪流环境中进行试验，可以模拟实船在实海域环境中的水动力学性能。为了完善和推广应用该试验方法，本项目开发了一套大尺度模型试验系统平台和方法。基于所建立的大尺度模型海试系统，可以开展的舰船总体性能测试主要包括：船舶静力学性能（稳性、浮性、抗沉性）、快速性（阻力与推进）、运动性（操纵性与耐波性）、结构载荷（波浪载荷、砰击载荷和结构强度）等。最后，提出了大尺度自航模型在真实海浪中的各类试验方案及数据分析方法。