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超级＆巨型游艇，意大利热那亚的设计与施工2015年5月13-14日

2015年copy;：皇家海军建筑师学院

一个设备齐全的三体游艇HULL VANE概念的可行性和性能

K Uithof1, P G van Oossanen1,2, and F Bergsma2, 1Hull Vane B.V. and 2Van Oossanen Naval Architects B.V.，荷兰

概要

船体的叶片reg;由箔位于水线下方，靠近船的船尾。它的目的是减少压力电阻的容器。像叶片reg;三体船船体，在更高的速度提供有益的阻力特性。船体的叶片reg;对三体船的加入可以证明是有益的。

本文提出了一种学习入优势，这一概念的应用为游艇平台的缺点。要分析这个，用船体Vanereg;一个新概念三体船500GT游艇附在其支腿设计。随后，它是相对于四标准的基础上的等效单体船船：生命周期成本，能源效率，豪华和舒适的耐波性。分析表明，与赫尔Vanereg;三体船优于单体船它相当于在所有四个标准。因而三体船游艇和船体Vanereg;附连到其支腿的组合被发现是有竞争力的使用同等单体船。

命名法：

下标：

1.引言

专利赫尔Vanereg;由水线以下陪衬，船只的尾部靠近身体。它的目的是恢复在气窗波损失的能量的部分，影响修剪，并减少它附着在容器的垂直运动。与合适的船体的形状，设计良好的赫尔Vanereg;可以由5-10％减少阻力，并且在某些场合在20％以上。赫尔Vanereg;的收益是FN 0.2和0.7之间最大的，使得它快速位移船一个有趣的选择。

像赫尔Vanereg;，三体通常提供以更高的速度有利电阻特性时，由于较低的压力阻力，这是在较高的船速的占主导地位的电阻分量。此外，一个三体船还提供了一个宽而稳定的平台，适用于广泛的应用范围。结合赫尔Vanereg;和三体船概念，由赫尔Vanereg;附着到三体船的支腿，可能因而被证明是有益的。以确定其支腿之间装有赫尔Vanereg;一个三体船是否形成用于游艇的合适的平台，用于500GT三体船游艇概念开发和相比等效的，高性能的单体船游艇。

2.背景

船舶的燃料效率不断追求大致划分成四个区域的研究：发动机效率，功率的替代性可持续源，推进效率，和船体的阻力的降低。

作为海军建筑师，Van Oossanen造船工程师主要集中在后者。在这一类别中，他们已经开发了专利的快速位移船型和船体Vanereg;。自1992年Peter van oossanen的赫尔Vanereg;的发明中，和第一个专利在2002年申请，研究一个显著量已经执行旨在概念的优化。因为它是一个相对较新的设备，赫尔Vanereg;及其工作原理将首先介绍。随后，三体船将在短期内详细阐述。

2.1船体VANEreg;

赫尔Vanereg;的早期起源可以追溯到1992年。赫尔Vanereg;的第一次全面应用程序是在一个双体船未达到其所需的速度因过度装饰和波形产生。放置在船中的相互作用波系的尾部最陡的部分陪衬减少弓起来装饰和显著的阻力。这一结果导致了设备和相关的流体动力学的兴趣增加，并形成有用于进一步研究的平台。

赫尔Vanereg;的下一个应用程序是在勒的Defi阿海珐，法国挑战者为2003年美洲杯（图1）。在模型试验的5％的降阻在模型的规模被发现的10节全面的速度。尽管这个结果是，赫尔Vanereg;没有由于结构问题的比赛过程中施加。在美洲杯后的版本赫尔Vanereg;受到法规的附属物，将给予不公平的优势不允许的。

图1：赫尔Vanereg;的第二个应用程序，在2003 IACC游艇乐的Defi阿海珐。

纵观未来几年赫尔Vanereg;的各种应用已经通过模型试验，计算流体动力学（CFD）和全面试验进行分析。这不仅包括许多帆船和摩托艇，而且各种商船，军舰，游轮等。赫尔Vanereg;对总的电阻发现影响已的-26.5％的电阻降低为一个65米机动游艇，并为 9.5％的电阻增加，对一个慢蒸滚装容器之间变化，显示出的燃料节能装置不适合于所有的情况。发现5％和10％之间的电阻降低是共同的[1]。

2014年，两名赫尔Vanereg;装备船被启动。船厂夏侯在荷兰建55计供应船卡丽娜，其在海上试航期间降低15％赫尔Vanereg;被改装到横梁后，看到了它所需的发动机功率。第二容器是42米位移游艇活着，由荷兰游艇助洗剂Heesen游艇（图2）构建的。对于该容器，赫尔Vanereg;物在设计阶段，其允许高达23％的阻力减少并入。

