高速穿浪双体船船型及性能研究_何义 (1)
双体船的总体性能设计
双体船的总体性能设计双体船，也称为双体船只，通过采用两个船体并行排列的设计，具有较高的稳定性和良好的操纵性能。
总体性能设计在双体船的设计过程中起着关键的作用，旨在确保船只的运输效率、舒适性、安全性和可靠性。
以下是双体船的总体性能设计的要点和考虑因素。
1.水动力性能：包括船只的阻力、航速、船体稳定性和操纵性能等。
通过对水动力性能的分析和计算，可以确定出船只的最佳尺寸、型线和布局。
双体船的双船体结构使得其具有较低的阻力和较好的航速性能，但也需要确保船体之间的流体动力特性协调一致。
2.结构设计：包括船体强度、船体刚度和船体的耐久性等。
双体船的结构设计需要考虑两个船体之间的连接和相互作用，在保证结构强度的同时，还需要平衡船体的重量和稳定性。
3.载重能力：双体船具有较高的载重能力，可以满足不同的运输需求。
在总体性能设计中，需要对船只的载重能力进行估算和计算，以确保船只能够安全、稳定地携带所需的货物或乘客。
4.舒适性设计：双体船的双船体结构可以提供更好的平稳性和减少颠簸感，从而提高乘坐舒适性。
在总体性能设计中，需要考虑船舶内部的布局设计、客舱的舒适性和设施等，以提供更好的乘坐体验。
5.安全性设计：双体船的设计应确保船只能够在不同的海况条件下保持稳定，并具备良好的自救能力。
在总体性能设计中，需要对船只的稳定性、操纵性和防浸能力等进行评估和优化，从而提高船只的安全性能。
6.可靠性设计：双体船需要具备良好的可靠性，确保在长时间运输过程中能够保持正常的运营状态。
总体性能设计中，需要考虑船只的系统设计、设备选型和维护保养等，以确保船只的可靠性和故障率的控制。
总体性能设计是双体船设计过程中的一个重要环节，需要综合考虑不同的因素并进行优化。
通过合理的总体性能设计，可以使双体船具备较高的运输效率、舒适性、安全性和可靠性，满足不同的航运需求。
海上高速双体风电维护船结构方案及其强度分析
海上高速双体风电维护船结构方案及其强度分析随着全球对清洁能源的需求不断增加，风电成为了一种广泛应用的清洁能源。
但随之而来的维护难题也愈发凸显，因此海上高速双体风电维护船就应运而生。
这种船可以快速到达风电场，对风力发电设备进行维护和修理。
本文将介绍海上高速双体风电维护船的结构方案及其强度分析。
1. 结构方案海上高速双体风电维护船是一种具有双体结构的船舶，它由上部和下部两个船体组成。
下部船体负责船体稳定性和浮力提供，上部船体则负责机器设备的安装和操作。
下部船体是一个宽厚的双漂浮体，可以提供足够的浮力和稳定性，减少在风力发电设备维护时的晃动。
双漂浮体中间采用空腔设计，确保船只在任何情况下都能保持浮力平衡，同时增加了防波性能。
上部船体采用全天候船舶的设计，主要用于设备的安装和操作。
上船体在工作时需要稳定，因此在设计上采用了抵抗动力的方式来增加防倾斜性能。
船体内部结构设计合理，便于机器设备的安装，大大提高了船体的适应性。
2. 强度分析为了保证海上高速双体风电维护船的强度和稳定性，在设计时需要对其进行强度分析。
下面将从以下两个角度进行分析。
2.1. 船体受力分析在设计海上高速双体风电维护船时，需要考虑船体所承受的一个最大载荷，即在航行过程中，船体所受的最大作用力。
常见的船体载荷有惯性载荷、水动力载荷、风载荷和重力载荷等。
强度分析的目的就是为了确定船体在承受这些载荷时是否稳定，承受能力是否足够，并在此基础上选择合适的材料和结构。
2.2. 船体安全性分析海上高速双体风电维护船有着复杂的船体结构，在进行设计时需要考虑安全因素。
对于海上高速双体风电维护船而言，涉及到的主要安全因素有抗风能力、防波性能、抗倾斜能力等。
在安全性方面的分析主要是为了保证海上高速双体风电维护船在工作过程中保持平稳、稳定的状态，避免出现意外情况。
综上所述，通过良好的结构设计，并加上恰当的强度及安全性分析，可以保障海上高速双体风电维护船在风力发电设备维护时的安全性和可靠性，同时也可以提高工作效率，减少维护成本。
穿浪双体船(WPC)
至 真
(4) 首端形状
片体首端通常采用极深V形的横剖面形状，龙骨可以沉到基线
以下，以增加首部横剖面的深V程度。这样设计可以增大艇的纵摇 阻尼，避免艇首底部出水，从而减小波浪的拍击。
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(5) 浮心纵向位置
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(6) 干舷与储备浮力 干舷与船舶耐波性的关 系十分密切，因其大小直接 影响到储备浮力的大小及其 沿纵向的分布。与常规双体
