1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 本文研究的背景和意义

世界金融危机的影响还留有余温，环境污染也在加剧，世界各大船东都在寻求一种高速，环保，制造成本较低的船型，各个船舶公司或者设计院也希望设计出一款新型船型来增加在世界船舶市场的竞争力。无论是民用船舶还是军用船舶，在保证其它船舶性能的情况下，尽可能减小船舶阻力是各个船舶公司和设计院希望完成的愿望。

M型高性能滑行艇最初灵感来自于威尼斯河上的一种游艇，出于对河边历史建筑保护的目的，这种游艇具有很良好的减小兴波的作用，因为横剖面形状类似于M，因此被称作M型船。后来，美国圣地亚哥M船舶公司对该种游艇的型线进行优化设计，设计出一种消波性能更好的M船型。

M型高性能滑行艇有着极其优良的水动力性能，M型高性能滑行艇的滑行槽道将部分首波能转化为升力，压缩水面流体，提供一部分升力，并成为下部围壁。抬升后的船体入水面积和水线面面积均减少，达到了减阻，提速和提升船舶效率的效果。M型高性能滑行艇与气垫船和地效应船类似，都是利用空气产生升力来减小船舶阻力，不同之处在于M型船没有依靠任何附体来减小阻力，仅采用表面桨，消去了舵和支座等附体的阻力。换句话说，M型高性能滑行艇没有复杂的水翼，没有气垫风扇，单单依靠自身线型达到高速。

但是M型高性能滑行艇也存在着一个弊端，就是单M艇型较难设计大型化。因为M型高性能滑行艇在运动过程中产生的支持力大致正比于滑行艇尺度的平方，滑行艇重量大致正比于滑行艇尺度的立方。若保持滑行艇的航速不变而增大滑行艇的尺度时，滑行艇受到的支持力的增加跟不上艇重的增加，会造成滑行艇下沉以增大静浮力来保持滑行艇的垂向平衡，这样会使阻力增加，航速下降，当体积傅汝德数小于3.0时，滑行艇会离开滑行状态。若要使滑行艇保持高速滑行状态，则需要大大提高主机功率，这对滑行艇的发动机又有更高的要求 ^[1]。下表为M型高速滑行艇与其余高性能船型之间的比较^[2]。

	M型高型滑行艇	常规滑行艇	双体高速船	水翼艇	气垫船
航行原理	静止时，由浮力抬升船体；高速时，在槽道中形成“气垫效应”，抬高船体，减小摩擦阻力。	静止时，由浮力抬升船体；高速时船体由水动升力支撑。	由两个细长的单体船通过上层建筑连成一体，无论静止还是高速运行都由浮力支撑。	高速运动时由水翼所产生的水动力将船体托离水面。	利用在船底和支承面之间形成“空气垫”使船体 离开水面，通过减少与水的摩擦阻力提高航速。
船型优点	1、速度快、稳性好；2、耐波性好；3、海况适应能力强；4、兴波、喷溅小。	1、建造工艺相对简单，易于实现，风险小；2、技术成熟，成本低。	1、高速时，阻力性能好；2、甲板面积大，便 于 布置；3、良好的操纵性和稳定性。	1、阻力性能优良；2、航 行 平稳；3、一定范围内受波浪影响较小。	1、具有两栖性；2、能够用于地理位置复杂，常规船舶难以达到的航线。
船型缺点	1、大型化较难；2、国外技术保密，以及国内相关调查研究较少。	应用受风浪影响很大，多海况应用能力差。	1、采用的结构耐冲击性较差；2、吃水大，不利于浅水等复杂海底区域航行；3、高海况下晃动大、续航能力差。	1、航速过高时水翼产生空泡，性能急剧恶化；2、操控复杂，静吃水较深；3、水翼容易被撞伤甚至遭到破坏。	1、操纵复杂，成本较高；2、高速时稳定性差。

在这种条件限制下，双M型船应势而生。双M型船是将两个单M体横向并列在一起，其中每个M体的水动力特性相对独立，刚性围壁又阻隔了两个单M体相互之间的波系干扰。这样更有利于保持支持力，提高航速。

美国首先将双M型船运用于军舰上，并且有着不错的效果。这也引起了各国海军和军事迷的关注。但是由于技术封锁，所能查询的资料很少。所以，对M型船的研究，尤其是对阻力方面的研究，对未来M型船的应用有着足够的推进作用。^[3]~[5]

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

在单M型船上，上文提到的美国圣地亚哥公司在研制双M型船之前，就已经设计成功过多艘单M型高速滑行艇，并成功通过海上的各种实验。因此在设计双M型船时，他们胸有成竹，成功地设计出美国“短剑”号双M型船。下图为“短剑”号的主要参数。^[1]Robinson, Charles W.和Burns III, William F 发表过M船型的专利^[6]~[8]，Yousefi,Reza等人对有槽道的高速船减阻进行分析^[9],Hamid Kazemi Moghadam等人对槽道孔径进行了一定分析^[10], MortezaGhassabzadeh对多船体船进行了水动力研究^[11]。

1.2.2国内研究现状

国内的研究资料较少，在单M型滑行艇上，有一些学者已经在船模实验和计算机模拟上取得一定的成果，并对线型优化提出一定的建议。最早的是刘谦等人对类似于单M船型的三体消波滑行艇的研究^[12],陈辉等人对M型滑行艇水气两相流进行了研究^[13],涂建军等人对M型滑行艇的消波特性进行了研究^[14],黄武刚将M型滑行艇与W型槽道滑行艇进行了比较^[15],王庆旭等人通过无网格法对中低速下的M型滑行艇进行数值模拟^[16],黄武刚等人对M型滑行艇的线型优化也提出了一定建议^[17]。但在双M型船上的研究，寥寥无几，仅在2016年下旬，对一艘双M型高速智能无人艇进行了水面封闭测试，但很难查到对于这艘船的研究资料。

因此，为了增大中国船舶在世界市场的竞争力，缩短我国与西方国家军备的差距，打破对M型高性能船的技术垄断。研究M型高速滑行艇的水动力性能就凸显的特别重要。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

（1） 查阅不少于15篇相关文献资料，广泛调查、收集m船型资料，分析船型及其设计特点，了解m型滑行艇研究和应用现状，并以查阅的单m型滑行艇和“短剑”号主尺度为参考，考虑设计出模型船的主尺度数据。

（2） 学习maxsurf软件，完成m型滑行艇的型线设计、三维建模和静水力计算。

3. 研究计划与安排

3、进度安排

第1—2周：通过调研，收集资料，对毕业设计内容进行分析，完成开题报告、调研报告、收集外文翻译资料。

第3-4周：完成船舶的型线设计、学习maxsurf软件完成静水力计算。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 赵连恩．高性能船舶水动力原理与设计[m]．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009：212-222．

[2] 孙华伟.三体滑行艇船型与阻力性能研究[d].哈尔滨工程大学,2010.doi:10.7666/d.y1809072.

[3] 陆超.海中狐蝠——m船家族详解[j].现代舰船,2006,08:22-25.