第6章 穿浪雙體船

1、Company LOGO第六章第六章穿浪雙體船穿浪雙體船(WPC)(WPC)張慧寧張慧寧Company LOGO6.1 6.1 穿浪雙體船概述穿浪雙體船概述 20世紀(jì)世紀(jì)80年代初期，在常規(guī)雙體船和小水線面雙體船的基年代初期，在常規(guī)雙體船和小水線面雙體船的基礎(chǔ)上首先由澳大利亞的赫斯基和克利福德提出了一種新的高性能礎(chǔ)上首先由澳大利亞的赫斯基和克利福德提出了一種新的高性能船舶的新概念。他們突破常規(guī)理念，建造了一艘船舶的新概念。他們突破常規(guī)理念，建造了一艘28M長的長的“維多維多利亞之神利亞之神”號(hào)。其后這種新概念船得到迅猛發(fā)展，目前已成為技號(hào)。其后這種新概念船得到迅猛發(fā)展，目前已成為技術(shù)上非常成熟

2、的一種高性能船型術(shù)上非常成熟的一種高性能船型高速穿浪雙體船高速穿浪雙體船(WPC)。 高速穿浪雙體船保留了小水面線雙體船的高速穿浪雙體船保留了小水面線雙體船的低阻、高耐波性及低阻、高耐波性及常規(guī)雙體船甲板面積寬敞的優(yōu)點(diǎn)常規(guī)雙體船甲板面積寬敞的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)融會(huì)了深，同時(shí)融會(huì)了深V船型的特點(diǎn)，船型的特點(diǎn)，克服了小水線面雙體船的片體無儲(chǔ)備浮力、空間狹小和要求復(fù)雜克服了小水線面雙體船的片體無儲(chǔ)備浮力、空間狹小和要求復(fù)雜的航態(tài)控制系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)等缺點(diǎn)，也克服了常規(guī)雙體船的連接的航態(tài)控制系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)等缺點(diǎn)，也克服了常規(guī)雙體船的連接橋離水面高度小等缺點(diǎn)。此外，與普通雙體船相比，穿浪雙體船橋離水面高度小等缺點(diǎn)

3、。此外，與普通雙體船相比，穿浪雙體船片體的首尾干舷很低甚至為零，所能提供的儲(chǔ)備浮力較小，因此片體的首尾干舷很低甚至為零，所能提供的儲(chǔ)備浮力較小，因此對波浪響應(yīng)不敏感，使得船體的搖蕩運(yùn)動(dòng)得到減小。對波浪響應(yīng)不敏感，使得船體的搖蕩運(yùn)動(dòng)得到減小。Company LOGO 穿浪雙體船特有的船型構(gòu)造賦予了它具有高速、優(yōu)良的耐波穿浪雙體船特有的船型構(gòu)造賦予了它具有高速、優(yōu)良的耐波性、穩(wěn)性好、舒適、吃水淺、甲板寬敞和回旋性能好等高水平的性、穩(wěn)性好、舒適、吃水淺、甲板寬敞和回旋性能好等高水平的綜合航海性能。因此，穿浪雙體船也是常被作為豪華郵輪的船型。綜合航海性能。因此，穿浪雙體船也是常被作為豪華郵輪的船型。東

4、日本輪渡公司在函館至青森航線上運(yùn)營的東日本輪渡公司在函館至青森航線上運(yùn)營的Natchan Rera號(hào)就號(hào)就是一艘典型的穿浪雙體船。是一艘典型的穿浪雙體船。Rera號(hào)于號(hào)于2007年年9月月1日投入運(yùn)營，日投入運(yùn)營，是當(dāng)時(shí)世界上最大最快輪渡，她載重是當(dāng)時(shí)世界上最大最快輪渡，她載重10712噸，全長噸，全長112米，寬米，寬30.5米，最大載客量米，最大載客量800人，時(shí)速人，時(shí)速36海里，擁有海里，擁有4臺(tái)噴水推進(jìn)。臺(tái)噴水推進(jìn)。Rera號(hào)將原來函館至青森需要號(hào)將原來函館至青森需要4小時(shí)的航程縮減到小時(shí)的航程縮減到1.5個(gè)小時(shí)。個(gè)小時(shí)。Company LOGO 穿浪雙體船的長度傅汝德數(shù)穿浪雙體船的