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穿浪双体船的发展
穿浪双体船向大型化和高速化发展是当下的主流趋势。 自1998年澳大利亚Incat公司建造了第一艘长100米近万吨级的 高速穿浪双体船“Cargo cat”号，从此就揭开了穿浪双体船大
型化的序幕。
由于高性能穿浪双体船的这些特点，它适合作为高速车客 渡船、大型豪华游轮、军用各类高性能攻击舰和高性能隐身舰 艇的基础船型，有很大的发展空间。
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美军租借澳Incat公司的 第一艘WPC——HSV-X1
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HSV-2“褐雨燕”号高速穿浪双体船
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我国首艘自主设计穿浪双体船“海峡”号
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穿浪双体船船型参数对性能的影响
(1) 片体的长度系数和长宽比 (2) 横剖面的选择 (3) 尾端形状 (4) 首端形状 (5) 浮心纵向位置 (6) 干舷与储备浮力 (7) 连接桥和中央船体的形状 (8) 片体间距对性能的影响
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Incat公司推出新型高速穿浪双体船
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中国船检 ＣＨＮ ＩＡＳＨＰＳ ＶＥ ０ ０１ Ｉ ＵＲ Ｙ ２ １ ０
发 动机 满 足 国际 海 事组 织所 有 当前 和 未来 对 Ｎ ｘ 放 的 Ｏ排
被 定义 为 载重 量 Ｘ航 速 ／功率 在该定 义 下
对 于高
要 求 并 满足 “ 噪音 排放 ” 准 。 低 标
４ 采 用喷水 推进 方式 。该船 采用瓦 锡兰 公司设 计的 新型 喷水 推 进器 。相 比 目前 其他 喷水 推 进器 ，该 推进 器
照 明。
（ 苏雯 ） 沈
时 间。 环 保船 １ Ｏ ”号采 用双 层船 首 ，上 层船 首 供小轿 车 ３ 通 行 ，下层 船 首 供重 型 货 车通 行 同时采 取 船 尾装 载 方 式 ，再 配合 高效 的港 口设 施 ，船 舶 在 港 口的 周 转时 间 可 缩短至 １ 分 钟。 ５
２
、
安 装法 兰 直径 减少 了２％ 自重减 少 １％ ．空化裕 量提 ５ Ｏ
高 ３％ 从 而使 该船 重量 更轻 振 动 和噪 声等 级均 有所 ５
减少 港 口周 转时 间。减 速 不仅 可有 效减 少废 气排
降 低。 为 了提 高低 航速 下 的操 纵性 和便 于 停泊 ，该 船安
速 穿 浪双 体 渡船 来 说 运 力效 率 的提 升 主 要靠 提 高船 体 主尺 度。 总长度 为 １ ０ ｍ的 环保船 １ Ｏ ３ 号相对 １ ２ ３ １ ｍ船 舶 的功 率 提 升幅 度 是 ８ ｍ到 １ ２ ５ ｍ船 舶效 率 提 升 幅度 的 ４ １ 倍
以上 。
放 并提 升 效 率 ，更重 要 的 是还 能 减 少船 舶 在港 １ 的 周转 ２ １
几艘穿浪双体船实船资料解读
穿浪双体船主要船型资料1、北海救201近海快速救助船是我公司为中国交通部救助打捞局建造的新型船舶，首制船“北海救201”，于2006年1月8日出厂。
该船型用于承担我国近海海上人命快速救助的社会公益性任务，具有良好的适航性、耐波性、快速性和操纵性，并有夜间搜寻救助能力，可在恶劣气象、海况条件下，迅速到达海难现场，对海上遇险人员实施快速有效的救助。
该船为全铝质穿浪型双体船，是世界上首次将穿浪双体船型应用到专业救助船。
英辉南方造船（广州番禺）有限公司版权所有©1992 - 2006主要技术参数总长：49.9 总宽：13.1吃水：1.63 客位：60航速：32.5 续航力：500海里推进方式：喷水泵入级：CCS材质：铝合金服务航线：中国近海海域2、南海救201穿浪双体由交通部投资6700万元建造的近海快速救助船“南海救201”于近日正式进驻琼州海峡执行春运救助值班待命任务。
近海快速救助船是我国自行设计建造的近海海上专用人命快速救助船，首批近海快速救助船共3艘，由英辉南方造船（广州番禺）有限公司建造，“南海救201”是第3艘，也是南海海域服务的第一艘近海救助船。
该船采用全铝质全焊接穿浪双体船型，船长49.90米，船宽13.10米，采用2套德国V16高速柴油机和喷水推进装置推进，最大航速大于33.1节，船速达到我国专业救助船之最，便于快速抵达出事海域施救。
