小水线面三体船初探
基于系统设计的小水线面双体游艇造型研究(陈捷-)
基于系统设计的小水线面双体游艇造型研究——以96英尺小水线面双体/三体动力游艇为例设计艺术学1103班捷小水线面双体船在民用船和游艇方面有了日渐广泛的用途，然而这种新型船体的造型设计在我国甚至国际围都仍属于新课题，从一定程度上限制了此类船体在游艇行业的市场。
本文通过系统设计的方法，对小水线面双体船的结构和船体布置、运行原理进行了分析和研究，归纳出此类船体造型设计中的特点和制约因素；同时结合当代汽车造型设计的趋势，总结出小水线面双体游艇的造型设计方法，提高此类船体的造型设计工作的效率，为我国小水线面双体游艇的发展提供助力。
关键词：系统设计小水线面双体游艇造型设计正文：小水线面双体船（small waterplane area twin hull; SWATH）是为改善耐波性，减少兴波阻力，将双体船的片体在水线处缩小宽度造成狭长流线型面的高速船舶。
小水线面双体船的概念是从美国产生的。
早在1905年美国的Nelson提出用两个下体构成小水线面双体船的原始概念。
目前世界各国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30节，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。
1932年Faust提出小水线面双体船的初步设想。
1946年加拿大的Creed、1967年美国的Leopold进一步予以完善并申请专利。
1969年美国海军船舶研究与发展中心(DTNSRDC)和美国海军船舶工程中心(NAVSEC)开始进行并完成了一系列小水线面双体船的基础性能研究和方案设计工作。
船体专题
船体专题：多体船的发展XX学院2010XXXXXXXXX 摘要：本文主要介绍一种新型船舶，即多体船的发展，包括国内外最新的发展，并简要指出未来的发展方向。
关键字：多体船、小水线面一、简介多体船是目前新兴的一种船舶。
与传统的船舶相比，它具有更加优越的浮性和稳性、耐波性、机动性和隐身性，所以无论是民用运输还是军事应用，多体船已成为21世纪的新船型加以广泛研究，具有强大的生命力和良好的应用前景。
二、国外的相关研究目前多体船根据船体数量分类，主要有双体船、三体船等。
首先说双体船。
在多体船中，双体船最容易制造，所以发展也最为迅速。
双体船主要包括普通高速双体船、小水线面双体船、穿浪双体船、水翼双体船和气垫双体船等。
在军事方面，小水线面双体船和高速双体船技术最为成熟。
双体船诞生至今，以美、日等发达国家取得的发展最大，特别是近10年来，双体船作为一种充满生命力的新船型，正在引起越来越多国家的兴趣。
展望未来，双体船的发展趋势具有大型化的特点。
从历史上看，小水线面双体船的吨位已从上世纪70年代的二三百吨发展到80年代后期的3000吨，并有继续增大的趋势。
这表明，大排水量的双体船的技术基础已经形成。
在一些关键技术取得突破后，这一预言就会成为现实。
总的来说，研究与其他船型原理相结合的高性能双体船，是高性能船舶发展的一个重要方向。
三体船阻力性能优于双体船，这是因为多体船水线面横向宽度大且稳定性高，可以满足执行多种任务，正越来越引起重视。
但是缺点也很明显，结构更为复杂，操纵性差。
英国对三体船应用于实际做出贡献。
2000年，英国海军建成的“海神”号三体试验舰下水，它采取了柴电动力装置，船长98米，宽22.5米，吃水3.2米，排水量1100吨，最大速度20节，是一艘里程碑式的船舶，也是世界第一艘三体舰。
三、多体船在我国的发展我国船舶制造业起步较晚，不过经过改革开放以来几十年的努力，主要在双体船上也取得了很多成绩。
2007年，武昌造船厂建成一艘1500吨小水线面双体船，将于2008年交付船东使用。
什么是三体船、三体船优缺点
什么是三体船、三体船优缺点三体船由来三体船是以军事应用为目的而发展的一种新船型，起步迄今不过20年。
与单体船相比，三体设计具有更快的航速、更低的燃料消耗、更好的适航稳定性和更出色的操纵性，战场生存能力更为出色。