5、長度傅汝德數(shù)Fr=0.81.1,片體容積傅汝片體容積傅汝德數(shù)德數(shù)Fr =2.03.0,在此航速范圍內(nèi)，船舶處于過度航態(tài)的在此航速范圍內(nèi)，船舶處于過度航態(tài)的高速段。在第三章提到，長度傅汝德數(shù)是對阻力比較敏感高速段。在第三章提到，長度傅汝德數(shù)是對阻力比較敏感的船型參數(shù)，在一定的范圍內(nèi)，長度系數(shù)較大對阻力是有的船型參數(shù)，在一定的范圍內(nèi)，長度系數(shù)較大對阻力是有利的。但是應(yīng)注意到，當(dāng)容積利的。但是應(yīng)注意到，當(dāng)容積傅汝德數(shù)接近傅汝德數(shù)接近3.0時(shí)，長度系數(shù)時(shí)，長度系數(shù)對阻力的影響已經(jīng)不明顯。所對阻力的影響已經(jīng)不明顯。所以，穿浪雙體船的設(shè)計(jì)要針對以，穿浪雙體船的設(shè)計(jì)要針對具體的航區(qū)海況和設(shè)計(jì)速度，具體的航區(qū)

6、海況和設(shè)計(jì)速度，綜合選取片體的主要尺度和船綜合選取片體的主要尺度和船型參數(shù)，以保證穿浪雙體船優(yōu)型參數(shù)，以保證穿浪雙體船優(yōu)良的航海性能。良的航海性能。Company LOGO 穿浪雙體船向大型化和高速化發(fā)展是當(dāng)下的主流趨勢。穿浪雙體船向大型化和高速化發(fā)展是當(dāng)下的主流趨勢。自自19981998年澳大利亞年澳大利亞IncatIncat公司建造了第一艘長公司建造了第一艘長100100米近萬噸米近萬噸級的高速穿浪雙體船級的高速穿浪雙體船“Cargo cat”Cargo cat”號(hào)，從此就揭開了穿號(hào)，從此就揭開了穿浪雙體船大型化的序幕。浪雙體船大型化的序幕。 由于高性能穿浪雙體船的這些特點(diǎn)，它適合作為高速

7、由于高性能穿浪雙體船的這些特點(diǎn)，它適合作為高速車客渡船車客渡船( (如前面的如前面的Natchan ReraNatchan Rera號(hào)號(hào)) )、軍用各類高性能攻、軍用各類高性能攻擊艦和高性能隱身艦艇的基礎(chǔ)船型，有很大的發(fā)展空間。擊艦和高性能隱身艦艇的基礎(chǔ)船型，有很大的發(fā)展空間。目前在世界各國軍方服役的穿浪雙體船主要擔(dān)任軍輔運(yùn)輸目前在世界各國軍方服役的穿浪雙體船主要擔(dān)任軍輔運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，例如美國的的任務(wù)，例如美國的HSVHSV系列。系列。Company LOGO美軍租借澳美軍租借澳Incat公司的第一艘公司的第一艘WPCHSV-X1Company LOGOCompany LOGOHSV-2“褐雨燕

8、褐雨燕”號(hào)高速穿浪雙體船號(hào)高速穿浪雙體船Company LOGOCompany LOGO我國首艘自主設(shè)計(jì)穿浪雙體船我國首艘自主設(shè)計(jì)穿浪雙體船“海峽海峽”號(hào)號(hào)Company LOGOCompany LOGO6.2 穿浪雙體船船型參數(shù)對性能的影響穿浪雙體船船型參數(shù)對性能的影響(1) 片體的長度系數(shù)和長寬比片體的長度系數(shù)和長寬比(2) 橫剖面的選擇橫剖面的選擇(3) 尾端形狀尾端形狀(4) 首端形狀首端形狀(5) 浮心縱向位置浮心縱向位置(6) 干舷與儲(chǔ)備浮力干舷與儲(chǔ)備浮力(8) 片體間距對性能的影響片體間距對性能的影響(7) 連接橋和中央船體的形狀連接橋和中央船體的形狀Company LOGO(1

9、) 片體的長度系數(shù)和長寬比片體的長度系數(shù)和長寬比 與單體船相比，由于雙體船具有較寬敞的甲板面積，因此與單體船相比，由于雙體船具有較寬敞的甲板面積，因此最小船長的確定往往不先決定于總布置等其他方面的要求。一最小船長的確定往往不先決定于總布置等其他方面的要求。一般應(yīng)從最小總阻力的出發(fā)點(diǎn)來確定最佳船長。所以確定高速雙般應(yīng)從最小總阻力的出發(fā)點(diǎn)來確定最佳船長。所以確定高速雙體船的主尺度必須從快速性的要求出發(fā)，然后再校核其他方面體船的主尺度必須從快速性的要求出發(fā)，然后再校核其他方面的性能是否滿足要求，因?yàn)殚L度系數(shù)和長寬比與阻力關(guān)系最密的性能是否滿足要求，因?yàn)殚L度系數(shù)和長寬比與阻力關(guān)系最密切。由第三章，長度

