外文翻译-我国高性能船技术进展

中文翻译我国高性能船技术进展学 院： 海洋科学与工程学院专 业： 船舶与海洋工程 班 级：学 生 姓 名：学 号：指 导 教 师：完 成 日 期：我国高性能船技术进展摘 要：数十年来,我国在高性能船研发与应用领域广泛深入地开展了大量、卓有成效的研究与开发工作,主要包括地效翼船、水翼船、小水线面双体船、穿浪双体船、水翼复合船,全垫升气垫船、侧壁式气垫船、高速多体船等等 ,文章对这方面的工作与技术进展情况进行了概要论述.然而 ,受到这一技术领域的广泛性以及篇幅的限制, 文中侧重于我国在高性能船方面取得的主要技术成果的回顾与主要产品的简要介绍,而对其中大量的具体技术细节不能一一提及 ,更无法详细展开进行深入论述.关键词：高性能船 地效翼船 水翼船 小水线面双体船 穿浪双体船 全垫升气垫船 侧壁式气垫船中图分类号：U662 文档标识：A1、介绍俗话说，鸟儿飞不过飞机，马儿跑不过火车，但是鱼儿却可以很轻易地超过一艘传统的船舶。这意味着当前的船舶科学技术相对于海洋生物圈来说远远谈不上先进，而船舶拥有像鱼一样好的耐波性和适航性也还是一个梦。海军造船工程师向这个梦想的努力导致了高性能船舶科技的发展。与传统船舶依靠排水量所提供的浮力浮在水面上相比，高性能船舶依靠水动力学、空气动力学理论中的升力，或者以一种新概念船型达到显著地降低兴波阻力的效果。从上世纪中叶开始，大量的高性能船型开始出现。在海洋科学中，高性能船舶的研究和发展是具有深远意义和最具创新性思维的一个学科。在过 图 1、不同类型的高性能船舶去的几十年中，全世界在这一领域的进展速度比以往任何时候都迅速。在中国，几乎所有的高性能船舶的研究都始于上世纪 50 年代。包括地效翼船，水翼船，表面效应船，小水线面双体船，穿浪双体船，高速多体船，混合水翼船，如图1 所示。中国许多研究机构及大学对高性能船舶的研究和发展都很重视。主要研究机构包括中国船舶科学研究中心(CSSRC),中国船舶设计和开发中心(CSDDC)、海洋设计研究院(MARIC ),中国上海船舶设计研究所(SMSDRI), 中国科学院，中国科技开发院(CASTD), 北京理工大学,上海交通大学(SJTU)，哈尔滨工程大学(HEU) 、武汉理工大学、大连理工大学、华中科技大学、海军工程大学(NEU)、大连海事大学等。以上并没有列出全部科研机构，还有许多船厂也为高性能船舶的发展做出了许多努力，这里也没有一一列出。中国高性能船舶研究的发展有赖于以上研究机构多年的研究工作，本文主要提供了学科的总体的构架和主要产品，而没有提详细的科技问题。本文也无法将国内这一领域的全部进展包括在内，而本文引用的文献也并没有全部列出。在这里，作者衷心希望世界的海洋工程研究机构能够了解到中国高性能船舶的发展历史和发展现状。2、地效翼艇继苏联的“里海怪物 ”于 1967 年出现在公众视野之后，702 所开始探索地效翼的相关理论，中国第一艘地效翼船（961）于 1968 年开始进入测试。从那以后，相关的工作得到广泛开展，从 1968 年到 2003 年，从 0.4 吨到 6 吨的 6 种型号的地效翼艇被成功研制出来，见表 1.此外还列出了由中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)和中国科技开发院(CASTD)研制的地效翼艇。表 2 列出了 5艘由中国船舶科学研究中心(CSSRC)研制的地效翼艇。单人操作地效翼艇“902”号于 1983 年在中国研制出来。它在水面上成功进行了近 100 次的飞行试验，表明我国彻底克服了纵向稳性这一难题。在 6 吨级的地效翼艇“XTW-4”的设计和试验中，设计采用的铝合金材料很受关注。海上实验表明，在三级海况下，该地效翼艇表现出良好的起飞和飞行性能。图 2（f）是一艘 200 吨大型地效翼艇 1：14 的测试模型，它是可遥控的，由中国船舶科学研究中心(CSSRC)研制，并于 2006 年成功穿越台湾海峡。船模的长度为 4.32m,换算为实船的长度为 60.5m,模型在风洞试验、水池实验和穿越台湾海峡的实验结果表明，这艘 200 吨的地效翼艇借助复合材料设计的地效翼、主船体、尾翼，满足了动力稳定性，性能，和安全性的所有要求。通过数据可以预测，实船可以在四级海浪条件下，借助四个发动机产生的 52.8 吨的推力可以达到 250 节的巡航速度。中国船舶科学研究中心在地效翼艇方面的研究成果包括：1. 小型地效翼艇的总体设计方法（2002 年）2. 纵向和横向稳定性设计准则的预测方法（2007 年）3. 动力增量的设计和计算4. 基于水动力学和空气动力学的性能预测和船型优化（2006a） ；5. 风洞和水池实验技术；6. 自控和遥控模型测试技术；7. 自动控制系统的优化（2006b ） ；8. 结构载荷预测；9. 结构物临界重量设计；10. 结构安全评估；11. 玻璃钢和铝合金材质的地效翼艇制造； 12. 