船舶水动力学习汇报

多体船水动力性能最新研究进展

汇报人：杨博

本次汇报内容

1、多体船发展历史

2、多体船水动力研究方法

3、多体船未来趋势

多体船发展——三体船

三体船由三个船体组成，中间的主体主尺度较大，两侧

各有一个大小相同的辅助船体。目前世界各国建造的三

体船主要有两种形式：一种是Tricat三体船, 它是两个细长片体的中间布置了一个伸出片体的船首，进而形成了一

种双体船加一个船首的三体船型，如1999年，澳大利亚

Austal公司建造的Tricat三体旅游船，该船在7级风、浪高

2.5 米的海浪下能消除船首砰击，有效地减少船在浪髙2.5

米以上的海浪中的纵摇运动；另一种是Trimaran三体船，它是一个细长船体和两个舷外浮体相结合形成的一种三

体船型，如泰晤士渡船公司建造的髙Trimaran三体船“埃

比尼泽.斯克鲁奇”号，该船在试航和使用过程中反映出

良好的快速性、机动性和稳定性。

多体船发展——三体船

多体船发展——三体船

优势：适航性优于单体船且中高速阻力性能优于单体船和双体船，具有更宽的甲板，有利于舱室的布置；三体船具有很好的隐身性，侧体的存在使得其稳性得到了提高从而提高了生存能力。

劣势：其缺点是结构复杂，重量较大，设计难度大，操纵性稍差，建造、下水、锚泊和进坞比较困难。在稳定

性较好的同时必然要承受较大的弯曲和扭转力矩

发展：英国在三体船建造实验上具有领先优势，2000年英国海军耗资1300万英镑研制的世界“海神”号试验舰

建成下水。美国最早与英国合作研制三体舰，曾一起参

与“海神”号试验，对舰体结构、运动等数据进行了记

录和分析。后来美国独立进行三体舰概念设计，2008年

建成下水的三体船型濒海战斗舰“独立号”。

多体船发展——五体船

五体船的高速状态下的阻力小，高海况下的失速

也非常小，有良好的快速性和适航性。与三体船

相比，其两对小侧体有利于提高船舶的破舱稳性

，在高速航行时发生埋首现象的频率也比较低，

同时，其甲板面积更加宽阔，有利于总布置。五

体船的诸多特点使其非常适用于大型髙速客货渡

轮和军用舰船。

多体船发展——五体船

五体船型是近年来发展的一种新船型，其概念的提出是在1995年，一家欧洲航运公司（Norasia ）与尼格尔·吉联合有限公司密切接触，希望能够为其设计出一型载重量13000吨、航速30节、而动力装置输出功率只有30MW 的高速集装箱船，并且造价维持在3000万美元左右，而这些要求对于常规单体船来说是难以实现的。尼格尔·吉联合有限公司提出了五体船型的概念，并对五体船型的水动力性能进行了广泛深入的模型试验和研究，研究结果显示，五体船型完全能够满足船东提出的上述要求。

五体船作为一种新的船型概念,其开发研究还仅局限在英国、挪威及西班牙等少数造船先进的国家。1989--19992000--20042005--2009

2010--2014111767

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多体船发展——研究热度

多体船发展——研究热度

多体船的研究涉及到多体船的稳性、水动力

性能、结构强度等各个方面。如:我校对双体

船型阻力和运动性能试验研究以及小水线面

三体船结构水动力分析、上海交大对五体船

水动力协同性的研究、哈尔滨工程大学对多

体船结构与稳性的研究等。

由于课程内容是水动力性能，所以我主要就

多体船的水动力性能进行浅析和研究。

多体船理论探究——阻力

由于三体船船速较高，因此兴波阻力是影响船舶速度的主要因素。在三体船高速运行中，不可避免的会产生主体船与侧体的兴波干扰。而他们之间的兴波干扰又分为有利干扰和有害干扰，有利干扰会减少整体兴波阻力，而有害干扰会增加兴波阻力。由于三体船主体与侧体之间的相对位置决定了他们之间的相互干扰，那么他们之间的相互位置

就尤为重要

通过查阅相关文献，目前对三体船阻力的研究主要在于三体船主体与侧体位置关系对于船舶阻力的影响。其研究方式主要有三种：理论推导、数值模拟、船模实验。其核心部分还是以实验数据为准绳。

多体船理论探究——阻力

中国船舶工业第七0八所的蔡新功在“三体船方案优化布局的阻力计算与试验研究”中运用理论（Michelle积分）和实验（船模在不同floude数下拖航）的阻力测算得出了如下结论

1、侧体纵向位置对三体船总阻力的影响,在Fn = 0. 3 ～0.

35 的较低速度段侧体位置向前对三体船阻力性能更有利,

而在Fn ≥0.4的较高速度段侧体位置向后对三体船阻力性能

更有利;

2、侧体尾部与主体尾部平行的方案在超过佛如德数0. 32

后,侧体和主体间出现更有利的兴波干扰,使得三体船兴波阻力小于主体兴波阻力。

3、在较低佛如德数时侧体位置靠近船舯三体船阻力性能

较好,而在较高佛如德数时侧体位置与主体尾部平行为好

多体船理论探究——阻力

而我校宗智教授的高足贾静蓓博士则用无量纲法和

实验法得出相关结论。在贾博士的论文中，他先用

量纲分析法先得出了无量纲下的总阻力与摩擦阻力

（ITTC公式）

多体船理论探究——阻力

接下来则通过船模实验来研究侧体位置对阻力性能

的影响：

多体船理论探究——阻力

多体船理论探究——阻力

在船模试验中，主侧体位置关系分为了六种：

多体船理论探究——阻力