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Air Lubricated and Air Cavity Ships

Development, Design, and Application

  • 2020
  • Buch

Über dieses Buch

Luftschmierung und Luftkavitätstechnologie ist eine wichtige Entwicklung, die sich in den letzten Jahren als Mittel zur Verringerung von Widerstand und Antrieb für viele Schiffstypen und als effizientes Design für Hochgeschwindigkeitsschiffe entwickelt hat. Dieses Buch stellt die Mechanismen zur Reduzierung des Grenzschichtwiderstands und Konzepte vor, die in frühen Forschungsarbeiten untersucht wurden. Luftblasen- und Blechschmierung für Verdrängungsgefäße wird skizziert und die wichtigsten Projekte vorgestellt. Die Erzeugung von Lufthohlräumen mit geringem Durchfluss unter dem Rumpf von Verdrängungs-, Semi-Verdrängungs- und Hobelbehältern wird zusammen mit theoretischen und empirischen Analyse- und Konstruktionsmethoden eingeführt. Widerstandsreduzierung, Leistungsreduzierung und Kraftstoffeffizienz werden sowohl für Verdrängungs- als auch für Hochgeschwindigkeitsschiffe abgedeckt. Luftschicht- und Hohlraumeffekte auf die statische und dynamische Stabilität von Schiffen werden abgedeckt, verbunden mit regulatorischen Anforderungen wie der IMO. Seebewegungen und reduzierte Aufpralllast von Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen in Wellen werden diskutiert, einschließlich der Ergebnisse von Modellversuchen. Zusammengefasst wird die Integration von Antriebssystemen für optimalen Antrieb. Ein Entwurf für ein wellendurchdringendes Luftschiff ist in einem Anhang enthalten. Eine umfassende Auflistung von Dokumentenressourcen und Internetstandorten wird für weitere Recherchen bereitgestellt.

Inhaltsverzeichnis

  1. Frontmatter

  2. Chapter 1. Introduction

    Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    Archimedes principle states that for a body to float it must displace a volume of water equal to its mass. If the body is driven forward, it must move aside that water volume. As the water flows around the surface of the body forces are generated, both by friction against the body surface and by inertial forces generated by acceleration around the body shape.
  3. Chapter 2. Reducing Friction Resistance

    Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    In this chapter we will work through the different methods that have been studied for surface friction resistance reduction, aimed at reducing, altering, or disconnecting the boundary layer from the hull surface. This gives a historical and technical background to understanding boundary layer flows.
  4. Chapter 3. Air Lubrication and Air Cavity Analysis

    Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    In this chapter we will use the acronym WFDR for water friction drag reduction to describe the general reduction of the frictional force of a hull wetted surface in water flow and air drag reduction (ADR) to describe achievement of reduction using air as a lubricant. If the local skin friction force on a surface in water flow is τw, then the local skin friction coefficient CF can be defined as:where ρ is the water density and U0 is the inflow velocity.
  5. Chapter 4. Air Cavity Ship Concept Evaluation

    Displacement and Semi-Displacement Types Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    In this chapter we will take our review of air cavity mechanisms introduced in Chap. 3 a step further. We will look at applying a number of configurations for air cavity generation below the hull of displacement vessels and discuss initial design evaluation of a number of examples.
  6. Chapter 5. Air Cavity Ships Concept Evaluation Planing Types

    Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    A planing hull is supported almost entirely by dynamic forces and so its elevation and trim angle relative to still waterline vary uniquely with forward speed. In this chapter we will look at the influence of various hull parameters on the drag and trim of a planing hull and planing air cavity craft (ACC).
  7. Chapter 6. ACC Stability and Seakeeping

    Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    On stability we have two main subjects to address in this chapter; that of displacement vessel stability as affected by the presence of a thin air layer at the keel; and the stability of air cavity planing craft. An air cavity planing craft requires consideration of both stability at rest in displacement mode and when travelling at design speed when the principal forces are kinematic.
  8. Chapter 7. ALS and ACC Propulsion

    Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    There is a particular challenge with a propulsion system for a vessel using air lubrication (ALS) or an air cavity system (ACC). A displacement ship employing air lubrication has a stream of bubbles moving through the propeller stream tube which will affect its performance. A propeller located behind an air cavity will also be subjected to a vortex stream of air, vapour, and water as it flows past the stern ramp or closure of the cavity.
  9. Chapter 8. Postscript

    Gennadiy Alexeevitch Pavlov, Liang Yun, Alan Bliault, Shu-Long He
    Abstract
    This book has been a challenging task to complete, having been presented with the core material that was translated from Russian and Chinese by Professor Yun. The intent has been to connect the core work and projects carried out over nearly half a century in Russia described by Gennadiy Pavlov and the research in China collated by Liang Yun, with the recent research work and projects in other parts of the world so that a rounded presentation is available to the reader across the spectrum of ALS to ACS and ACC.
  10. Backmatter

Titel
Air Lubricated and Air Cavity Ships
Verfasst von
Gennadiy Alexeevitch Pavlov
Liang Yun
Alan Bliault
Shu-Long He
Copyright-Jahr
2020
Verlag
Springer New York
Electronic ISBN
978-1-0716-0425-0
Print ISBN
978-1-0716-0423-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0425-0

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