高性能船舶-排水式高性能船舶浅谈

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1、高性能船舶------排水式高性能船舶浅谈高性能船是舰船中排水量相对较小而综合性能突出的船舶，从技术内涵来看，高性能船舶是指应用了某一或者几个流体力学支撑原理、航速高于常规船，而其综合航行性能优于常规船的船舶。其优越的性能主要体现在：快速性、耐波性、操纵性、两栖性、浅吃水性、舒适性、极小物理场等，其中高速性能和优良的耐波性是高性能船的主要关注点，同时也是高性能船有别于其他常规船型的主要特点。而高性能船舶中，排水式的高性能船主要是指体积傅汝德数在1.0和3.0之间，此时随着航速的提高，航态较静浮状态有明显的变化，船艏上抬较大，船尾下沉明显，整体船体呈现明显的尾倾现象。在这种状态下

2、，船体的流体动力较正常船舶的排水状态有明显地增大，在艇体垂向支持力中，升力L（公式：）所占的比重加大，而排水体积较正常的船舶静浮时排水体积小，是属于在传统排水型船舶与高性能滑行船舶之间的过渡型船舶，称为高性能排水式船舶。目前高性能排水式船主要有高速深V船、高速圆舭型快艇、高速双体船、SWATH（小水线面双体船）、WPC（高速穿浪双体船）、和高速多体船等。高性能排水式的船相比非排水式的高性能船舶（滑行艇、水翼艇、掠海地效应船、气垫船等）在发展上相对滞后，船型的提出也较非排水式的较晚，大约在上世纪七八十年代才陆续从新概念提出到实用发展的阶段过程，还有一个特点就是目前世界现有的排水式

3、高性能船舶实船比非排水式的要少很多，船型的优化、减摇装置的发展、理论的进一步完善都处于发展当中，同时尽管发展的相对较晚，但是发展速度有目共睹，其中高速穿浪双体船的概念仅仅刚提出，在随后的十年当中发展迅猛，澳大利亚等国已把相对成熟的WPC技术应用到了大型船舶当中。排水式高性能船舶发展之所以如此之快，受人瞩目是有其突出的几个特点的。这些高性能船舶各具特色，各有优缺点。如高速单体船的优点是船型、布置、建造等简单方便，在中速时有较高的升阻比，但缺点是在波浪中砰击大，垂向加速度高，稳性差，高速时升阻比小，甲板面积小等。高速双体船的布置结构比较简单，且有较为宽敞的甲板面积和较好的横稳性，但

4、高速时流体动力性能差，在波浪中产生高的线加速度和适居性较差、易晕船，且产生兴波较大。全垫升气垫船虽具有独特的两栖性，极浅吃水和静水快速性，但结构布置较复杂，造价高，经济性欠佳。侧壁气垫船虽无两栖性，在波浪中失速较大，但其造价低，建造类同常规船舶，经济性好，船型流体动力性能好，波浪中砰击小，垂向运动和加速度小，不易晕船。小水线面双体船具有极好的耐波性，但吃水深、航速低、无自稳性，自控与动力传动系统复杂。因此，不可能用一种船型来代替其它一切高性能船舶，只有合理运用各种高性能船舶的优点或所谓“特异功能”，扬长避短，使各种高性能船舶“各尽所能”，得以充分的发展。基于上述的诸多特点，世界

5、排水式高性能船舶的发展有这么几个动态：高速单体船：由瑞士首先研究的深V船型也受到世界各国重视。深V船型的优点是在波浪中的耐波性能明显优于圆舭快艇船型，在中等海况下能减小20%的纵摇、垂荡和垂向加速度。在高海况高速航行时船体出水次数只有常规圆舭艇的一半（计算结果），即使出水，击水烈度也很小，不易形成砰击，因此在波浪中的失速大为减小，如西德建造的SCR-33艇，排水量仅170t，在静水中满载排水量时的试航速度为36kn，而在6-8海况下仍能保持32-34kn的高航速。高速双体船：高速双体船出现于70年代，主要利用两个细长片体以降低兴波阻力，由于高速双体船结构简单，阻力峰不明显，载客

6、量大，抗风及稳性较佳，得到了迅速的发展。但是该船型因纵摇与横摇固有频率较接近，在波浪中易产生纵横摇偶合运动和较大的线速度，使耐波性和适居性较差，易使旅客晕船。所以，现各国致力于采用大功率喷水推进系统，改进线型，增设水翼或艉端板自控系统等，以提高耐波性和居适性。如尧文纳飞达公司已在78.8m艇上安装运动阻尼系统，其垂向加速度将可减小30-40%，使艇在有义波高为2.4m的海况下航行，其垂向加速度小于0.2g。其运动阻尼系统为一对首水翼组成，每个水翼安装在双体片体之首部，在波浪中进行自控以增加纵横摇阻尼力矩。小水线面双体船：在上世纪80年代各国已开始研制大型、低中速的小水线面船。目

7、前正致力于开发中速小水线面双体船，在阻力性能、支架型式、线型优化、运动控制等方面已有了很大的突破。1989年日本制造了新一代的载客410名的“海欧2”号小水线面客船，其航速已突破30kn，设有鳍控系统，在5级浪中的旅客晕船率为2.8%，而在6级浪中仅为6.5%。英国的FBN公司为减少湿表面积、提高中速性能、提高纵摇稳定性、减小装载敏感性，采用了中水线面设计技术，这样可取消复杂的自控系统，已建造了400客FDC型艇。该艇在3m浪高下可达到31.7kn航速，创下了小水线面船目前最高航速的记录。[