总造价达4800多万元人民币的“海峡号”穿浪双体工作船3、海峡号由中船重工七○一所设计的穿浪双体船“海峡号”近日在广州沙角试航，获得圆满成功。
这是我国第一艘自行研制设计的具有完全自主知识产权的新型穿浪双体工作船。
“海峡号”的成功研制，填补了我国穿浪双体船自主研制领域的空白。
用户对“海峡号”给予了很高的评价。
穿浪双体船是上世纪九十年代迅速崛起的一型高性能船，具有良好的快速性、耐波性、操纵性和稳定性，其特有的宽敞甲板面积和装载容积特别适于客货和车辆运输，而且没有诸如水翼、气垫等复杂的附加装置，维护简单，使用方便，在近海高速客运、车客联运等领域得到迅速发展。
穿浪双体船的船型优化
穿浪双体船的船型优化卢晓平 工学博士 海军工程大学船舶与海洋工程系[430033]陈 军 工学博士 海军工程大学船舶与海洋工程系[430033]摘 要 以计算线性兴波阻力的切比雪夫多项式法为基础,以片体水下横剖面面积曲线作为优化目标,用变分法对穿浪船WPC 进行船型优化,通过逐次增加几何约束数目,得到了在较高速度下(Fn=0.4)实用的优化横剖面面积曲线,并用切比雪夫多项式法计算优化后的片体兴波阻力,经比较可以看出优化的横剖面取得较好的降阻效果。
关键词 船舶 穿浪双体船 船型优化 切比雪夫多项式法 兴波阻力中图分类号 U674.951.02符号表水的密度g 重力加速度B 片体宽度T 吃水L 片体半长U 船速K=g/U2 波数c 浮心到水面的距离(无因次)A 横剖面面积x 船长方向的无因次坐标L 站距(横剖面间距)Fn 傅氏数Rw兴波阻力C w 兴波阻力系数0 绪 言穿浪双体船属高速双体船,与一般双体船在几何形状上的差别主要是:(1)片体水下部分类似于深V型船,具有一贯穿首尾的折角线;(2)片体细长,其修长系数 可大于7.5~8.5,亦有文献[1]报道 大于9.0;长宽比L/B大于12~14;水线进角 /2可取为7~11 ,乃至6 ;(3)采用方尾。
在对穿浪双体船片体进行的船型优化设计研究中,应用线性兴波阻力理论是有效的。
基于线性理论的船型优化方法有两类:以横剖面面积曲线代表船形[2];以船体函数代表船形[3]。
本文采用线性兴波阻力理论中的切比雪夫多项式法来进行船型优化,以片体横剖面面积曲线作为优化目标,用变分法得到使兴波阻力最小的穿浪双体船优化片体横剖面,并用切比雪夫多项式法计算优化后的片体兴波阻力,经比较可以看出优化的横剖面取得较好的降阻效果,最大减阻量可达15%。
1 船型优化的数学模型船型优化问题一般属于有约束条件的极值函数问题,即有约束变分问题,解出变分问题求出使兴波阻力最小的船形f(x,z)或横剖面面积曲线A(x)[4][5]。
高速双体船的总体性能
高速双体船的总体性能摘要：顾名思义，我们一般把由两个单船体横向固联在一起而构成的船称为双体船。
高速双体船由于把单一船体分成两个片体，使每个片体更瘦长，从而减小了兴波阻力，使其具有较高的航速，目前其航速已普遍达到35-40节；由于双体船的宽度比单体船大得多，其稳定性明显优于单体船，且具有承受较大风浪的能力；双体船不仅具有良好的操纵性，而且还具有阻力峰不明显、装载量大等特点，因而被世界各国广泛应用于军用和民用船舶。
以船舶结构力学、静力学、流体力学为基础，运用计算方法，简单分析高速双体船的结构性能，从而证明双体船在未来的实用性。
关键字：高速双体船；结构力学；结构性能；结构材料随着科学技术的发展和生活水平的提高，以及军事应用方面的要求，高性能船在世界上获得了蓬勃的发展。
在50至60年代，水翼船优先得到了发展；在60年代中后期，气垫船进入使用领域，占领了部分水上高速客运市场；在70年代后期，高速双体船迅速崛起，并在北欧地区首先得到发展，澳大利亚后来居上。
据并不完全统计，目前全世界已有40多个国家和地区的200多家公司经营水上高速客运业务。
双体船作为高性能船舶的重要成员之一，其发展尤其令人瞩目。
高速双体船是一种集优良的耐波性、快速性、稳性和回转等各种航海性能于一身的高性能船型。
它既保留了小水线面双体船的低阻，高耐波性及常规双体甲板面积宽敞的优点，同时融会变通了深V船型的特点，克服了小水线面双体的片体无储备浮力、空间狭小和要求复杂的航态控制系统和传动系统等缺点克服了常规双体船的片体干舷高储备浮力过大，对波浪响应敏感，船体纵摇和摇周期接近，易出现“螺旋状”摇摆而引起乘客不适等缺点。
1.高速双体船的性能特点[1]双体船，即由两条船型一样，尺度相同的船体又名片体，中间采用连结桥将它们连结起来的一种船型。
这类船舶的一大特点是甲板宽敞、平坦。
在每个片体尾部各装一台主机和推进器石直线航行时，左右两只螺旋桨可同时运转发出推力。
穿浪船船型及相关研究综述