三体船的平稳性比小水线面双体船型还要好得多，其宽大的甲板面积，更有利于舰载机的起降。
中间的主船体内可放置重要设备和弹药，两侧的副船体可以起到对主船体的保护作用，在遭到敌方水下武器攻击时可使中间的主船体免受损伤，大大提高了舰船的生存能力。
船体设计采用内倾斜边和雷达吸波材料，具有较小的雷达反射面积，船的外侧船体也有助于减弱推进器在水下发出的较大声响。
三体船详细介绍三体船主要由三个船体组成，其中间为主船体，尺度约占排水体积的90%，两侧并肩各有一个大小相同的辅助船体，其主要特点是中高速阻力性能优于单体船和双体船，适航性优于单体船，甲板面积宽敞，便于舱室布置；由于主船体和两侧辅体的屏蔽，全船具有隐身性和较高的生存能力。
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。
也正是由于三体船具有很大的制造难度，目前各国一般在建造大中型舰艇时才考虑这一舰型。
除美国和英国外，目前日本也在考虑建造未来型三体战斗舰艇，在2007年日本防卫省军事研发机构公开展示的资料中，就出现了一种4000吨级的舰船设计。
资料显示它能够以高速或者低速航行，同时能利用雷达和材料增强其隐身能力。
其设计与LCS2十分相似。
三体船有三个瘦长的船体共享一个主甲板及上层结构，使用涡轮喷嘴发动机，通过向后喷水获取反作用力向前推进，比普通螺旋桨推动更快速，而在高速时，三体瘦长的船身能降低阻力。
而且船体稳度高，不易翻船（但若风浪过大，翻过90度后，因为没有单体船的静稳度扶正力矩，反而有灭顶之虞）尽管三体舰的“噱头”让濒海战斗舰成为世界海军界近年来最大的热点，但军事专家也指出，濒海战斗舰还存在一些深层次的问题：濒海战斗舰更多地只能担负相对单一的行动，很难一次性地完成近海海域的所有或多种作战任务。
小水线面双体船阻力及其数值模拟方法研究
小水线面双体船阻力及其数值模拟方法研究随着科技的不断发展，人们对于水上运输的需求也越来越高，而其中的阻力问题一直是制约船只速度的重要因素。
近年来，小水线面双体船因其具有较小的阻力、良好的平稳性、大载货量等优点而备受关注。
本文将重点探讨小水线面双体船阻力及其数值模拟方法研究。
一、小水线面双体船阻力的构成小水线面双体船的阻力主要由摩擦阻力、压力阻力和波浪阻力所组成。
其中摩擦阻力和压力阻力发生在船苗和船身表面，波浪阻力则是因为船体在水面上运动时，其周围的水形成波浪导致。
1. 摩擦阻力摩擦阻力指的是，船体表面与水流接触时，由于摩擦而产生的阻力。
摩擦阻力主要受到流体黏性、流体密度、流速、船体表面粗糙度和湍流程度的影响。
通常情况下，摩擦阻力占整个船体阻力的比例较小。
2. 压力阻力压力阻力是由于船体移动时，在船体前部会产生压力导致船体后部产生负压力而产生的。
船体成形和船速是影响压力阻力的两个主要因素。
一般来说，压力阻力约占船体阻力的20%到30%。
3. 波浪阻力波浪阻力是因为船体在水面上运动时，其周围的水形成波浪导致。
波浪阻力是船体阻力的主要组成部分。
波浪阻力的大小与船体速度、船型和水深等因素有关。
对于小水线面双体船而言，由于其设计采用了双体结构，其波浪阻力相对其他类似大小的船而言要小一些。
二、小水线面双体船阻力的数值模拟方法研究1. 流体动力学数值模拟方法流体动力学数值模拟方法是利用计算机模拟流体力学的方法。
通过对流体的运动逆推出其力学行为。
通过数学模型来描述流体的各个特性，使用数学运算求出船体所受到的各个力学参数，进而计算出船体的运动特性，从而对其阻力进行分析。
2. 边界元法边界元法是一种计算机数值模拟方法，其原理是将解析求解过程转化为离散求解。
边界元法适用于很多物理问题，如电磁场、声学、热力学和流体动力学等。
边界元法可以用于计算整个流体流动领域内的力学参数，精度高，计算效率高。
三、结论小水线面双体船的阻力主要包括摩擦阻力、压力阻力和波浪阻力。
什么是三体船,三体船优缺点
什么是三体船、三体船优缺点三体船由来三体船是以军事应用为目的而发展的一种新船型，起步迄今不过20年。