10、系數(shù)可表示為：切。由第三章，長度系數(shù)可表示為：3331/31/bbLLLLC LBdCBdCompany LOGO 由上式，長度系數(shù)由上式，長度系數(shù)和長和長度吃水比度吃水比L/dL/d確定之后即可確確定之后即可確定長寬比定長寬比L/BL/B。在給定的設(shè)計(jì)。在給定的設(shè)計(jì)排水量及設(shè)計(jì)速度的情況下，排水量及設(shè)計(jì)速度的情況下，先計(jì)算出體積傅汝德數(shù)先計(jì)算出體積傅汝德數(shù)Fr ，然后由右圖可以求出相對應(yīng)的然后由右圖可以求出相對應(yīng)的最低功率曲線。在最低功率曲線。在FrFr 3.0的的過度航態(tài)范圍，長度系數(shù)越大過度航態(tài)范圍，長度系數(shù)越大對阻力性能越有利，相應(yīng)的長對阻力性能越有利，相應(yīng)的長寬比寬比L/BL/B值就

11、越大。但是若值就越大。但是若L/BL/B值太大，對于摩擦阻力和粘性值太大，對于摩擦阻力和粘性干擾阻力來說會(huì)是不利的。因干擾阻力來說會(huì)是不利的。因此從阻力的觀點(diǎn)來選擇船長必此從阻力的觀點(diǎn)來選擇船長必須仔細(xì)考慮長度系數(shù)從而得到須仔細(xì)考慮長度系數(shù)從而得到最佳船長。最佳船長。Company LOGO(2) 橫剖面的選擇橫剖面的選擇 從提高耐波性的角度來說，穿浪雙體船的片體幾乎都采用從提高耐波性的角度來說，穿浪雙體船的片體幾乎都采用尖舭深尖舭深V形式，其底部橫剖形狀與單體深形式，其底部橫剖形狀與單體深V幾乎沒有區(qū)別。幾乎沒有區(qū)別。Company LOGO 為了增大片體首底部的橫向斜升角，一般采用首部龍骨

12、下為了增大片體首底部的橫向斜升角，一般采用首部龍骨下沉的方式。沉的方式。Company LOGO 與單體深與單體深V橫剖面一樣，穿浪雙體船的片體橫剖面也可分橫剖面一樣，穿浪雙體船的片體橫剖面也可分為單折角線和雙折角線兩種基本形狀，雙折角線適用于有較大為單折角線和雙折角線兩種基本形狀，雙折角線適用于有較大的艙容積及較低的巡航傅汝德數(shù)要求等。單折角線適用于較輕的艙容積及較低的巡航傅汝德數(shù)要求等。單折角線適用于較輕的排水量和較高傅汝德數(shù)的船舶。對于舯剖面形狀的選取并沒的排水量和較高傅汝德數(shù)的船舶。對于舯剖面形狀的選取并沒有明確的規(guī)定。有明確的規(guī)定。Company LOGO(3) 尾端形狀尾端形狀 穿

13、浪雙體船的航速較高，而且通常在尾部安裝噴水推進(jìn)裝穿浪雙體船的航速較高，而且通常在尾部安裝噴水推進(jìn)裝置，所以它的尾端必須采用方尾。特別是對于航速很高，排水置，所以它的尾端必須采用方尾。特別是對于航速很高，排水量小的輕型穿浪雙體船采用方尾更為有利。確定方尾的主要參量小的輕型穿浪雙體船采用方尾更為有利。確定方尾的主要參數(shù)數(shù)(尾部收縮系數(shù)尾部收縮系數(shù)AT/AM，方尾的浸深，方尾的浸深H)的原則與單體方尾型船的原則與單體方尾型船是一致的。是一致的。 傅汝德數(shù)越低則尾端收縮系數(shù)值應(yīng)越小，對于傅汝德數(shù)非傅汝德數(shù)越低則尾端收縮系數(shù)值應(yīng)越小，對于傅汝德數(shù)非常高的船舶可以采用較大的收縮系數(shù)。一般來說，高傅汝德數(shù)常