记。这种由澳大利亚提出的穿浪双体船方案结合 了小水线面双体船的低阻力、高耐波性的优势，并 通过使用深 V 船型来克服小水线面双体船的片体 储 备 浮 力 不 足 、空 间 较 为 狭 小 的 缺 点 。 该 穿 浪 双 体船设计方案因其优良的快速性和耐波性受到了 大量的关注和赞扬。目前对穿浪双体船的研究和 应用大多以该方案为基础。图 6 所示为 AMD 公 司为澳大利亚海军建造的 HSV。中国海军 022 型 导弹艇采用了类似的设计方案。中国舰船研究设 计 中 心 对 类 似 的 穿 浪 双 体 船 进 行 了 深 入 研 究 ，已 形成系列设计。
1.2 穿浪双体船
广义的穿浪双体船是指采用穿浪设计的双体 船 ，狭 义 的 穿 浪 双 体 船 是 指 最 早 由 澳 大 利 亚 提 出 的 一 种 穿 浪 双 体 船 ，下 文 将 采 用 WPC-AU 来 标
图 6 HSV 穿浪双体船 Fig.6 HSV wave piercing catamaran
Shanghai 200240，China
Abstract：Wave piercing vessels have special hull shapes and behaved softly in waves. In recent years， more attention has been paid on wave piercing vessels，and the wave piercing design is becoming popular among practical applications. More innovations related to wave piercing vessels have appeared and more re⁃ searches on wave piercing vessels are available. Therefore，a comprehensive review on hull forms and rele⁃ vant researches of wave piercing vessels is presented，which is a good reference for researches related with wave piercing vessels. Moreover，some promising research related to wave piercing vessels areas are pro⁃ vided. Key words：wave piercing vessels；hull forms；hull performance；high performance ships
高速单、双体滑行艇
高速单、双体滑行艇的区别、特点、适用范围及发展趋向中国玻璃钢综合信息网日期: 2007-08-10 阅读: 1321 字体:大中小双击鼠标滚屏（一）单、双体滑行艇的区别传统的单体滑行艇在风浪中失速较大、航行拍击较重、限制了航行区域，特别是对军用滑行艇的发展受到了较大的限制。
双体滑行艇是近三十年来发展的一种新型的组合式船型，其区别于常规滑行艇的技术所在是影响水动力性能的艇体几何形状完全不同（见图1），有别于单体滑行艇的主耍特征是：主船体的中部有一条纵通的、处于较佳配合的不规则槽道，此槽道将艇体分成左右两个片体。
这种双体滑行艇，既不同于单体滑行艇，又有别于常规型和过渡型双体船型。
常规双体船型没有滑行面，且槽道较宽、较深，无论是静浮状态还是航行状态，其槽顶均处于通气状态，而双体滑行艇在静浮或低速航行时，槽道内是充满水的，当高速滑行时，槽顶处于全通气状态，槽顶滑行面与水之间形成空气润滑层，从而较大幅度地减少了磨擦阻力，使艇处于两点支撑的稳定滑行状态，高速滑行时空气润滑层还具有明显的缓冲、减振、减少砰击的作用，相比常规单体滑行艇而言，大大提高了适航性、乘坐舒适性和作为武器平台的稳定性，较大幅度地拓宽了军用滑行艇的航行区域。
当然槽道的深、浅、宽、窄及纵、横向斜升角的变化，对不同用途、不同速度段的艇型是不同的，这是双体滑行艇船型关键技术之所在[1]。
(二)双体滑行艇的特点根据单、双体滑行艇系列模型试验和二十八型实艇的试验研究结果[1～2]，我们归纳总结出双体快滑行艇有六个有别于常规单体滑行艇的技术特点，即：1．优良的快速性—从国内外单、双体滑行艇试验结果对比曲线图K.η-Frd(见图2)可以看出：双体滑行艇在高速段比单体滑行艇具有更为优良的高速性能，特别是在风浪中航行的快速性，这一点已被1977年以来历次美洲狮双体滑行艇所保持的全部近海竞速世界记录所证实[6～8]。
图2列出了360余条单、双体滑行艇快速性汇总对比曲线，其中表1和图2保留了38条艇的K.η-Frd对比值。