与单体船相比，三体设计具有更快的航速、更低的燃料消耗、更好的适航稳定性和更出色的操纵性，战场生存能力更为出色。
三体船的平稳性比小水线面双体船型还要好得多，其宽大的甲板面积，更有利于舰载机的起降。
中间的主船体内可放置重要设备和弹药，两侧的副船体可以起到对主船体的保护作用，在遭到敌方水下武器攻击时可使中间的主船体免受损伤，大大提高了舰船的生存能力。
船体设计采用内倾斜边和雷达吸波材料，具有较小的雷达反射面积，船的外侧船体也有助于减弱推进器在水下发出的较大声响。
三体船详细介绍三体船主要由三个船体组成，其中间为主船体，尺度约占排水体积的90%，两侧并肩各有一个大小相同的辅助船体，其主要特点是中高速阻力性能优于单体船和双体船，适航性优于单体船，甲板面积宽敞，便于舱室布置；由于主船体和两侧辅体的屏蔽，全船具有隐身性和较高的生存能力。
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。
也正是由于三体船具有很大的制造难度，目前各国一般在建造大中型舰艇时才考虑这一舰型。
除美国和英国外，目前日本也在考虑建造未来型三体战斗舰艇，在2007年日本防卫省军事研发机构公开展示的资料中，就出现了一种4000吨级的舰船设计。
资料显示它能够以高速或者低速航行，同时能利用雷达和材料增强其隐身能力。
其设计与LCS2十分相似。
三体船有三个瘦长的船体共享一个主甲板及上层结构，使用涡轮喷嘴发动机，通过向后喷水获取反作用力向前推进，比普通螺旋桨推动更快速，而在高速时，三体瘦长的船身能降低阻力。
而且船体稳度高，不易翻船（但若风浪过大，翻过90度后，因为没有单体船的静稳度扶正力矩，反而有灭顶之虞）尽管三体舰的“噱头”让濒海战斗舰成为世界海军界近年来最大的热点，但军事专家也指出，濒海战斗舰还存在一些深层次的问题：濒海战斗舰更多地只能担负相对单一的行动，很难一次性地完成近海海域的所有或多种作战任务。
三体船及其研究现状
三体船及其研究现状摘要：三体船型因其优良的快速性、宽敞的甲板平台、较好的稳性和耐波性等诸多优点，近年来备受关注，已成为当今国际造船业竞相发展的领域．三体船作为一种新型的船舶类型，世界各国都在对其进行深入的研究．国外已经开发了多种类型的三体船，并且已经投入使用，有许多发达国家已将其投入到军事及民用中，我国目前在此领域的研究才刚刚起步．三体船用作军船可以作为驱逐舰、护卫舰等各种水面战舰和军辅船的船体平台，也有人认为它是未来航母的船体平台；三体船用作民船适用于集装箱运输船、车—客航渡船和游览观光船，也有人认为它是未来太阳能、风能等可再生能源动力船舶的船体平台。
总之，当代三体船被认为具有广阔的应用前景。
关键词：三体船；现状引言近年来,特种排水型高性能船型的研究趋于活跃,如深V 型船、小水线面双体船以及穿浪双体船等都是研究和实用较多的船型,还有一种新船型高速三体船引起了人们很大的关注。
该船型适合用作多种水面舰船,如高速护卫舰、驱逐舰、导弹艇、猎潜艇等,甚至有人认为高速三体船是未来航母的潜在船型,其应用前景相当广阔。
1.设计方案研究在三体船的研究中,曾有过很多种方案设计,针对舰船,航母,英国伦敦大学曾提出了如下设计方案,以供海军装备部门进行比较选择.1.1反潜护卫舰.该设计方案提出的设想是用细长的三体船来执行世纪型护卫舰所承担的防卫任务.这一设计引起了英国国防部的浓厚兴趣.其特点是在动力推进系统和直升机在小型舰艇上的布置方面。
1.2近海巡逻艇。
在此设计方案中,该三体船重吨,比吨的单体船重,但推进装置所需的功率反而比单体船小。
设计人员预测,三体船的单舰建造成本并不比单体船大。
该设计的总体布置更加灵活,直升机的布置也更加方便.据估计, 该三体船具有更好的耐波性，在一级海况中,该型三体船的最大持续航速比单体船要高出一节。
1.3设计方案是小型航空母舰。
本方案是根据防务研究局的要求,按单体船的设计改变而形成的,其目的是检验未来航空母舰对这种新的设计概念的适应性,这一设计方案不仅在耐波性或推进系统方面,而且在飞行甲板的总体布置以及生存能力方面都显示出优势.其飞行甲板很宽,它可以使飞机的升降装置布置到跑道之外.这表明，三体船型长而宽的特点可以在给定的飞行甲板长度的要求之下,使排水量更小,造价更低廉。