图2：赫尔Vanereg;对42米机动游艇活着的应用。

下面，赫尔Vanereg;四个效果进行讨论：一个推力，修剪校正，波的减少，和动作的波浪的减少。在此之后，船速对船体Vanereg;的效力的影响进行了讨论。

2.1（一）推力

赫尔Vanereg;的第一效果是基于基本箔理论。

图3中，在赫尔Vanereg;的力的示意概览。

图在船尾船的截面图3.在赫尔Vanereg;的力的示意图概述。该容器是在零点修正显示。

该箔产生升力向量L⃗HV这是由定义垂直于水的原状流动的局部方向，并在流动的方向上的拖力矢量D⃗⃗高压。这些载体F⃗HV可以分解成一个世界固定x分量和z分量的总和：

?⃗HV ?⃗⃗HV =?HV =?X，HV ?Z，HV（1）

如果该升降机向量的x分量大于阻力向量的x分量较大，在x方向上产生的力提供了一个推力。从图3可以扣除这个推力是由船体形状（例如臀部角度）和船舶速度的影响。

2.1（二）修剪修正

除了在x方向上产生的力，在z方向上的力也影响阻力。此力会影响修剪，并且特别是在较高速度下此修剪减少证明有在容器的总电阻有很大影响。修剪也影响水的流入在赫尔Vanereg;世界固定的坐标系中的角度。从图3中可以扣除，这对Fx的，HV / Fz的，HV率产生重要影响。波的

2.1（三）减少

赫尔Vanereg;的第三个效果是相关于该船舶的波系统的减少。沿船体Vanereg;流动赫尔Vanereg;的顶表面上产生一个低压区域。如果此低压区与横梁波有利干扰，结果是一个显著低波轮廓。此被显现在

图4中，在它与船体Vanereg;（图的下半部）一个55米供给容器的波形进行比较，而不赫尔Vanereg;（图的上半部分）相同的容器中，在20节。

在20节上没有赫尔Vanereg;（上）和与船体Vanereg;（底部）的55米供给容器如图4波图案，从CFD计算。蓝色描绘了一个波谷和红色的波峰。波的减少不仅降低了阻力，这也导致了从船尾甲板上的横梁波，和下尾少噪音。首先是主要利于游艇，后者是内河航运，其中唤醒限制限制端口或其它封闭区域船速很重要的。

2.1（四）在波浪提案减少

赫尔Vanereg;的最终效果是容器的垂荡和俯仰运动的衰减。当容器投球弓式船只的船尾升起和Fz的，高压是由流到赫尔Vanereg;的攻减小角度减小。这抵消了投球动作。同样，此刻船尾压入水中，Fz的，HV增加，再次抵消俯仰运动。类似的道理存在的起伏运动。这些运动的减少降低了由于波浪的附加阻力，这使得船体Vanereg;更有效地波然后在平静的水面。对于169米集装箱船Rijnborg，在MARIN模型试验表明，赫尔Vanereg;在21节了10.2％，在平静的水面，并在海浪11.2％减少所需的推进动力。

降低运动的其他好处是增加的舒适性，安全性和可操作性的范围内。对于55计供应船卡琳娜，CFD分析表明，均方根前甲板上的垂直加速度的广场上降低10％，而在船尾甲板是在典型的波动情况（HW =1.0米降低20％， TW = 5.7 S）。

2.1（五）航速赫尔Vanereg;有效性的影响

以不同的速度测试各种船舶表明，赫尔Vanereg;的收益通常随着速度提高。上弗劳德数的阻力减少的依赖性显示于图5为四个不同的容器中。找到的抵抗力降低而从CFD计算和水池试验结果。赫尔Vanereg;似乎是高弗劳德数最有利的在温和的非刨区域，大约在0.2和0.7之间。

图对于四个不同的容器5.测量阻力减小，配有一洞Vanereg;比不含赫尔Vanereg;同一容器，如FN的功能。

这些结果可以通过下面FN 0.2摩擦阻力的主导地位进行说明。增加了一个赫尔Vanereg;到一个容器中添加到湿润表面面积，并因此增加了摩擦阻力。上述FN 0.2，压力阻力变得更占优势的电阻分量。作为赫尔Vanereg;旨在降低压力阻力，最增益FN 0.2和0.7之间找到。在更高的弗劳德数，由赫尔Vanereg;产生的力创建无益低头向下微调。

赫尔Vanereg;可以为容器的巡航速度或最大速度被专门设计，或者用于其操作的配置文件。在大多数情况下，操作信息是这样的，在低弗劳德数区域中的损失是可以接受的，因为这些速度是只在机动航行。从绝对数字来看，在低弗劳德数的电阻增加可以忽略不计相比，以更高的速度的潜在节省燃油。

2.1（六）有效性

从赫尔Vanereg;收益取决于船速和船体形状的事实清楚地表明，不是每艘船舶类型适合于安装一个船体Vanereg;。散货船和原油运输船船体Vanereg;不会带来多大的收获。这不仅是他们的速度太低，但在加载和压载状态之间草案差异使得它具有挑战性的实现这两个条件的收益。对于小型船舶（以下plusmn;30米）的投资成本往往过高，相对于节省燃油收回这些成本。

船体Vanereg;应用的理想人选是中型和大型船舶在中等或高的非刨速度运行。游艇是这些一个很好的例子。其他还有渡轮，供应船，游船，巡逻艇和海军舰艇，滚装船和集

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