穿浪型高速双体船技术特点及其发展概况_吴伦楷
2000 年 4 月 第3期
[ 综述]
船 舶 SHIP & BOAT
Jun e, 2000 NO. 3
2 穿浪型高速双体船在我国的研制
穿浪型高速双体船是 80 年代初期首先由澳大 利亚人研制出来的。得改革开放先行之利的广东, 随 着经济的高速发展, 在引进高性能船应用于粤港航 线的同时, 我院也加速了开发研制工作。例如, 我们 曾为广西梧州设计并由梧州船厂建造的全铝金合金 170 客位高速双体船。1993 年, 在中船总公司有关领 导和科技局的直接领导和关怀下, 我们开展了与澳 大利亚高性能多体船设计公司 ( AMD) 的合作, 成 立了广州海上巴士工程有限公司 ( SBI) , 成功地引 进了 AM D 公司研制双体船的先进技术。应该指出 的是, 由 CSSC 控股的深圳远舟科技实业公司加入 了 SBI 的董事会, 起到了关键性的作用。AM D 公司 已和 SBI 签署了 “许可证”合同, AM D 将现有的和 将来研究发展的先进多体船技术 ( 包括穿浪型) 提 供 给 SBI 使 用, 并 明 确 SBI 在 中 国 有 独 家 使 用 AM D 的许可技术进行设计、组织建造和销售的权 利。SBI 将成为可独立设计穿浪型高速双体船的公 司之一, 并已成功地完成了第 1 艘 AM D150 型, 180
穿浪型高速双体船技术特点及其发展概况X
吴伦楷 罗建明 ( 广州船舶及海洋工程设计研究院)
[ 关键词] 穿浪型高速双体船; 技术特点; 发展现状 [ 摘 要] 本文主要介绍穿浪型高速双体船的特点 , 我国在这一领域的研制及其发展概况。 [ 中图分类号] U 674. 951 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1001-9855( 2000) 03-0015-04
双体船波浪载荷测试技术研究
双体船波浪载荷测试技术研究双体船是现代船舶中一种广泛应用而备受关注的船型，其主要特点是船身中央分隔成两个几乎对称的船体，具有良好的稳定性和抗风浪性能。
在海上工作和运输过程中，双体船必须面对着极具挑战的海浪环境，其中波浪载荷成为了一个非常重要的研究课题。
本文旨在就双体船波浪载荷测试技术进行探讨和研究。
一、波浪载荷的特点波浪载荷是指海浪在船舶上的作用力，常常发生在双体船船体中心处。
波浪载荷受到海浪波动频率、波高、波长、入射角等多种因素的影响，其特点包括：1、波浪载荷受到波浪入射角的影响非常明显。
如果船只前进方向与波浪入射角垂直，则波浪载荷最小；如果前进方向与波浪入射角保持一定角度，则波浪载荷最大。
2、波浪载荷的幅值与海浪能量的分布有很大关系。
在海浪能量大的区域内，波浪载荷通常比较集中；在海浪能量小的区域内，波浪载荷则比较小。
3、波浪载荷是一个动态载荷，它随着船体的运动而不断变化。
因此，进行波浪载荷测试需要采用较高的采样频率。
二、波浪载荷测试技术基于以上对波浪载荷的描述，可以看出波浪载荷测试是一项非常有挑战性的工作。
其中最具代表性的测试方法包括：1、数值计算方法数值计算方法是在线性场合下比较实用的方法，其原理是基于有限元方法和计算流体力学理论，通过运用数值计算的手段分析和计算波浪载荷的分布和变化规律。
数值计算方法的优点是可以对多个因素进行考虑，可以在计算中增加或删除特定的因素，更加方便，而且可以进行多次的计算和比较，帮助人们更好地理解波浪载荷的规律。
缺点是计算速度较慢，需要一定的计算资源，并且只能在推演分析中得到结果，无法得到实际数据的支持。
2、物理试验方法物理试验方法是通过在模型实验装置中模拟实际波浪环境，并通过测量设备对模型进行测试从而得出波浪载荷的数据。
物理试验方法的优点是最接近实际情况，可以得到更加准确和可靠的数据，另外通过对模型实验技术的改进和创新，可以获得高质量的试验数据，不断推动科学技术的发展。
双体船
9
1998
开
发 出 了 我 国 首 艘
年 ， 中 国 航 天 科
AMD150
技
集
团
型 穿 浪 双 体 船 “
公 司 与 澳 大 利 亚
AMD
飞
鹰
湖公
”司
号合
作
10
，
AMD150型穿浪双体船“飞鹰湖”号
11
中国的022型艇是世界第一种首艘“双体穿浪隐形导弹艇”
12
022
中 国 的 型 艇
本课件内容
• 一：双体船的概念及结构 • 二：双体船的分类
1.小线面型 2.穿浪型 3.高速型
三:双体船的优缺点
隋唐双体船复原示意图
将两个单船体横向固联在一起所构成的船
原始双体船
小线面型
以深置水下的双下潜体，小水线面的双支柱和宽敞的上船体三部分组成。 它的特点是由于水线面比单、双体船都小很多，受波浪扰动小，所以有
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高速型