超细长三体船作品研究报告祥解
• 船体结构设计： • 船体中部结构：横向布置舱室3个，舵机与发动机 高低分布，竖直方向在同一位置，位于船体中后 部。 • 外板：细长木条拼接而成、甲板板：与飞机机身 在水平方向投影形似，整体为一块板，结构稳定、 甲板板架：纵横布置细木条。 • 船底和舱壁结构：细长木条拼接而成 • 首尾端结构及首尾柱：尾部两块木板支撑，首部 一根木棍及3块木板构成，填充泡沫。 • 上层建筑结构：ABS板及木板。
2018/11/27
设计图
2018/11/27
设计原理
• 船型：船长型宽比为10:1，减小阻力，增大快速性。 • 型宽吃水比为2:1，保持快速性及稳性。 • 主尺度：船长L：50cm • 型宽B: 5 cm • 吃水d：2.5cm • 型深D：5-6cm • 干舷F：2-3cm
• 系统架构：骨架结构：橫骨架式结构，横向构件布置密， 横向强度大，横舱壁板与龙骨紧密连接，外板由细长木条 拼接而成，与舱壁紧密连接。
2018/11/27
制作方案
• 主船体制作先由木板做成船体横隔板，将 各个横隔板按长度比例固定在龙骨上。内 部做成密封舱室。外包细木条，做成流线 型船体并打磨光滑。 • 辅船船体运用泡沫堆叠法。
2018/11/27
这是我们小组在船舶实验室经过 详细讨论和测绘得出的最终方案。 • 现代舰艇需要较大载舰的甲板，要求甲板空间大， 还有就是平稳性能好，两侧船体为三体船提速性能好，甲板是三个船体共用的，所以 每个单体可以做的比较细长，这样可以得到有较 大的长宽比，有利于降低高速航行时的兴波阻力。 • 三体船在未来应用前景广阔，高海况下稳定航行
2018/11/27
最终成型结果与下图形似：
2018/11/27
谢谢观赏
小水线面三体太阳能风帆船[发明专利]
![小水线面三体太阳能风帆船[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cb09decf4b73f242326c5f59.png)
专利名称：小水线面三体太阳能风帆船专利类型：发明专利
发明人：马捷,任龙飞,于招阳,孟健,张桂臣申请号：CN200910312047.0
申请日：20091223
公开号：CN101716990A
公开日：
20100602
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：小水线面三体太阳能风帆船，属于船舶海洋工程技术领域。
本发明包括：主船、两个辅船、桅杆、帆梁、横梁、中插板、电力驱动系统。
本发明采用了三体船的结构，除了主船以外，左右各有两个辅船承担支撑的任务，使巨大的太阳能风帆不至失去平衡，整个船上体也不会发生侧翻事故。
三个船上体都采用小水线面结构，大幅度降低了兴波阻力，使船舶得以快速航行。
本发明可在不同的环境条件下，选择由风能或太阳能单独驱动船舶；由太阳能和风能共同驱动；或是利用超级电容组储存的电能驱动，使船舶总是可以持续地正常航行。
本发明为绿色海洋建设和绿色船舶建设奠定了坚实的基础，具有巨大的经济效益和社会效益。
申请人：上海交通大学
地址：200240 上海市闵行区东川路800号
国籍：CN
代理机构：上海交达专利事务所
代理人：周文娟
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小水线面船的新概念
小水线面船的新概念
佚名
【期刊名称】《船舶物资与市场》
【年(卷),期】2012(000)006
【摘要】德国Abeking＆Rasmussen（简称A＆R）船厂是一家专门生产Swath （小水线面）船的船厂。
这种Swath船在行驶时，由于其小水线面面积而不会像常规船舶受到波浪的影响，因此近年来得以开发和利用。
但A＆R船厂意识到，过去该厂设计的Swath船都在22m以下的尺度，在船舶市场上颇受制约，极需探索一种具有能结合稳定性和远洋航行能力的大尺度新一代Swath船，以增强这种船型在市场上的生命力。