14、高的船舶可以采用較大的收縮系數(shù)。一般來說，高傅汝德數(shù)的船舶尾端收縮系數(shù)為的船舶尾端收縮系數(shù)為1或者接近于或者接近于1，對水動(dòng)力是比較有利的。，對水動(dòng)力是比較有利的。 高速輕型穿浪雙體船尾底橫向斜升角高速輕型穿浪雙體船尾底橫向斜升角可以根據(jù)阻力性能可以根據(jù)阻力性能和耐波性來確定。通常采用小的和耐波性來確定。通常采用小的值高速時(shí)可以獲得較大的虛值高速時(shí)可以獲得較大的虛長度和動(dòng)升力，能提高艇的快速性能，也有利于采用噴水推進(jìn)長度和動(dòng)升力，能提高艇的快速性能，也有利于采用噴水推進(jìn)器。但是這一結(jié)論只適用于航速高排水量小的輕型穿浪船。因器。但是這一結(jié)論只適用于航速高排水量小的輕型穿浪船。因此對于航速較低排水

15、量較大的穿浪雙體船，后體過于平坦反而此對于航速較低排水量較大的穿浪雙體船，后體過于平坦反而對阻力性能不利，還會(huì)使其耐波性能和航向穩(wěn)定性惡化。對阻力性能不利，還會(huì)使其耐波性能和航向穩(wěn)定性惡化。Company LOGO(4) 首端形狀首端形狀 片體首端片體首端通常采用極深通常采用極深V形的橫剖面形狀，龍骨可以沉到形的橫剖面形狀，龍骨可以沉到基線以下，以增加首部橫剖面的深基線以下，以增加首部橫剖面的深V程度。這樣設(shè)計(jì)可以增大程度。這樣設(shè)計(jì)可以增大艇的縱搖阻尼，避免艇首底部出水，從而減小波浪的拍擊。艇的縱搖阻尼，避免艇首底部出水，從而減小波浪的拍擊。Company LOGO 在傅汝德數(shù)和設(shè)計(jì)方面允許的

16、范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)水線的半進(jìn)角在傅汝德數(shù)和設(shè)計(jì)方面允許的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)水線的半進(jìn)角/2取得越小越好，因?yàn)檫@樣可以使豐滿的型線在船舯附近開取得越小越好，因?yàn)檫@樣可以使豐滿的型線在船舯附近開始，以獲得較小的方形系數(shù)始，以獲得較小的方形系數(shù)Cb。試驗(yàn)證明穿浪雙體船的耐波性。試驗(yàn)證明穿浪雙體船的耐波性能很大程度上取決于首部形狀，因此對穿浪雙體船的首部型線能很大程度上取決于首部形狀，因此對穿浪雙體船的首部型線的設(shè)計(jì)要特別重視。穿浪雙體船的設(shè)計(jì)水線半進(jìn)角的設(shè)計(jì)要特別重視。穿浪雙體船的設(shè)計(jì)水線半進(jìn)角/2=711對于高速輕型的穿浪雙體船水線半進(jìn)角可以減小到對于高速輕型的穿浪雙體船水線半進(jìn)角可以減小到6以下。以下。Co

17、mpany LOGO(5) 浮心縱向位置浮心縱向位置 由于穿浪雙體船的航速高，浮心縱向位置對快艇的性能將由于穿浪雙體船的航速高，浮心縱向位置對快艇的性能將產(chǎn)生不可忽略的影響。浮心縱向位置的確定與設(shè)計(jì)航速有關(guān)，產(chǎn)生不可忽略的影響。浮心縱向位置的確定與設(shè)計(jì)航速有關(guān)，F(xiàn)r越低，則浮心縱向位置越靠前。一般來說，對于使用在高傅越低，則浮心縱向位置越靠前。一般來說，對于使用在高傅汝德數(shù)下的穿浪雙體船，其浮心縱向位置距尾板的距離可以取汝德數(shù)下的穿浪雙體船，其浮心縱向位置距尾板的距離可以取0.32LWL0.38LWL。而對于大型的穿浪雙體船這個(gè)距離可以增加。而對于大型的穿浪雙體船這個(gè)距離可以增加到到0.4LW

18、L0.48LWL。而對于那些使用更高傅汝德數(shù)的各種小型。而對于那些使用更高傅汝德數(shù)的各種小型高速艇，它們的浮心縱向位置可能更接近尾部，距尾板的距離高速艇，它們的浮心縱向位置可能更接近尾部，距尾板的距離甚至可以小到甚至可以小到0.28LWL。嚴(yán)格說來，對于不同的速度或者傅汝德。嚴(yán)格說來，對于不同的速度或者傅汝德數(shù)都存在一個(gè)唯一理想的浮心縱向位置，對于低速和高速都使數(shù)都存在一個(gè)唯一理想的浮心縱向位置，對于低速和高速都使用的穿浪雙體船的浮心縱向位置可以考慮選取折中狀態(tài)。用的穿浪雙體船的浮心縱向位置可以考慮選取折中狀態(tài)。Company LOGO(6) 干舷與儲(chǔ)備浮力干舷與儲(chǔ)備浮力 干舷與船舶耐波性的關(guān)

