【正文】 大。將帶入即可得到： （213）由于，因此，（213）式又可表示為： （214）將恢復力系數(shù)的表達式帶入式（213），得： （215）式中，第一項為靜縱向恢復力矩，第二項為Munk力矩，第三項是由粘性升力引起的力矩，第四項是鰭所引起的縱向力矩，它們各自乘以縱傾角即分別表示相應的縱向力矩。 根據(jù)式（217）可以求得，SWATH船發(fā)生縱向運動失穩(wěn)的最小航速，即臨界航速可被表示為： (218)對工程應用中可以進一步簡化式(218),從(215)可知當忽略項后臨界航速可表示成： (219)在工程應用中,上式可以很簡潔地計算出臨界航速.對于未裝鰭的船，式（218）中分母第三項為零。 本章小結(jié)本章首先建立了SWATH船縱向運動的數(shù)學模型，包括靜水中模型和波浪中模型，然后分析穩(wěn)定性，利用勞斯赫爾維茨判據(jù)對SWATH船縱向運動的穩(wěn)定性進行分析，并對穩(wěn)定性判據(jù)進行簡化為單一的 eO判據(jù)，并對估算SWATH船臨界航速的公式進行了詳細地計算和分析，使之對于安裝穩(wěn)定鰭的情況也具有較簡潔的計算公式。仿真時選用[13]，根據(jù)等間隔法原則進行離散化。 % rad/s， rad/sWi=Wmin:(WmaxWmin)/n:Wmax。 %海浪表示函數(shù) for iq=1:length(Wi) ystar(iq+1)=mod(b*ystar(iq),Mstar)。endendplot(t,La)axis([0 500 ])xlabel(39?，F(xiàn)在對其進行仿真。固定航速為18節(jié)，分別改變遭遇角： ， ， ， ，可得以下擾動力矩仿真結(jié)果：（a）航速18節(jié)，遭遇角 （b）航速18節(jié)，遭遇角（c）航速18節(jié)，遭遇角（d）航速18節(jié)，遭遇角（e）航速18節(jié)，遭遇角 不同遭遇角對應的縱搖擾動力矩MM仿真曲線從以上的仿真結(jié)果可以看出，在固定航速時，隨著遭遇角的增加，遭遇頻率顯著增大，擾動力矩有所變大，對船舶振蕩加劇，也對的穩(wěn)定航行產(chǎn)生影響。 simulink運動仿真模型同理可求解縱搖位移的狀態(tài)空間方程，在仿真過程中只需改變各矩陣，,的參數(shù)然后進行仿真。通過以上的分析計算可鰭的確定提供一些基本的原則和依據(jù)。導師高尚的敬業(yè)精神，平易近人的生活態(tài)度以及諄諄教誨，都給我留下了深刻的印象。 Ocean Engineering, University of Glasgow, 1984.[7] Wu . A prediction method for SWATH heave, pitch and surge motion[R]. NAOE8367 Report, Department of Naval Architecture amp。感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學和朋友們!參 考 文 獻[1] Lee of motion,stability amp。4. 通過安裝穩(wěn)定鰭前后特征根隨航速變化的分布圖，分析了穩(wěn)定鰭對SWATH船運動性能和穩(wěn)定性的影響 致 謝本論文是在導師劉強博士的親切關(guān)懷和精心指導下完成的。 本章小結(jié)本章基于MATLAB對SWATH船的縱向運動進行了仿真，先進行海浪仿真，然后在長峰波隨機海浪中對擾動力和力矩的仿真，再分析了SWATH船在不同海況航行時的運動性能。 求解長峰波海浪中的縱向運動方程假定引起船運動的入射波是微幅的,這樣波浪擾動力也可以認為是微幅的，所引起船的運動也應是微幅,并假定船所在水域為無限深，不存在流和風，船以穩(wěn)定的平均速度和穩(wěn)定的航向作直線前進運動，還假定片體的水下部分足夠細長，滿足應用切片理論計算運動方程中各水動力系數(shù)的要求可得到SWATH船縱向運動的線性方程為，即（21）式：式中，下標3和5分別表示垂蕩和縱搖運動模式.，由于耦合項相對于自身項影響很小，在計算過程中可以忽略不計，則21式可以表示為： （36）利用求解狀態(tài)空間方程，單獨求解一個值，例如先求垂蕩位移:令，垂蕩位移的狀態(tài)空間方程可如下表示： （37）則狀態(tài)空間方程可進一步轉(zhuǎn)化為如下表示:,。