【总页数】2页(P44-45)
【正文语种】中文
【中图分类】F766
【相关文献】
1.美、日、德三国大力开发和应用小水线面双体船做海上特种作业船 [J], 郑明;朱军
2.渤船重工建造小水线面双体船的优势 [J], 董楠
3.小水线面三体船与细长型三体船剩余阻力对比分析 [J], 张明霞;韩兵兵;卢鹏程
4.美“司莱斯”号研究船为小水线面四体船 [J],
5.小水线面双体船全船应力分布的有限元分析 [J], 尹群;姚震球;阳雷军
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小水线面三体船结构概念设计及有限元分析
S H IP
船海工程
Vol. 37 No . 6
& OCEAN EN GIN EERIN G
Dec. 2008
文章编号 :167127953 (2008) 0620038204
小水线面三体船结构概念设计及有限元分析
邓 乐 ,严仁军 ,黄志远
(武汉理工大学 交通学院 ,武汉 430063)
小水线面三体船结构概念设计及有限元分析 ———邓 乐 ,严仁军 ,黄志远
体的 33 # 肋 位 在 同 一 横 剖 面 上 ; 连 接 桥 高 725 mm ,连接桥内的横隔板设置在与主船体横舱 壁相同的肋位处 。横剖面结构形式见图 1 。
图 1 典型横剖面图
根 据 CCS《钢 质 海 船 入 级 与 建 造 规 范 (2006) 》《、海上高速船入级与建造规范 (2000) 》及 《小水线面双体船设计与建造指南 (2004) 》,初定 主要构件尺寸见表 1 。
影响是微不足道的 。三体船的整体结构设计应考 虑主船体中拱和中垂情况 ,此时与单体船的纵向 中拱和中垂并无很大区别 。
当纵向波浪的波长接近侧体的船长时 ,侧体 发生中拱或中垂弯曲 ,但在主船体的船长范围内 , 相当于有几个波峰和波谷出现 ,因此该波浪下产 生的纵向弯曲载荷并不大 。而对于波长与主船体 船长相差不大的波浪 ,当侧体处于波峰或波谷时 , 该波浪状况下将产生较大的波浪剪力和波浪弯 矩 ,这些情况见图 3～6 。
3. 2 横向弯曲 对于单体船的结构载荷主要考虑纵向中拱与
中垂 ,而对于三体船 ,则需要考虑横向中拱与中 垂 。横向弯矩的大小与侧体的横向位置 、自重 、载 重以及侧体的水线面面积等有关 ,横向中拱示意 见图 7 ,横向中垂示意见图 8 。
小水线面三体船与细长型三体船剩余阻力对比分析
小水线面三体船与细长型三体船剩余阻力对比分析张明霞;韩兵兵;卢鹏程【摘要】[目的]为研究潜体横剖面为圆形的小水线面三体船(TriSWACH)侧体布局位置对剩余阻力的影响,以及其与细长型三体船剩余阻力的对比,[方法]在已验证CFD数值预报三体船粘性阻力具有可靠性及可行性的基础上,通过CFD方法,数值模拟横剖面为圆形的TriSWACH周围粘性流场,计算得到不同航速、不同侧体布局方案下的剩余阻力系数,并与同排水量、工况下的细长型三体船剩余阻力系数试验值进行比较.[结果]结果表明,在全航速区间,潜体横剖面为圆形的小水线面三体船的剩余阻力系数普遍小于相同排水量细长型三体船的剩余阻力系数;TriSWACH在最佳航速区间Fr=0.338～0.494时减阻效果最好,此时,侧体位于主体后部时可获得17.95％的最大减阻.[结论]该研究具有一定的工程借鉴意义.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2019(014)002【总页数】9页(P21-29)【关键词】小水线面船;三体船;船舶阻力;侧体布局;潜体形状;剩余阻力系数【作者】张明霞;韩兵兵;卢鹏程【作者单位】大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】U661.31+10 引言21世纪是海洋的世纪，海洋资源的勘测和开发，以及海军装备发展等对船舶设计和船舶性能提出了更高的要求。
三体船型作为一种新型的高性能船型，引起了造船界的广泛关注［1-3］。