高速双体船(HSV)作为一种新型海上作 战救援舰正受到越来越多的关注。
高速双体船发展的出发点不是要解决远 程运输问题，而是解决两个港口之间的近 程高速运输问题。其航速非常高，目前已 经可以达到三、四十节以上，未来实现 60～70节的高航速也是有可能的，但其航 程非常有限，通常只有500～1000海里左右。
优良的耐波性，能平稳执行海上作业，人员晕船率低，适于"全海候"。 图片欣赏
复美 合国 艇小 “水 搜线 寻面 ”水 号翼
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“搜寻”号
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“搜寻”号
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穿浪型
• 高速穿浪双体船是八十年代后期发展起来 的一种集高速深V船型，小水线面船型，双 体船型优点于一体的新船型。它具有高速、 耐波性好、稳定性好、舒适、吃水浅、甲 板宽畅，回转性能好等优良的综合航海性 能。是二十一世纪国际公认的海上高速客 船和滚装船的首选船型。
高速穿浪船——一种新型的复合型高性能船
高速穿浪船——一种新型的复合型高性能船
钟本基;方志云
【期刊名称】《民船船型开发通讯》
【年(卷),期】1992(000)002
【摘要】80年代后期，一种由高速双体船和小水线面船概念复合的新型高性能船舶--高速穿浪船得到非常迅速的发展。
它保留了调整双体船高速、低耗、甲板面积宽敞之优点，融合了小水线面船高耐波能力之优点，去除了小水线面船复杂的操纵控制系统及动力传递要求，使技术结构相对较为简单，建造使用成本随之下降。
调整穿浪船出现后短短几年内获得迅速发展，产品已进入欧亚二洲，跻身于现代高性能船行列中成为重要成员之一。
【总页数】5页(P13-17)
【作者】钟本基;方志云
【作者单位】七O二研究所;七O二研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U674.94
【相关文献】
1.穿浪船型对高速双体船耐波性的改进 [J], 马涛;明通;马如仁
2.高速穿浪船：一种新型的复合型高性能船 [J], 钟本基;方志云
3.一种新型的高性能船用座椅 [J], 唐国明;章海忠
4.大型高速穿浪船性能分析 [J], 管义锋;姚震球;方智勇
5.船首对单体穿浪船水动力性能的影响 [J], 魏成柱;易宏;李英辉
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高速轻型穿浪双体船船型及性能试验研究
49卷 第3期(总第182期)中 国 造 船Vol.49 No.3(Serial No.182) 2008年9月SHIPBUILDING OF CHINA Sep.2008文章编号:1000-4882(2008)03-0118-009高速轻型穿浪双体船船型及性能试验研究董文才1,2, 夏 翔1, 左文锵1, 陆文理1(1.中国舰船研究设计中心,湖北 武汉 430060; 2.海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北 武汉 430033)摘要开展了140t级高速穿浪双体船船型研究及阻力、耐波性系列模型试验,比较分析了三种典型穿浪船船型阻力、纵向运动性能的差别,确定了综合性能最佳的型线方案。
对优选的型线方案,进一步开展了航态优化试验、变间距比、变长宽比、变重心纵向位置的阻力对比试验,不同间距比的静水横摇及不规则波横摇试验。
指出了高速轻型穿浪双体船阻力和耐波性能的影响因素及其变化规律。
关 键 词:船舶、舰船工程;穿浪双体船;阻力;耐波性;模型试验 中图分类号:U661.32 文献标识码:A1 引 言穿浪双体船综合了深V船和小水线面船的优点,具有优良的耐波性能,在较高的海况下能保持较高航速。
尖削的艏部线型使得它在中小浪中能穿浪而过、保持较平稳的航行姿态;深V型线型的中间船体能防止船体在大浪中钻浪并减小艏底砰击。
自1984年澳大利亚INCAT公司的1.1t的试验艇问世以来,穿浪双体船就得到了国际造船业和先进国家海军的重视,已有众多的实船在营运。
中国舰船研究设计中心自上世纪90年代起,就开始对穿浪双体船进行了长期的、深入的研究,在轻型高速穿浪船型开发、穿浪船大型化研究等方面取得了多项成果:自主设计的250t“海峡号”穿浪双体船试航速度达到42kn,航行于福建沿海海域,表现出优良的适航性和快速性;参与设计的海军某型穿浪艇已投入部队使用;400t级的“东远01号”穿浪船正在建造中;发明了具有自主知识产权的适合穿浪船航态控制及减阻的技术[1];开发出140t轻型高速穿浪船。
