小水线面双体船船型优化研究

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1、上海交通大学硕士学位论文第一章绪论艘A形框架、50米长的小水线面双体船，由洛克希德导弹与宇航公司在80年代中期开发建成。1998年，美国洛克希德·马丁公司在美海军投资领导下，开发出“SLICE”号小 水线面四体多功能试验艇，确保艇速在5级海况下，任意航向仍达到30节，比设计最高航速31节，最多降低l节，开创了高速高适航小水线面船概念的新思路。日本、韩国与欧洲各国在开发小水线面双体船上起步时间不同，水平也有差别，但比较注意技术交流与引进，又从本国需求出发，着力于应用研究和实用设计。英 国和德国有些基础技术和设计计算软件从美国引进，也有自身创新开发的新技术。日本三井工程与造船公司继

2、1976年建成18吨、载客20位的试验艇“海上能手” 号后，1979年建成世界上第一艘商用MESA80型陆岛间小水线面双体客渡船“海鸥” 号。该船载客446位，航速26.5节，采用左右单支柱，共有四个水平稳定鳍，营运 海况达到有义波高3.5米，4级海况时失速仅2%。10年后即1989年交付的“海鸥-2” 号航速提高到30节以上，仍作陆岛间客渡用。1995年，日本三井公司开工建造“宇宙”号小水线面双体油田交通船，载客100位，排水量近155吨，航速20节，当年10月交船。由日本汽船公司组织营运，开创出在太平洋为近海石油产业服务的小水线面倒班交通专用船的先例。在欧洲，1997年，丹

3、麦与澳大利亚合作开发了“MaiMols”号半小水线面高速 车客渡船，适应于中低海况下使用，把中型小水线面船航速提高到40节以上。 德国A&R造船公司自1993年开始研究开发小水线面双体船，并把应用目标投 向港监引水，1996年被德国交通港务部门认可，开始设计建造被称为“2000年引水 系统”，包括50米长的引水母船和25米长的引水交通艇，均采用小水线面双体船型， 并要求确保在北海3.5米有义波高条件下正常作业。在我国，中国船舶科学研究中心率先从70年代初期跟踪预先研究，随后其它有关研究院、所、大学开展了部分研究工作，着重于快速性、耐波性等水动力性能的模型试验、性能分析计算程序编

4、制和方案论证等方面的研究，使我国在研究设计方面，积累了相当技术储备。80年代中期至90年代中期，我国的预研工作开始向新船型开发研究过渡，对专用试验设备和试验技术、航行性能和结构性能预报与优化，总体设计方法以及小水线面船技术关键进行深入研究，开发出多种实用设计计算方法，形成了相当规模的工程应用软件包。中国船舶科学研究中心应用研究成果，对多种类型的小水线面双体船进行了设计开发，包括700t巡逻船、400客位沿海客船、小型水文测量船、400t反潜巡逻艇 以及800t渤海油田交通船等，其中有些项目已深入到初步设计的阶段。他们的工作-3-上海交通大学硕士学位论文第一章绪论为我国小水线面双

5、体船的发展奠定了坚实的基础。2000年10月，由汕头大洋船舶工业总公司和中国船舶科学研究中心合作开发的 我国首艘小水线面双体海关监管艇“海关201”号顺利下水。该艇采用钢质艇体与玻璃钢上层建筑混合结构、双支柱变截面潜体，主要用于执行反走私监管任务。它填补了我国高性能船型中的一项空白，标志着我国小水线面双体船应用开发进入实质性发展的新阶段。1.2.2小水线面双体船的主要特点小水线面双体船由深置于水下的左右两个潜体、宽敞的上船体和连接下潜体的 支柱三部分组成。其基本设计思想是将提供船舶大部分浮力的浮体移至远离波浪干 扰的一定水深处，通过减小水线面面积，来降低波浪对船体的扰动力和扰动

6、力矩， 进而提高船舶的耐波性。与常规单体船相比，在主尺度方面，通常在相同排水量情况下，SWATH船的船长比单体船小30%~45%，船宽比单体船大60%~70%，吃水比 单体船大60%~70%，满载吃水线以下船体表面积比单体船大65%~80%，干舷比单体 船大25%左右。小水线面双体船船体几何形状的特殊性，对船的性能产生了一些新的影响：比如两个片体间的兴波干扰、流动阻塞，水线面面积小致使纵向静复原力矩小，片体窄长、侧向面积相对较大导致横向波浪诱导载荷较大等。但它和常规单体船相比，主要特点表现在以下几个方面[4]：（1）快速性在小水线面双体船的性能研究中，快速性理论和试验研究工作是

7、较早开始的。与普通单体船相比，小水线面双体船船型有高航速时的静水阻力性能良好和推进效率高的特点。小水线面双体船提供浮力的排水量集中于距水面较深的主体，水线面面积很小，并且水线面的长宽比很大，从而有效地降低了兴波阻力，其航行速度对应的傅汝德数可以提高到0.7~1.0。有人曾以排水量3000t的船为对象进行了静水阻力比较，当航速在30~50kn范围内，与水翼艇、气垫船和常规船相比，小水线面双体船的阻力最低，证明了小水线面双体船具有优良的阻力性能[5]。小水线面双体船片体的长宽比一般为10~20，