小水线面三体船（TriSWACH）由1个小水线面型主体和2个侧体构成，侧体的排水量一般不超过主体或总排水量的10%［4-5］，主体在水面附近为薄型立柱，水线面下设置有潜体。
该船在继承细长型三体船优点的基础上，具有更小的波浪附加阻力和更好的耐波性［6］，其在相当的船长条件下可以较多地增加排水量，提供更多有效载荷［7］，在民用和军用领域具有广泛的应用前景［8-10］。
小水线面三体船结构水动力分析的开题报告
小水线面三体船结构水动力分析的开题报告
一、研究背景与意义
小水线面三体船作为一种新型船型，具有良好的浮性与稳性，适用于较强风浪和恶劣气候条件下的航行。
为了保证其良好的航行性能和安全性，在设计和建造过程中需对其水动力特性进行分析和研究。
因此，开展小水线面三体船结构水动力分析研究具有重要意义。
二、研究内容和方法
本研究拟采用计算流体动力学（CFD）数值模拟方法，结合ANSYS 软件对小水线面三体船结构进行水动力分析研究。
其中，研究内容包括以下几个方面：
1.小水线面三体船结构的建模和几何网格划分；
2.小水线面三体船结构的流场计算和漂浮稳定性分析；
3.小水线面三体船结构的阻力和速度性能分析；
4.小水线面三体船结构的航行安全性评估。
三、研究进展和预期成果
目前，已完成对小水线面三体船结构的建模和几何网格划分。
接下来，将开始进行流场计算和漂浮稳定性分析，并着手进行阻力和速度性能分析以及航行安全性评估。
预计研究成果将能够为小水线面三体船的设计和建造提供参考价值，同时也有望为船舶水动力分析技术的发展提供借鉴和参考。
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小水线面三体船初探班级20080112学号2008011229姓名陶伯政摘要进入21世纪以来，各种高性能船舶的研究越来越多，在小水线面三体船方面，主要集中在细长型小水线面三体船(高速小水线面三体船)及小水线面小水线面三体船上。
随着人们对船舶的稳性、耐波性等性能的要求越来越高，小水线面三体船作为一种高性能新船型，正在引起人们极大的关注。
由于其独特的船型、优良的性能及在主要技术性能方面的诸多优势，小水线面三体船必将在军用、民用市场有广阔的应用前景。
关键词：高速三体船小水线面三体船一、发展概况当代小水线面三体船的研究己有30多年的历程，直到上世纪90年代中期以后高速小水线面三体船(细长型)的研究才取得了较大发展.这期间国内外高速小水线面三体船(细长型)的研究主要集中在水动力理论、模型试验、船型优化以及概念设计等方面，也有少量关于结构强度方面的文献。
小水线面三体船其水下部分是由一个主船体和两个小侧体组成的，两个侧体一般对称地摆放在主船体的两侧，三个船体均为细长船体，通过连接桥将主体和两个侧体连接成一体。
图1.1 小水线面三体船中横剖面图1.2 小水线面三体船局部模型国内的小水线面三体船研究起步较晚，始于上世纪90年代末期。
国内在小水线面小水线面三体船方面的研究还较少，上海交通大学进行了一些初步的阻力研究和试验。
一批与哈尔滨工程大学为首的高校和科研院所主要通过模拟或是模型探索性研究小水线面三体船的耐波阻力，操纵性。
而在抗沉性、材料，前沿技术方面限于各种原因而研究较少。
下图1.3为我校设计制作的细长型高速小水线面三体船模型。
图1.3 高速小水线面三体船模型试验如图1.5 为瑞典QinetiQ公司和OTG公司设计的Tri/SWA TH模型图。
图1.4 Tri/SWA TH模型图到目前为止，世界范围内己经出现了多艘小水线面三体船型的实船。
2000年5月6日，英国海军一艘名为“海神”号(RVTriton)的三体试验舰建成并顺利下水，三体舰船第一次从纸上浮到海上。
该舰长97米，宽22.5米，排水量1100吨，最高航速20节，续航力3000海里。
图1.6英国海军“海神”号三体试验舰图1.5 英国海军“海神”号三体试验舰2004年法国建造的“海上协和”号三体渡轮，总长130米，它横渡英吉利海峡的速度可达到40节，从法国的卡昂开往英国的普利茅斯只需要3小时，比传统渡轮6个小时的航行时间缩短了一倍。