第6章 穿浪双体船解读
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(7) 连接桥和中央船体的形状 连接桥和中央船体的形状与船舶在波浪中 的运动性能有密切关系。连接桥的形状关系到储 备排水量的分布，因此影响到穿浪双体船的航态 控制和耐波性能。连接桥的横剖面形状可以采用 直壁或拱形两种形式。拱形连接桥有利于减小波 浪对船体的冲击力，也有利于船体的横向强度、 振动和隐身。直壁连接桥适用于片体中心距不太 大的穿浪双体船，可以充分利用船宽增加甲板面 积，主要用于服务海区的海情不高或小轻型穿浪 双体船。新一代的穿浪双体船连接桥与片体的连 接在首端侧面呈近直角的形式，实践证明这种形 状有利于减小和消除连接桥端角处的应力集中。
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穿浪双体船的长度傅汝德数Fr=0.8~1.1,片体容积傅汝 德数Fr ▽ =2.0~3.0,在此航速范围内，船舶处于过度航态的 高速段。在第三章提到，长度傅汝德数是对阻力比较敏感 的船型参数，在一定的范围内，长度系数较大对阻力是有 利的。但是应注意到，当容积 傅汝德数接近3.0时，长度系数 对阻力的影响已经不明显。所 以，穿浪双体船的设计要针对 具体的航区海况和设计速度， 综合选取片体的主要尺度和船 型参数，以保证穿浪双体船优 良的航海性能。
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6.3 WPC与相当单体船航行性能的比较
(1) 快速性 右图同时给出了相同排水量常规圆舭 船和深V型船的阻力曲线。与其他两种单 体船型比较，低速时穿浪双体船的静水阻 力波动现象较为明显，而且阻力值比其他 两种船型要高。显然从静水阻力的角度来 说穿浪双体船不适合在低速时航行。高速 时，不仅静水阻力小而且波浪增阻也小， 证明了穿浪双体船在风浪中具有高速航行 能力，而且航行速度越高越能发挥出穿浪 双体船的性能优势。
几艘穿浪双体船实船资料
穿浪双体船主要船型资料1、北海救201近海快速救助船是我公司为中国交通部救助打捞局建造的新型船舶，首制船“北海救201”，于2006年1月8日出厂。
该船型用于承担我国近海海上人命快速救助的社会公益性任务，具有良好的适航性、耐波性、快速性和操纵性，并有夜间搜寻救助能力，可在恶劣气象、海况条件下，迅速到达海难现场，对海上遇险人员实施快速有效的救助。
该船为全铝质穿浪型双体船，是世界上首次将穿浪双体船型应用到专业救助船。
英辉南方造船（广州番禺）有限公司版权所有©1992 - 2006 主要技术参数总长：49.9 总宽：13.1吃水：1.63 客位：60航速：32.5 续航力：500海里推进方式：喷水泵入级：CCS材质：铝合金服务航线：中国近海海域2、南海救201穿浪双体由交通部投资6700万元建造的近海快速救助船“南海救201”于近日正式进驻琼州海峡执行春运救助值班待命任务。
近海快速救助船是我国自行设计建造的近海海上专用人命快速救助船，首批近海快速救助船共3艘，由英辉南方造船（广州番禺）有限公司建造，“南海救201”是第3艘，也是南海海域服务的第一艘近海救助船。
该船采用全铝质全焊接穿浪双体船型，船长49.90米，船宽13.10米，采用2套德国V16高速柴油机和喷水推进装置推进，最大航速大于33.1节，船速达到我国专业救助船之最，便于快速抵达出事海域施救。
总造价达4800多万元人民币的“海峡号”穿浪双体工作船3、海峡号由中船重工七○一所设计的穿浪双体船“海峡号”近日在广州沙角试航，获得圆满成功。
这是我国第一艘自行研制设计的具有完全自主知识产权的新型穿浪双体工作船。
“海峡号”的成功研制，填补了我国穿浪双体船自主研制领域的空白。
用户对“海峡号”给予了很高的评价。
穿浪双体船是上世纪九十年代迅速崛起的一型高性能船，具有良好的快速性、耐波性、操纵性和稳定性，其特有的宽敞甲板面积和装载容积特别适于客货和车辆运输，而且没有诸如水翼、气垫等复杂的附加装置，维护简单，使用方便，在近海高速客运、车客联运等领域得到迅速发展。
一种深V穿浪双体船船型[实用新型专利]
![一种深V穿浪双体船船型[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4cccb53e28ea81c759f57836.png)
专利名称：一种深V穿浪双体船船型专利类型：实用新型专利
发明人：杨帅,吴启锐,岳蕾
申请号：CN201420126676.0
申请日：20140320
公开号：CN203864916U
