100客位沿海高速三体客船总体设计外文翻译资料

 2022-10-31 14:44:45

英语原文共 22 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

第1章

引言: 高性能船舶

我们的主题

在本书中，我们介绍了各种类型的高性能船舶（HPMV），旨在使读者熟悉不同类型的高性能船舶是怎样的操控，它们的设计和运营的背景包括其历史背景，以及一些正在发展的不同概念的未来船舶。这不是一本详细介绍流体动力学的教科书，尽管我们涉及了一些基础知识。 我们的目标是扩大有效的高速海上运输的选择的提供途径，无论是商业用途还是个人兴趣。

在这些章节中，我们将参考特定的论文和教科书,让读者理解的更加深入和透彻，否则可能难以理解。在本书的后面，我们列出了更多的通用参考资料，包括一些图书，期刊和互联网的连接。HPMV的设计和性能涉及流体动力学和空气动力学，因此读者可以从这两个领域中找到参考。

激动人心的速度

从早在17世纪初，发明家开发了船舶概念，使用风力作为动力源，在水面上更快地运行，并且大概在同一时间里他们尝试用飞行器来征服天空。随着机械动力的出现，独立于风力作为主要推动力使水手们得以解放。随着水上运输道路的发展，发明人意识到要走得更快，最好尝试在水上掠过，而不是推动水。有提议，在盘状船的下方冲入空气，一旦这种动力飞艇已经成为现实，浮力增加，这样船体远离了水面，至少在水很平静的情况下，比粗糙的航道提供了一个简单的滑行通道;。虽然在20世纪初期由许多“业余爱好者”建造的船有很多故障，但是当做好的船只成功地滑过水面时给了他们一个难忘的经历。

有一些关于高速水流，特别是光滑的水的神奇现象。在一个大的河口或湖泊的中间，你开始感到水流暂停运动，只是你脸上的水雾告诉你，你正在加速。气垫船中有这种感觉，在快速艇和地效翼地效飞行器中也有这种感觉。在小波浪中，它是非常不同的，如同踩在鹅卵石上。这种效果在船上感觉很明显，甚至在非常轻的气垫船（ACV）中也是如此。只有WIG船型才能避免这种情况，因为他们被其滑行高度隔离了。在波涛汹涌的大海中，每一种船型都不同。双体船和气垫船较之单体船具有非常不同的感觉。从个人的角度来看，它们的恶心程度要低得多，也不像你所感受到的振动频率更高，而且在中耳里不太会干扰人体平衡机制。

对性能的探求

什么是高性能？它的意义随着时间的推移而变化，并且其意义同样适用于风力发电的船舶。速度是一个重要的因素，尽管通常它与船舶能尽可能平稳地穿过海浪的能力相结合。本书的主题是能够高速行驶的海洋船只。这主要适用于发动机驱动的船舶，尽管在十九世纪引进发动机动力的船舶实际上是使他们能够减少依赖风力的方向来规划航程。这是减少航行时间的一种手段，直接到达目的地，而不是采取锯齿形路线，因为帆船在大部分时间里占主要作用。值得注意的是，在过去的几十年里，风力驱动的船只，特别是多艘帆船在速度方面取得了惊人的进步。我们不会把这个问题放在这里，因为它更容易被认为是技术发展的分流。从这幅三角帆水翼船(图1.1)中可以看到，这些成就相当壮观。

高性能海洋船舶是怎么来的？这个势头一直将水上运输市场向越来越高速的方向上拉动，拉力已经在军事和商业领域之间交替，但是从机动船只的发展开始就被继承下去了。除了商业运输之外，使用机械动力来驱动能快速行驶的航行器的吸引力对发明家、富有的实业家和贵族来说都是一个强有力的选择。在十九世纪欧洲和美洲的个人或家庭愿意为游乐而建造游艇，一旦机械动力可以实现，这显然是便利的下一步。早在19世纪早期，蒸汽机就已经开始安装在大型帆船上，通常在航行结束时用来驾驶桨轮。随着蒸汽机越来越小，效率更高，能够安装在较小的船舶上。一个有用的应用是在港口和港口附近进行大型船只的操纵，而不是使用小型划艇。在特纳的画作《战斗的风暴》中有一个例子，图1.2，从那个时代起，拖着战舰“无敌”的拖船在特拉法加(1 - 1)战无不胜。

Fig. 1.1 High-speed sailing hydrofoil trimaran

Fig. 1.2 A steam paddle tug bringing in HMS invincible for final break-up

Fig. 1.3 HMY Victoria and Albert II

这时高速定义是超过10节的速度。一些快船和其他高速商船在十几年的时间内就能达到这个速度，但大多数帆船和普通船只的速度要慢得多。在十九世纪的最初几十年，游艇俱乐部已经在欧洲和美国已经存在，为其成员举办年度赛事，鼓励竞争和设计开发，这是赢得赛事的必要过程。在英国，皇家游艇中队在发展游艇和游艇方面发挥了关键作用。起初，摩托艇在竞争中被禁止，但在20世纪20年代末，苏格兰北部游艇俱乐部在克莱德年度帆船赛上为蒸汽艇设立了赛事，并开始了[1-2]类型的开发。第一名是一艘长120英尺长Assheton Smith先生建造的船，能够以16节的速度航行。