图1.6 法国“海上协和”号三体渡轮2005年4月13日交付的BenehijiguaExpress是澳大利亚Austal造船厂为挪威的Fred.Olsen公司建造的目前世界上最大的全铝合金客/货滚装三体渡船。
该船总长126.7米，水线长114.8米，宽30.4米，型深8.2米，最大吃水4.0米，图1.7最高时速可达40节。
该船是由碳素材料和纤维合成物制造而成的，使用生物燃油作为驱动燃料，采用无毒防污船体涂料，曾以60天23小时49分的时间完成了环球航行，被称为全球最快的环保游艇。
图1.8 新西兰“地球竞赛”号三体游艇2008年4月29日，美国海军濒海战斗舰(LCS一2)“独立”号成功下水。
“独立”号总长127.6米，水线长1巧.5米，宽31.6米，吃水4.3米，满载排水量约2800吨。
海试中“独立”号全速航行时航速最快达到46节。
图1.9 美国海军“独立”号三体濒海战斗舰2010年3月，根据Austal公司网站发布的消息，该公司最新推出的102米三体高速渡轮已经完成了海上测试，载重量340吨，航速可达39节。
该船是Austal公司具有里程碑式的小水线面三体船BenehijiguaExpress号的改进型。
Austal公司推出的102米三体高图1.10小结通过模型和实船的研究得出，与常规排水型单体船相比，高速小水线面三体船具有甲板面积宽阔、快谏性好、耐波性优良、稳性好、抗沉性高、生存能力强、改装余地大等优点，而这些特点正是普通船型不具有的。
二、小水线面三体船波浪设计载荷估算单体船的结构外载荷主要是船体在波浪中所承受的纵向弯矩，而小水线面双体船的结构外载荷主要是下部船体在波浪中所受到的横向力和由此产生的支柱上部连接点处的弯矩。
小水线面双体船横向波浪载荷成为主要载荷，总纵波浪载荷下降为校核载荷，合理确定横向波浪载荷是其结构设计和校核的关键之一。
横向波浪载荷的量值大小主要取决于船的排水量、吃水、支柱的长度和波浪的波高、周期、浪向以及航速。
由小水线面双体船模型试验和理论计算结果的总结:a横向波浪力与浪向的关系横向波浪力和力矩的最大值发生在零航速横浪工况，并按横浪—顺斜浪—顶斜浪—迎浪/顺浪顺序递减。
在顺斜浪/顶斜浪时其量值知识横浪时的一半左右，而顺浪/迎浪时其量值降到不到横浪时的10%。
b横向波浪力与浪级关系在低浪级时(有义波高小于2.5m)，横向波浪力与波高基本上呈线性递增关系，随着浪级增大，长波长的波浪成分所占的比例也越来越大，横向波浪力不再随波高线性递增，而是呈缓慢上升趋势，并且在有义波高为(5m~6m)时出现横向波浪力的峰值，在这之后随波高增加，小水线面双体船手到的横向波浪力和力矩反而呈下降趋势。
c横向波浪力与航速的关系不管是什么浪向，零航速时的横向波浪力均大于有航速时该行向角下的横向波浪力。
d横向波浪力合力位置横浪时横向波浪力合力位置大约在一半吃水位置;并假定横向波浪力从船基线至吃水呈均匀分布。
e横向波浪力沿船长分布横向波浪力沿船长并非均匀分布，因此首尾连接桥受到的横向波浪力并不相等，它们之差构成了水平扭转力矩，即首分离力矩，其量值可表达成:Mxy=1/2(首尾连接桥受到的横向波浪力时域之差)X(首尾连接桥中心矩)双体船一样同为小水线面船型，且三个片体相同。
根据以上小水线面双体船理论计算和模型试验得到的经验，我们推测小水线面三体船同样是在零航速且为横浪状况下产生最大的横向波浪载荷。
小水线面三体船结构水动力分析所以在这里我们主要研究的是小水线面三体船在零航速横浪情况下的设计载荷估算与结构分析。
设计载荷估算由于小水线面三体船还没有成熟的载荷计算公式，而其与小水线面双体船又非常相似，所以我们就根据小水线面双体船的载荷估算。
我们通过参考CCS《海上高速船入级与建造规范》及林吉如、钱家宝、尤国红著的《小水线面双体船波浪设计载荷确定方法建议》，决定运用《小水线面双体船波浪设计载荷确定方法建议》中的公式并对其进行一些小小修改来估算其横向波浪力与水平扭矩。