地效翼艇的海上试验测量技术；这些年来，地效翼艇相关领域的研究工作得到持续开展，并出版了大量文献。多位科技工作者做出了杰出的贡献，地效翼艇的设计指导方针也因为这些研究工作而得以完善。图 2、中国设计的地效翼艇超临界表面效翼艇也是由中国船舶科学研究中心研究出来的。图 6 为中国船舶科学研究中心在 2006 年制作的风洞实验模型，该船模换算成实船的重量为500 吨，可以以 120 节的巡航速度在海面上前进，但并不能完全脱离水面。这是因为空气提供的升力占该船重量的 88%，而剩下的 12%由水动力提供。可以得出结论，中国在建造小型和中型地效翼艇的科技已经成熟，并且有能力根据需求设计制造 20 吨到 200 吨之间的地效翼艇。12%由水动力提供。 吨，可以以 120 节的巡航速度在海面上前进，但并不表1、地效翼艇的设计及试验情况能3、水翼艇中国第一艘水翼艇是 40座客船“水翼一号 ”。 该船由中国船舶科学研究中心设计，于 1959 年下水并航行于长江。在后来接近半个世纪的时间里，中国船舶科学研究中心对水翼艇进行了基础理论和实验方面的研究，相关成果也不断出现，主要包括：1. 水翼艇船型优化；2. 自稳定式表面穿孔水翼系统；3. 深潜式水翼艇的自动化控制技术；a)中国第一艘水翼艇客船“水翼一号” （40 座，1959）b)测试水翼艇“101”号（1969）c)铝合金水翼艇“飞鱼号” （28 座，1988）d)客船“Geleshan”号（82 座，1996 年）e)客船“远洲一号” （108 座，1998 年）f)客船“远洲二号” （102 座，2000 年）g)三翼游船“青州二号”(86 座，2007 年)h)自动控制深水翼艇“ps30” （香港称为“南向”294 座，1994 年）4. 负荷预测及结构设计方法；5. 对采用喷水推进的水翼艇进行动力性能预测和模型实验的方法；6. 喷水推进系统的空泡现象、剥蚀实验技术；7. 三体水翼艇；8. 多功能自适应式水翼艇；随着科技的发展，9 种不同 类型的水翼艇 在中国研制出 来。表2 列出了 这些水翼艇的 性能参数，图 7 给出了其中 8 种型号水翼 艇的图片。包 括六表面双体 水翼艇，一种全 浸式双体水翼 艇和一种三体 水翼艇。图 8、三翼水翼艇游船“青州二号 ”(86 座，2007年)图 9、三翼水翼艇的结构图 7、中国设计制造的一些水翼艇表 2、中国设计建造的水翼艇的一些数据图 7d-g 所示的水翼艇客船目前在长江上游运营。新建的三体水翼艇游船” 青州 2 号“的设计使该船相对同载重量的双体水翼艇来说，在船舯所受的弯矩大大减小，并在主甲板的上层建筑中采用了透明玻璃，这样做可以使游客能更好地在途中领略三峡风光。更进一步的模型实验表明，优秀的三体水翼艇结构设计可以极大的改善船的耐波性。图 10 为多艘不同船型在同一种不规则波浪条件下的响应，从图中可以看出，三体水翼艇有很明显的优势。 4. 小水线面双体船在过去的 25 年时间里，中国对小水线面双体船进行了广泛而深入的研究，十余种不同类型的小水线面双体船被研究设计出来，在 2000 年和 2002 年，中国制造的两艘小水线面双体船被成功交付。这些船被用做海监船，如图 11a 所示。该船由汕头大洋船厂和中国船舶科学研究中心合作设计并由大洋船厂建造。(a 工程支援船“customs 201/202”(228t,2000 年) (b 油田运输船“新世纪-1” （440t ，2004 年）(c 海洋服务船“东远 02”号（1500t，2007 年） (d 海洋调查船“试验 1 号” （2500t，2008 年）图 11、我国设计建造的小水线面双体船经过多年的研究以及技术的积累，中船重工集团开发了一系列小水线面双体船的设计理论工具。主要包括：1. 低阻力的主尺度优化程序；2. 动力性能的预测；（图 12 展示了运用这一理论对一艘海洋调查船“东源 02”动力性能进行预测，及与试验结果的对比）3. 船舶耐波性及稳定性预测；4. 基于线性和非线性水动力弹性分析结构荷载安全评估算法；5. 设计载荷的测定；6. 自动控制技术在船舶首尾减摇鳍中的应用。 （图 13 给出了使用和未使用这一技术的两艘船模的性能对比）这些设计理论工具已经被用于一艘 1500 载重吨的小水线面双体船和一艘2500 载重吨的海军调查船中，这两艘船或将于 2007 年冬到 2008 年夏交付使用。5、后记中国高性能船舶的发展状况可简要概括如下：地效翼艇的研究取得了很大的成就，使中国在小型和中型的地效翼艇上有深厚的设计和制造经验。然而财政支持还是高性能船舶发展的一个限制条件；在过去近半个世纪的时间里，水翼艇、气垫船、侧壁式气垫船的研究取得了很大程度的进展，并且能够满足国内的需求。通过系统化的研究，中国小水线面双体船的设计水平可以通过一系列设计优化工具进行设计的水平，而不仅仅依靠设计指南和经验。在未来一段时间内，中国对于高性能船舶的需求将是巨大的，无论是内河、远洋运输领域还是海洋资源开发、研究领域，而中国对于高性能船舶的研究工作也将继续下去。