19、系十分密切，因其大小直接影響到干舷與船舶耐波性的關(guān)系十分密切，因其大小直接影響到儲(chǔ)備浮力的大小及其沿縱向的分布。與常規(guī)雙體船相比，穿浪儲(chǔ)備浮力的大小及其沿縱向的分布。與常規(guī)雙體船相比，穿浪雙體船具有較小的片體干舷，尤其在首尾兩端，干舷大幅度減雙體船具有較小的片體干舷，尤其在首尾兩端，干舷大幅度減小。為提高航態(tài)自穩(wěn)控制性能和改善波浪中的運(yùn)動(dòng)性能，避免小。為提高航態(tài)自穩(wěn)控制性能和改善波浪中的運(yùn)動(dòng)性能，避免采用復(fù)雜的控制系統(tǒng)，穿浪雙體船在設(shè)計(jì)水線以上的船形完全采用復(fù)雜的控制系統(tǒng)，穿浪雙體船在設(shè)計(jì)水線以上的船形完全不同于常規(guī)的高速雙體船，甚至有的穿浪船在靜水面干舷以上不同于常規(guī)的高速雙體船，甚至有的穿

20、浪船在靜水面干舷以上的片體寬度突然變窄，幾乎為靜水面處寬度的的片體寬度突然變窄，幾乎為靜水面處寬度的1/2。Company LOGO 這樣不僅使得片體的儲(chǔ)備浮力沿縱向分布更合理，而且在這樣不僅使得片體的儲(chǔ)備浮力沿縱向分布更合理，而且在風(fēng)浪中，較小的水線面使得浮力的變化較小，這樣能減小船體風(fēng)浪中，較小的水線面使得浮力的變化較小，這樣能減小船體對波浪的響應(yīng)時(shí)間，特別是減小垂向和縱搖運(yùn)動(dòng)明顯，避免發(fā)對波浪的響應(yīng)時(shí)間，特別是減小垂向和縱搖運(yùn)動(dòng)明顯，避免發(fā)生失速。這樣就會(huì)使穿浪雙體船在波浪中能具有高航速、高耐生失速。這樣就會(huì)使穿浪雙體船在波浪中能具有高航速、高耐波性的能力，在較復(fù)雜的海況下減小暈船率，對

21、于軍艦來說能波性的能力，在較復(fù)雜的海況下減小暈船率，對于軍艦來說能使其正常使用和發(fā)揮武器裝備的威力。使其正常使用和發(fā)揮武器裝備的威力。Company LOGO 連接橋和中央船體的形狀與船舶在波浪中連接橋和中央船體的形狀與船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)性能有密切關(guān)系。連接橋的形狀關(guān)系到儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)性能有密切關(guān)系。連接橋的形狀關(guān)系到儲(chǔ)備排水量的分布，因此影響到穿浪雙體船的航態(tài)備排水量的分布，因此影響到穿浪雙體船的航態(tài)控制和耐波性能。連接橋的橫剖面形狀可以采用控制和耐波性能。連接橋的橫剖面形狀可以采用直壁或拱形兩種形式。拱形連接橋有利于減小波直壁或拱形兩種形式。拱形連接橋有利于減小波浪對船體的沖擊力，也有利于船體的

22、橫向強(qiáng)度、浪對船體的沖擊力，也有利于船體的橫向強(qiáng)度、振動(dòng)和隱身。直壁連接橋適用于片體中心距不太振動(dòng)和隱身。直壁連接橋適用于片體中心距不太大的穿浪雙體船，可以充分利用船寬增加甲板面大的穿浪雙體船，可以充分利用船寬增加甲板面積，主要用于服務(wù)海區(qū)的海情不高或小輕型穿浪積，主要用于服務(wù)海區(qū)的海情不高或小輕型穿浪雙體船。新一代的穿浪雙體船連接橋與片體的連雙體船。新一代的穿浪雙體船連接橋與片體的連接在首端側(cè)面呈近直角的形式，實(shí)踐證明這種形接在首端側(cè)面呈近直角的形式，實(shí)踐證明這種形狀有利于減小和消除連接橋端角處的應(yīng)力集中。狀有利于減小和消除連接橋端角處的應(yīng)力集中。(7) 連接橋和中央船體的形狀連接橋和中央船