图2.1 横舱壁模拟图图2.2 波浪作用力图(2)横向波浪力矩根据小水线面双体船船模试验结果，横向波浪力合力作用位置大约在=分之一吃水处，因此由横向波浪力Fs产生的横向波浪力矩MF可表达成：(3)水平扭矩由于横向波浪力沿船长分布并非均匀分布，它们构成了对小水线面双体船在水线面内的水平扭转力矩，即首分离力矩，其量值计算方法可按ABS(1999)版本。
对SwA TH船模试验结果，证明ABS(1999)给出的计算式子是可信的。
(l)横向波浪力(2)横向波浪力矩(3)水平扭矩三、初步结构设计依据2005年CCS《海上高速船入级与建造规范》中对双体船结构设计的要求，对小水线面三体船的结构进行初步设计。
(l)选择钢结构，片体采用纵骨架式，但连接两个片体的连接桥为横骨架式。
纵骨架式结构的纵骨间距和横骨架式结构的横骨(或横梁)间距一般不应大于500mm根据2006年CCS《钢质海船入级规范》中，肋骨、横梁或纵骨(船底、眩侧、甲板)的标准间距Sb=0.O016L+0.5m，且不大于0.7m，L为船长，单位为m。
得到S=559mm，所以取肋骨、横梁及纵骨间距为500mm。
强框架间距取1m。
(2)板厚计算计算所得板厚，对于厚度等于或大于4mm的板，如小数等于或小于0.25mm，可予不计;如大于0.25mm 且小于0.75mm，应进为0.smm;如等于或大于0.75mm，应进为1.omm。
对于小于4mm的板，如小数等于或大于0.15mm，可予不计:如大于0.15mm且小于0.65mm，应进为0.smm;如等于或大于0.65mm，应进为1.0mm。
所以取船底板，连接桥底、船侧板及连接桥底板厚度为4.smm;主甲板板厚度为4mm。
(3)对于单体船和各类双体船的平板龙骨，其最小板厚另应在船底板基础上增加2mm。
平板龙骨的宽度应不小于0.1B(对于各类双体船为单个片体的最大型宽)。
B= 1.15m计算得平板龙骨宽度不小于0.IB=115mm所以取平板龙骨宽度为115mm，厚度为4.5mm+2mm=6·5mm。
(5)连接桥底的波浪冲击压力连接桥结构分类连接主船体和两个侧体使其成为一个牢固的整体结构，我们称之为连接桥。
连接桥结构及其强度计算及波浪力的作用在双体船的专业文献中讨论得比较多，对小水线面三体船的连接桥的结构及其强度计算以及波浪力的作用的文献资料则比较少。
常用的几种连接桥结构型式：(l)梁式的连接桥梁式连接桥由各个单独的强箱形梁组成。
箱形梁设置在片体最大刚度处，一般是在横舱壁和半舱壁处。
箱形梁由实肋板、普通梁(空心肋板)和实肋板间的纵向构架组成。
实肋板与片体强框架应布置在同一平面内。
普通梁可纵向布置或横向布置，亦可混合布置，即主甲板处采用纵向布置而箱形梁靠近水面的底板内采用横向布置。
(2)单一结构式的连接桥采用沿整个侧体的船长方向强框架与普通梁交错布置的结构。
与梁式连接桥结构一样，普通梁可以横向布置也可以纵向布置。
横向强框架即可采用开减轻孔的连续实肋板，也可采用上下分开布置的单向折边材。
(3)舱壁式的连接桥这种连接桥由布置在主甲板上的单独或成对的横框架或横舱壁组成，这是连接片体的框架和舱壁式上层建筑不可分割的部分，其布置与船舶总布置共同考虑。
应保证横舱壁和框架与片体有可靠的过渡。
通常他们是与片体横舱壁布置在同一平面内。
(4)组合式的连接桥组合式连接桥由布置在主.甲板以下的梁式或单一结构式的构件与布置在主甲板上的横舱壁、横框架构架组成。
这种类型的连接桥比较合适于客船，因为客船客舱和服务舱室的布置使横舱壁的间距受到限制，因此不能保证连接桥可靠的强度和刚度。
四、可应用性分析俄罗斯在1997年《造船》杂志上就提出了小水线面三体航空母舰的概念。
文中指出，随着直升机越来越广泛地采用强制着舰方法，舰艇的适航性对直升机使用的影响越来越大。
而良好的适航性使小水线面舰艇在战术技术方面具有较大的优越性，例如，可以使舰艇在波浪中保持较高的航速、减小摇摆对武器系统的影响、使舰员保持较高的工作能力。
小水线面三体舰在适航性方面的优越性更加明显，特别是据此可以建造较小(排水量不超过20000吨)、因而造价便宜且装载少量飞机的小型航空母舰。
它在适航性方面一点也不比排水量为10(XXX)吨、甚至更大的舰艇逊色。