英国皇室家族有几艘明轮汽艇，从1843年的“维多利亚和阿尔伯特”开始，全长200英尺。图1.3展示了他们的第二艘游艇，一艘明轮船，图1.4显示了显示了在十九世纪晚期建成的具有螺旋推进力的第三艘船。这些船只的发展过程依然显示的是提供高品质住宿的一种趋势，并且设想航程中提供舒适的乘坐环境。对于欧洲贵族来说，这主要是愉悦的游玩，或者是短暂的沿海旅行，而到了十九世纪末，它已经用来运送贵宾和他们的随行人员进行访问。图1.4显示了维多利亚州和艾伯特访问挪威的Christiania(现在的奥斯陆)。直到第二十世纪中叶，这些船只才开始为全球航行而建造，并在大规模航海旅行到来之前，反映出较小的客轮的发展。

这些类型的船只持续发展，因为它们对富人和着名人士仍然有吸引力！在二十世纪中期，出现了专为追求刺激速度的富人所造船，和制造可以驻扎在地中海一段时间进行巡航，然后在加勒比巡航期间穿过大西洋的较慢的长途船只的造船分支。在巡航位置上巡航速度，基本上可以使船舶从港口到美丽或幽静的地方，然后再以高速返回。

Fig. 1.4 HMY Victoria and Albert III

回到19世纪80年代，在1882年，英国的查尔斯·帕森斯爵士发明了反动式汽轮机，此后不久，他就建造了100英尺长的示范飞船“涡轮岛”，图1.5。她能以34节的速度行驶，为蒸汽涡轮发动机提供了非常成功的示范，从而为蒸汽涡轮机的陆上工业应用带来了很多业务。涡轮岛现在位于英国纽卡斯尔的海事博物馆，在这本书的最后，你可以看到有关细节的参考资料。

当时，由往复式蒸汽发动机提供动力设计和建造的“枪艇”已经很实用，可以控制大英帝国的偏远的沿海/河口/河流位置，而皇家海军也利用这一技术获得了大量的 这样的工艺，并将它们远离英国进入中国和南美的长江。

在帕森斯引进汽轮机的同时，发明了燃油内燃发动机，汽车成为现实。在1886年，Gotleib戴姆勒在一个24英尺的发射中放置了一个1.5马力的汽油发动机来展示其使用。 这是一个新趋势的开始，私营业主建造的船只用更大和更大的发动机来达到更高的速度。二十世纪之交的速度上升了20节，而在第一个十年结束的时候，速度却上升了30节。 第一次世界大战见证了航天发动机的飞速发展，不久之后就给了高速船爱好者机会。在此期间组织了远海岸比赛，进一步鼓励发展。八百至几千马力的发动机被安装在速度超过每小时100英里的船舶上。

Fig. 1.5 (a) Sir Charles Parsonrsquo;s Turbinia at speed. (b) A plan and side view of the Turbinia

第二次世界大战带来了轻型发动机，例如在著名的喷雾飞机上使用的劳斯莱斯梅林发动机，一个约2500马力的紧凑型发动机。当在英国的唐纳德·坎贝尔(Donald Campbell)的快艇上安装时，他能够将世界水速记录提高到每小时130英里，为安全地实现这速度，船体形式已经从单体船变为三体滑艇。

为高速竞争而建造的船只已形成了专门设计的方法，并针对特定挑战进行了优化。从20世纪40年代开始，深水沿海项目的竞争推动了深层V型船体的发展，同时围绕较小的船只的竞赛推动了水上滑艇的发展，最初是具有浅V底壳形式的多阶单体船，后来推进到具有阶梯式侧船体和机翼形中心结构的双体船。在20世纪50年代，最大航速记录保持船从大型往复式发动机和螺旋桨驱动器变为喷气式推进船舶。而远岸赛艇在许多次比赛中已经转向面向螺旋桨和燃气轮机推进式船舶。储存燃油的续航力并不是赛艇的一个控制因素，因此动力及其推进控制装置决定了你能到达怎样的极限。极限的定义为船能在波浪中避免出现很大倾斜角度稳定地在波浪中航行。在速度记录船的情况下，令人担忧的只是表面上的波纹。

Fig. 1.6 HMS Warrior

如果我们回到19世纪中期，当蒸汽推进被引入帆船以提高服务速度时，军事客户支持海军建筑师和造船商，用螺旋推进器进行试验，以提高桨轮的性能。有趣的是，要考虑到桨轮需要一艘直立的船的矛盾，以及总是把船帆向一边或另一边倾斜的船帆。如果船帆都被卷起，我们只会因为海浪而动。如果机械动力用于离开和进入港口，我们有一个匹配过程。在海洋中，桨叶实际上是一种阻力，除非允许旋转，对于每一边都有轮子的船，螺旋桨对通过船舶的波浪和船的滚动不太敏感，这是一个很严重的问题。最初螺旋桨螺旋桨的直径相对较大，并且旋转缓慢，由安装在船尾的往复蒸汽发动机驱动。在1860年建造的英国皇家海军的第一个螺杆驱动的蒸汽和帆船舰艇之一的HMS战士中可以看到上述例子，图1.6。战士可以在英国朴次茅斯参观，因为它已经被恢复，并且被展示在博物馆中