23、體的形狀Company LOGO中央船體在首部的龍骨采用下垂的形式，橫剖面中央船體在首部的龍骨采用下垂的形式，橫剖面呈深呈深V型，可以緩和在大波浪中中央船體首底部型，可以緩和在大波浪中中央船體首底部所受到的波浪抨擊，同時(shí)可提供附加的儲(chǔ)備浮力。所受到的波浪抨擊，同時(shí)可提供附加的儲(chǔ)備浮力。在一般海況下，中央船體不與波浪接觸，只有在在一般海況下，中央船體不與波浪接觸，只有在很大的海浪中，其附加的儲(chǔ)備浮力可防止由于浮很大的海浪中，其附加的儲(chǔ)備浮力可防止由于浮體的儲(chǔ)備浮力不足而使船首過于陷入波濤中以至體的儲(chǔ)備浮力不足而使船首過于陷入波濤中以至于甲板上浪或者埋首現(xiàn)象。于甲板上浪或者埋首現(xiàn)象。第二代的穿浪雙

24、體船已很少有采第二代的穿浪雙體船已很少有采用中央龍骨首端下沉。因?yàn)槟Ｐ陀弥醒臊埞鞘锥讼鲁?。因?yàn)槟Ｐ驮囼?yàn)和實(shí)船證明，只有在相當(dāng)大試驗(yàn)和實(shí)船證明，只有在相當(dāng)大的浪高情況下中央龍骨首才能與的浪高情況下中央龍骨首才能與波浪接觸，這種情況在通常情況波浪接觸，這種情況在通常情況下很少發(fā)生。因此為減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)下很少發(fā)生。因此為減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量和簡化建造工藝采用新的設(shè)計(jì)。量和簡化建造工藝采用新的設(shè)計(jì)。Company LOGO平濕甲板直壁式穿浪雙體船橫剖面圖平濕甲板直壁式穿浪雙體船橫剖面圖Company LOGO(8) 片體間距對性能的影響片體間距對性能的影響 與高速雙體船相同，片體間距增大會(huì)使片體間的興波與粘性與高

25、速雙體船相同，片體間距增大會(huì)使片體間的興波與粘性干擾作用減小，對靜水阻力和耐波性都有利。干擾作用減小，對靜水阻力和耐波性都有利。1988年，澳大利亞年，澳大利亞的雙體船設(shè)計(jì)公司通過水池模型試驗(yàn)研究了穿浪雙體船的片體中的雙體船設(shè)計(jì)公司通過水池模型試驗(yàn)研究了穿浪雙體船的片體中心距在不同海況下對橫向和垂向加速度的影響，證明了片體間距心距在不同海況下對橫向和垂向加速度的影響，證明了片體間距是影響是影響WPC耐波性的主要因素。片體間距越大，則對艇在橫浪耐波性的主要因素。片體間距越大，則對艇在橫浪中的運(yùn)動(dòng)性能越有利，可使艇的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)加速度明顯減小，中的運(yùn)動(dòng)性能越有利，可使艇的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)加速度明顯

26、減小，特別是在波長較短的橫波情況下。另外，片體間距大還可增大甲特別是在波長較短的橫波情況下。另外，片體間距大還可增大甲板面積，有利于艙室布置和甲板載貨。但是，片體中心間距一般板面積，有利于艙室布置和甲板載貨。但是，片體中心間距一般不大于片體寬度的不大于片體寬度的10倍，過大的片體間距對艇的阻力和運(yùn)動(dòng)性能倍，過大的片體間距對艇的阻力和運(yùn)動(dòng)性能已經(jīng)無明顯好處，反而還會(huì)對船體的橫向強(qiáng)度不利。已經(jīng)無明顯好處，反而還會(huì)對船體的橫向強(qiáng)度不利。Company LOGOCompany LOGO6.3 WPC與相當(dāng)單體船航行性能的比較與相當(dāng)單體船航行性能的比較(1) 快速性快速性 右圖同時(shí)給出了相同排水量常規(guī)圓