仿真結(jié)果如下圖所示：（a）遭遇角，航速10節(jié)（b）遭遇角，航速18節(jié)（c）遭遇角，航速25節(jié)（d）遭遇角，航速30節(jié) 不同航速對應的縱搖擾動力矩MM仿真曲線從以上仿真的結(jié)果可以看出擾動力矩在固定遭遇角時，隨著航速的增加而增大，遭遇頻率顯著增大,導致振蕩加劇,而且縱搖力矩的頻率也顯著增加。假設(shè)對應某次子波的波浪擾動力和擾動力矩。 Wn=(Wi(iq))^2/g。for tn=1:length(t)。% ~h13=4。長峰波海浪，又稱二因次隨機海浪，可以看成是由無數(shù)個不同波幅和波長的微幅余弦波疊加而成，而這些微幅余弦的初相位是一個隨機變量，于是不規(guī)則長峰波可以表示為： （31）式中,和分別為第次諧波的波幅、波數(shù)、角頻率和初相位。，裸體船隨航速的增加垂蕩運動性能是逐漸變壞的，其中垂蕩半衰周期惡化最嚴重，縱搖運動性能則是逐漸變好的，但是當速度超過臨界速后便產(chǎn)生失穩(wěn)。由于第一項靜縱向恢復力矩是不隨航速改變的，所以隨著航速增大，SWATH的失穩(wěn)危險顯著增大。穩(wěn)定性判據(jù)的這一簡化不僅使穩(wěn)定性判別簡便和計算簡化，而且也更便于分析各種因素對縱向穩(wěn)定性的影響。只要尾鰭面積不超過此值，采用作為縱向穩(wěn)定性的唯一判據(jù)仍是可行的，通常實用尾鰭面積不會大到超過此值.首鰭對穩(wěn)定性帶來的不利影響，因而通常不單獨安裝首鰭，但可以與尾鰭同時使用，構(gòu)成組合鰭 。這可能是因為SWATH的水線面積很小，系數(shù)、的值要比質(zhì)量M和質(zhì)量慣性矩小得多，故系數(shù) a、b均大于零。，尾鰭的縱向位置均在距船重心約25米的下潛體中后部，航速均取節(jié) 。由這四個特征根，可得到SWATH船的振蕩頻率為和，以及三個重要的表征船的垂蕩和縱搖運動性能的特征參數(shù)：（1）自然振動周期 （27） （28）（2）半衰期 （29） （210）（3）阻尼比 （211） （212）四個特征根凡是由水動力系數(shù)決定的,所以小水線面雙體船的縱向運動的固有周期!半衰周期和阻尼比也取決于方程(3一12)中各水動力系數(shù)和恢復力系數(shù)通過設(shè)計合適面積的首尾穩(wěn)定鰭的目的就是改變船體的水動力系數(shù),從而達到使船體具有合適的固有周期!半衰周期和阻尼比的值,以提高小水線面雙體船在波浪的運動性能相反的,通過對三個縱向運動特征參數(shù)的比較,可以對各個穩(wěn)定鰭尺寸和位置方案的優(yōu)劣衡量提供一個數(shù)字指標 航速對SWATH船縱向運動穩(wěn)定性的影響 穩(wěn)定性判據(jù)的簡化——單一的 e0判據(jù)按式(25)判定SWATH的穩(wěn)定性相當繁。當特征根都是負實數(shù)時，擾動運動響應呈指數(shù)律衰減。 靜水中SWATH船的縱向運動數(shù)學模型假定SWATH船在靜水中以穩(wěn)定的平均速度和穩(wěn)定的航向作直線前進運動，且其片體水下部分足夠細長，滿足應用切片理論計算運動方程中各水動力系數(shù)的要求。為描述SWATH船的縱向運動，建立兩個右手直角坐標系：固定坐標系和運動坐標系。其中，穩(wěn)定鰭各參數(shù)對SWATH船縱向運動性能的影響是一個需要深入研究的問題。將從體船型的航行穩(wěn)定性和其他非排水型船型的低阻力特性相結(jié)合，是高性能船舶發(fā)展的一個重要方向。為了更能發(fā)揮小水線面雙體船的耐波性優(yōu)勢，克服縱向穩(wěn)定性不足的缺點，隨著研究的深入，目前，解決這一問題的普遍有效手段是加裝穩(wěn)定鰭，而且穩(wěn)定鰭的安裝位置、鰭型以及尺寸都對SWATH船的縱向運動穩(wěn)定性和運動性能有重要的影響。（5）穩(wěn)性和不沉性對SWATH船來說，穩(wěn)性設(shè)計的自由度比單體船大。因此具有較好的耐波性。這使小水線面雙體船不僅受波浪質(zhì)點運動影響小，而且受到的擾動力也大為減少。該結(jié)構(gòu)形式使小水線面雙體船有寬闊的甲板面積和寬敞的艙室容積。建立了穩(wěn)定鰭方案的多目標優(yōu)化模型，并利用基于Pareto的多目標遺傳算法對其進行了優(yōu)化求解，建立了穩(wěn)定鰭方案的多級評價指標體系，利用多級模糊綜合評價方法對穩(wěn)定鰭方案進行了評價，以從優(yōu)化得到的Pareto最優(yōu)解中確定出最滿意的穩(wěn)定鰭方案；葛緯楨和郭值學[12]對SWATH船的運動穩(wěn)定性進行分析，包括縱向運動和橫向運動穩(wěn)定性，他們的分析可以將縱向運動和橫向運動的穩(wěn)定