Fig. 1.7 A Stern view showing the three propellers on each of three shafts of Turbinia

需求的增加导致汽轮机的发展推动力,最初由军事市场的需求导致第一次世界大战在20世纪早期,以及后来的跨大西洋客运班轮争夺的“蓝丝带”最快时间欧洲和纽约之间。石油取代煤成为燃烧的燃料，因为它能更紧凑地储存在船上的储罐中并且可以被泵入燃烧器。最初的涡轮机体积大，重量大，适合于大型船只，但对炮艇来说却不太好，因此这些较小的船只开始从往复式蒸汽机转变为使用柴油发动机。慢速和中速柴油机让位于第二次世界大战开发和完善的巡逻艇等小型高速飞机的高速柴油机，用来作为对潜艇的快速部署防御。

用于驱动这些快速飞船的螺旋桨是由大型慢速设计演化而来的，它是用勺子形状的叶片设计的更小的螺旋桨，后来更像涡轮机上的叶片。Turbinia是一个有趣的例子。 在这里，帕森斯沿着三个倾斜轴串联放置了几个螺旋桨，图1.7。 通过这样做，他能够保持螺旋桨转速低，避免“空化”，从而能够有效地配置可用功率。几十年后，海军建筑师们完善了螺旋桨的设计，以配合空化现象，见参考文献(1 - 3、1 - 4)。

在海上航行中，对船员来说是很不舒服的。在波涛汹涌的海面上，海浪像马车一样颠簸着，不让弹簧悬在鹅卵石上。在广阔海洋中，船只可以从水中起飞，而不是像海豚一样跳跃。为了将这些船作为客船，在20 - 30节的范围内，服务速度必须被接受。在这些速度中，波仍然会引起压力脉冲，但不是以更高速度的震动力。在二十世纪上半叶，建立了许多不同的设计，通过注意推进系统设计逐渐提高效率，并将其与船体形式相匹配。船体形式也采用更陡的倾斜刨面和开发出来的“阶梯状”形式，这些形式也被证明是最适合船只漂浮的。在过去的50年里，设计师们继续用双体船的形式进行实验，最近使用的是喷水推进，而不是螺旋桨推进。

在高达30节的速度范围内，其中滑行升力受到限制，可以认为更有效地优化船舶的水下形式，以减少阻力和垂直运动响应。这导致船体非常细长稳定性受到限制，克服这一点的方法之一是有一个潜艇般的下船体和较小的水线面。人们发现，如果使用双体船，这种想法的效果最好，这在已经开发的小水线面双体船（小水线面双体船）已被证明是有用的。将这个概念推向高于35节的更高速度，导致我们穿透波浪双体船。这个概念也有一个相对狭窄的速度范围(傅汝德数范围)，在这个范围内它是最优的。这个概念在商业上获得成功，以支持规模扩大到非常大的规模，这也是过去30年高速船舶发展的动力。

单体船能够安全的在航速在80节左右航行，因此一旦有了阶梯型的船体，船体就能有效地运行在一些不太理想的支撑表面上。双体船形式有助于横向稳定性，而在较高的速度下，使用由中央船体和两个侧体提供三点支撑的三体船，发现更稳定，这是英国坎贝尔一家在20世纪30年代至60年代的水速记录船上所采用的船型。

在佛罗里达州沼泽地使用的“飞艇”的建造者采取相反的方向。基本上，一辆汽车或轻型飞机发动机安装在浅底的驳船的船尾，如船体驱动大型空气螺旋桨，图1.8。 这些船只可以在非常浅的水域上以高达50海里的速度行驶。一个非常令人兴奋的旅程，但它们不适合开放水域！它们用于狩猎，游览和观光旅行，并且自20世纪50年代以来已经发展起来。

我们把注意力集中在单体船上。从二十世纪初开始，意大利名为Forlanini的先驱者试验了水翼支撑的船只，以便将船体与水面分开，从而提高速度。这项工作是由瑞士的冯·舍尔特尔男爵和俄罗斯的阿列克谢耶夫共同推进的，并推广到了商业上的客船。阿列克谢耶夫的撇油器在生产线上建成了重要的数字，以帮助加速俄罗斯河流在20世纪50年代至80年代的通信交流，而冯·谢尔特尔的海上水翼艇在同一时期改变了斯堪的纳维亚和地中海沿岸许多客运连接的面貌。首先，如果我们要加快速度，我们必须减少阻力，同时保持一个稳定的船体。这让我们看到了可供选择的选项。

Fig. 1.8 Airboats at speed

运动阻力:在水和空气中阻力

飞机在空气中的密度只有1/800的水中，因此具有比船舶更好的阻力性

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[141658]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章