27、舭右圖同時(shí)給出了相同排水量常規(guī)圓舭船和深船和深V型船的阻力曲線。與其他兩種單型船的阻力曲線。與其他兩種單體船型比較，低速時(shí)穿浪雙體船的靜水阻體船型比較，低速時(shí)穿浪雙體船的靜水阻力波動(dòng)現(xiàn)象較為明顯，而且阻力值比其他力波動(dòng)現(xiàn)象較為明顯，而且阻力值比其他兩種船型要高。顯然從靜水阻力的角度來兩種船型要高。顯然從靜水阻力的角度來說穿浪雙體船不適合在低速時(shí)航行。高速說穿浪雙體船不適合在低速時(shí)航行。高速時(shí)，不僅靜水阻力小而且波浪增阻也小，時(shí)，不僅靜水阻力小而且波浪增阻也小，證明了穿浪雙體船在風(fēng)浪中具有高速航行證明了穿浪雙體船在風(fēng)浪中具有高速航行能力，而且航行速度越高越能發(fā)揮出穿浪能力，而且航行速度越高越能發(fā)

28、揮出穿浪雙體船的性能優(yōu)勢。雙體船的性能優(yōu)勢。Company LOGO(2) 耐波性能耐波性能 由計(jì)算得到的穿浪雙體船和相同排水量的常規(guī)圓舭船及深由計(jì)算得到的穿浪雙體船和相同排水量的常規(guī)圓舭船及深V船型的縱搖，升沉，首、尾加速度和波浪增阻值在航速為船型的縱搖，升沉，首、尾加速度和波浪增阻值在航速為18kn和和30kn，波高為，波高為2.0m和和3.5m時(shí)的不同值為：時(shí)的不同值為：Company LOGOCompany LOGO 由表可見，在低速時(shí)穿浪雙體船的運(yùn)動(dòng)性能與其他兩類船由表可見，在低速時(shí)穿浪雙體船的運(yùn)動(dòng)性能與其他兩類船相當(dāng)，波浪增阻力明顯的小于其他兩類船。在高速時(shí)穿浪雙體相當(dāng)，波浪增阻力

29、明顯的小于其他兩類船。在高速時(shí)穿浪雙體船的阻力和運(yùn)動(dòng)性能明顯的優(yōu)于圓舭型和深船的阻力和運(yùn)動(dòng)性能明顯的優(yōu)于圓舭型和深V船型，這證明了穿船型，這證明了穿浪雙體船高航速和高耐波性能的優(yōu)勢。穿浪雙體船在確定的海浪雙體船高航速和高耐波性能的優(yōu)勢。穿浪雙體船在確定的海況下有一個(gè)最佳的航速和尺度。但應(yīng)注意到，在況下有一個(gè)最佳的航速和尺度。但應(yīng)注意到，在5級海況下級海況下(即即波高為波高為3.5m)，由于模型試驗(yàn)采用的是規(guī)則波，中央船體沒有與，由于模型試驗(yàn)采用的是規(guī)則波，中央船體沒有與波浪發(fā)生接觸，這可能與不規(guī)則波中的情況有所不同，因此換波浪發(fā)生接觸，這可能與不規(guī)則波中的情況有所不同，因此換算到實(shí)船的結(jié)果并沒

30、有真實(shí)反映實(shí)船在不規(guī)則波中運(yùn)動(dòng)的情況算到實(shí)船的結(jié)果并沒有真實(shí)反映實(shí)船在不規(guī)則波中運(yùn)動(dòng)的情況與中央龍骨的作用。與中央龍骨的作用。 船舶運(yùn)動(dòng)加速度的降低是提高耐波性能的重要指標(biāo)之一，船舶運(yùn)動(dòng)加速度的降低是提高耐波性能的重要指標(biāo)之一，穿浪雙體船對于所有的浪向所受到的垂向加速度均比常規(guī)船型穿浪雙體船對于所有的浪向所受到的垂向加速度均比常規(guī)船型要小，尤其是迎浪和橫浪情況更為明顯，這可以從下圖清楚地要小，尤其是迎浪和橫浪情況更為明顯，這可以從下圖清楚地的得到證實(shí)。的得到證實(shí)。Company LOGOCompany LOGO6.4 改善高速穿浪雙體船航行性能的措施改善高速穿浪雙體船航行性能的措施 由前章可知

31、，單體深由前章可知，單體深V船型加裝半潛體船型加裝半潛體(SSB)后對減小阻力后對減小阻力和改善耐波性能都有良好的效果。穿浪雙體船的片體是由兩個(gè)和改善耐波性能都有良好的效果。穿浪雙體船的片體是由兩個(gè)深深V型單體船組成，若在片體上加裝型單體船組成，若在片體上加裝SSB會(huì)使吃水增加很多。如會(huì)使吃水增加很多。如把半潛體加在穿浪雙體船的中央船體的龍骨下方，形成一個(gè)穿把半潛體加在穿浪雙體船的中央船體的龍骨下方，形成一個(gè)穿浪多體船，可以預(yù)計(jì)半潛體及其上面的被動(dòng)鰭對改善穿浪雙體浪多體船，可以預(yù)計(jì)半潛體及其上面的被動(dòng)鰭對改善穿浪雙體船的阻力與耐波性也會(huì)有明顯效果。船的阻力與耐波性也會(huì)有明顯效果。Company

