基于Patran的高速小水线面双体船有限元结构强度分析

胡 犇,许 晟,梅国辉,侯国祥

(1.华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北 武汉 430074;2.中国舰船研究设计中心,湖北 武汉 430064)

0 引 言

小水线面双体船(SWATH)是20世纪70年代发展起来的一种新概念高性能舰船。SWATH船型的大部分排水体积深入水下,大部分有效容积升离水面,二者中间用水线面较小的支柱相连,使它像潜艇、水翼艇一样具有兴波小和受波浪干扰小的特点;又因其船体分成左右2部分,它还具有双体船甲板面积大和复原力臂大的特点。这些特点的综合效果就表现在该型船舶具有优良的耐波性、显著的快速性、宽敞的甲板面积、较强的生命力和良好的操纵性。小水线面双体船与常规单体船相比具有优越的耐波性能(在风浪中运动量最小,失速不严重)和宽广的甲板面积,引起了造船界和船东的极大兴趣。美国、日本等国更掀起了建造小水线面双体船的热潮。从20世纪70年代开始共建造了50多艘用于海洋考察、水声监听、车客摆渡以及旅游观光的小水线面双体船。我国从1994年开展小水线面双体船的实用设计研究,2001年建成了第1艘200 t级的海关监管艇,随后又陆续设计并正在建造最高吨位达到2500 t可在全球航行的小水线面双体船,开创了中国造船界一个崭新的领域[2]。

海关监管艇的船体主要尺度为:总长36.0 m,型宽14.6 m,型深7.0 m,片体间距12.1 m,支柱最大厚度1.2 m,下潜体最大直径2.4 m,设计排水量190 t。兼顾船体结构强度、抗低温和减轻重量等方面的因素,本船采取横骨架式和纵骨架式相结合的船体结构,其中连接桥和封闭箱式采取横骨架式;其他结构包括潜体、支柱体等都是采用纵骨架式,因为资料表明,纵骨架式的船体结构要比横骨架式减轻3%。……