基于編隊海上列車概念的多艇編隊航行水動力分析

張大朋，嚴 謹，趙博文，朱克強，白 勇

(1.廣東海洋大學 船舶與海運學院，廣東 湛江 524088；2.浙江大學 a.海洋學院，浙江 舟山 316021；b.建筑工程學院，浙江 杭州 310058;3.寧波大學 海運學院，浙江 寧波 315211)

0 引 言

2020年初，美國國防高級研究計劃局(DARPA)發布海上列車(Sea Train)項目跨機構公告，提出將不少于4艘的無人水面艇(Unmanned Surface Vessel，USV)通過物理連接或編隊航行的形式創建海上列車，試圖通過利用一種將艦艇連接起來的系統降低興波阻力以實現更廣闊的遠洋運輸和遠海作戰，進而提高海軍和海軍陸戰隊USV的遠征作戰能力[1]。DARPA設想的海上列車概念包括3種方案：連接型海上列車(Connected Sea Train)、非連接型海上列車(Connectorless Sea Train)和編隊海上列車(Formation Sea Train)[2-4]，其中：編隊海上列車概念是指4艘或更多的USV以緊密的橫向或縱向編隊前進，利用USV相互之間的波浪干擾和表面波的相互抵消減小海上列車系統的集體興波阻力，且不需要物理連接裝置。在多船編隊航行時，各艘船舶的運動相互影響，因此有必要對這些影響進行分析，利用有利影響，削弱不利影響，提高整個編隊海上航行的安全性[5]。

HUSAINI等[6]采用計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)技術研究串行和V字形排列形式的自治式潛水器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)的水動力性能，得出編隊形式對AUV的水動力性能影響較大的結論。RATTANASIRI等[7]采用分區域分析的方法，將雙AUV編隊的航行區域劃分為7個部分，探索整個編隊在不同區域內的阻力變化特點，得出在跟隨AUV、處于領航AUV的尾流中時編隊的總阻力有所降低的結論。穆旭陽[8]基于遺傳算法與CFD技術，對多AUV編隊航行時的船型間距進行優化，得到節能效果最優的編隊形式。……