32、 LOGO 通過試驗(yàn)，半潛體對穿浪雙體船的阻力和運(yùn)動(dòng)性能的影響通過試驗(yàn)，半潛體對穿浪雙體船的阻力和運(yùn)動(dòng)性能的影響結(jié)果如圖結(jié)果如圖Company LOGOCompany LOGOCompany LOGO 對于穿浪雙體船，由于兩片體間的興波互相干擾，船的阻對于穿浪雙體船，由于兩片體間的興波互相干擾，船的阻力曲線上總存在有明顯的阻力波峰。只有當(dāng)兩片體的間距很大力曲線上總存在有明顯的阻力波峰。只有當(dāng)兩片體的間距很大時(shí)，這種不利的干擾現(xiàn)象才會(huì)削弱。但是片體間距太大會(huì)對連時(shí)，這種不利的干擾現(xiàn)象才會(huì)削弱。但是片體間距太大會(huì)對連接橋的強(qiáng)度不利。接橋的強(qiáng)度不利。Fr=0.5附近不利干擾很強(qiáng)，剩余阻力達(dá)到峰附近不

33、利干擾很強(qiáng)，剩余阻力達(dá)到峰值。與一般單體船比較，穿浪雙體船低速時(shí)阻力性能稍差而高值。與一般單體船比較，穿浪雙體船低速時(shí)阻力性能稍差而高速時(shí)的阻力性能較優(yōu)。速時(shí)的阻力性能較優(yōu)。 試驗(yàn)表明，在相同的排水量情況下，由于半潛體的存在使試驗(yàn)表明，在相同的排水量情況下，由于半潛體的存在使得穿浪雙體船的阻力峰值大大減小，前面的剩余阻力曲線比較得穿浪雙體船的阻力峰值大大減小，前面的剩余阻力曲線比較圖就能看出。尤其是在圖就能看出。尤其是在Fr=0.5附近的不利干擾得到明顯改善。附近的不利干擾得到明顯改善。雖然加裝雖然加裝SSB使船的濕表面積增大，摩擦阻力增加，但是整個(gè)使船的濕表面積增大，摩擦阻力增加，但是整個(gè)航

34、速范圍的總阻力有所減小。航速范圍的總阻力有所減小。Company LOGO 由耐波性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，主體帶有由耐波性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，主體帶有SSB的的WPM的某些耐波的某些耐波性指標(biāo)與性指標(biāo)與WPC相比有明顯的提高，特別是船體的縱搖有進(jìn)一步相比有明顯的提高，特別是船體的縱搖有進(jìn)一步的改善。試驗(yàn)表明，中央船體上加裝半潛體能夠改變船體搖蕩的改善。試驗(yàn)表明，中央船體上加裝半潛體能夠改變船體搖蕩和首、尾升沉加速峰值的位置及幅值，位相稍向高頻方向移動(dòng)和首、尾升沉加速峰值的位置及幅值，位相稍向高頻方向移動(dòng)而幅值有所降低。而幅值有所降低。 把試驗(yàn)結(jié)果換算到把試驗(yàn)結(jié)果換算到70t級船長級船長23m的實(shí)船表明，在經(jīng)濟(jì)航速的實(shí)船表明，在經(jīng)濟(jì)航速15kn和設(shè)計(jì)航速和設(shè)計(jì)航速28kn時(shí)，波高時(shí)，波高2.5m和和3.5m的情況下，的情況下，WPM的的縱搖、首和尾部加速度比縱搖、首和尾部加速度比WPC要好，而升沉與要好，而升沉與WPC相當(dāng)。相當(dāng)。說明WPM耐波性綜合水平較優(yōu)，而且阻力性能也比穿浪雙體船好得多。高速時(shí)的沉升比低速時(shí)明顯減小。Company LOGO 把試驗(yàn)結(jié)果換算到把試驗(yàn)結(jié)果換算到800t級船長級船長53m的實(shí)船表明，在經(jīng)濟(jì)航的實(shí)船表明，在經(jīng)濟(jì)航速速24kn和設(shè)計(jì)航速和設(shè)計(jì)航速42kn時(shí)，波高時(shí)，波高2.5m和和3.5m的情況下，的情況下，WPM的縱搖、升沉和首、尾加速度如下