公开日：
20141008
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种深V穿浪双体船船型。
使用本实用新型能够有效改善大型穿浪双体船的耐波性能。
本实用新型片体线型从首部至尾部均采用V形剖面，其中，船体首部至中后部，至少3/4水线长的船体的舭部斜升角为20度以上，并通过逐渐抬高船体尾部龙骨线高度，使得船体尾部的舭部斜升角β光滑过渡至5°～7°。
本实用新型的深V穿浪双体船线型经船模试验验证具有比圆舭型好的耐波性：在同等级海况下，采用深V剖面的大型穿浪双体船型线与圆舭型相比纵摇、垂向加速度有明显减小。
申请人：中国舰船研究设计中心
地址：430064 湖北省武汉市张之洞路268号
国籍：CN
代理机构：北京理工大学专利中心
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双片体穿浪型高速客滚船防抗台探讨
双片体穿浪型高速客滚船防抗台探讨陶士陆【摘要】双片体穿浪船与其他类型的高速船相比,在恶劣海况下的航行综合性能具有其他船型不可逾越的优势.由于这种船型的结构特点,防抗台风时无法采用其他类型船舶最常用的锚泊抗台方式,本文针对安全防抗台工作要点、操作模式、安全分析和决断进行分析,为防抗台提供方案和措施.【期刊名称】《广州航海高等专科学校学报》【年(卷),期】2019(027)001【总页数】5页(P45-49)【关键词】双片体;穿浪船;防抗台【作者】陶士陆【作者单位】上海福建国航远洋船舶管理有限公司,上海201100【正文语种】中文【中图分类】U653.71 典型的双片体穿浪型高速客滚船结构特点本文以98 m经典船型的双体船“海峡号”为例进行介绍.“海峡号”是国内第一艘往返航行于福建平潭与台湾台北港和台中港之间的穿浪型高速客滚轮，该船为双片体铝合金船.船舶总长度97.22 m，型宽26.16 m，型深4.57 m，总重6 556 t，最大排水量1 800 t，最大载客量760人，“海峡号”静水中满载最高营运船速可达45节，载货空间充分利用情况下可装载规格为4.5 m(长)×2.3 m(宽)的小汽车260辆，配有4台型号为RUSTON 20RK270的主机，最大转速1 030 rpm，每台主机额定功率7 080 kW.双片体穿浪型高速船的左右片体的首部特殊结构就像两柄长剑一样位于左右片体的前端，此种特殊设计是为了让细长的片体在波浪中航行时能够比较柔和地切入波面，具有较好的波浪穿透能力.在高速航行时，浮体基本上沿着波浪的中线穿越航行，所以船舶的纵摇运动比较小.船舶设计时充分考虑风阻和空间利用的特点，结构上把锚安置于船体结构的最前端，即处在船中纵剖面连线的最前端，而锚垂直下放时的位置在左、右片体最前端的连线上，即三个尖端都处在最前端的同一个纵向垂直面上.如果抛锚时有回转流或者风的影响，一旦存在偏荡或者转流转风的情况，锚链偏向任何一侧，都可能会触及双片体的前端，导致左右片体前端的细长而薄薄的穿浪结构受到损害.一般只有定向风、流，而且风、流向一致时才可以选择抛锚.台风影响区域的风向是多变的，因而穿浪型船舶不宜选择锚泊防抗台，必须因地制宜采取适合的防抗台手段才能确保防抗台的成功.2 台风对我国沿海影响的特点台风是最严重的自然灾害之一，影响范围非常广泛.我国位于欧亚大陆东部，太平洋西岸，夏秋季节西北太平洋台风长期活跃于我国沿海地区，5月和6月份主要影响海南、广东、广西，7、8、9月份台风主要影响台湾、福建和浙江，有些台风甚至影响到上海以北的地区.从建国以来的相关统计数据可以看出，台风在我国沿海登陆次数最多的年份中一年多达16个.对于航行或者停泊在我国沿海海域的船舶造成了极大的影响.近年来，由于全球气候变暖，气候反常，在海水温度异常升高的条件下，台风生成的频率和强度都有所增加，给我国沿海的船舶和设施造成了很大的损失.3 船舶防抗台工作要点1)在台风季节来临前进行一次全面的准备工作：认真学习防台文件，制定预案，落实各项防台措施.船舶要结合实际对船员进行培训，使每个船员都清楚自己在防抗台风工作中的职责，包括货物保管、备件和物料及各种物品的绑扎固定工作.2)认真执行“以防为主，防抗结合，适时早避，留有余地”的防抗台方针.加强船体和设备技术状况检查，确保能够执行防抗台的相关要求，经过对船舶安全结构、水密情况、各种机械设备和应急设备的检查，如果船舶存在尚未解决的船体缺陷和安全设备故障，船长应在防抗台风时留有充分余地，不可离台风太近或抢过台风进路.3)无论航行和停泊要每日抄收气象预报和天气图，跟踪台风动向，密切监控台风动态，及时收集多家气象机构对于同一个台风的动态资料进行综合分析.4)船岸保持通信畅通，及时交换意见，积极寻求岸基支持，确保万无一失.船方要把现场的海况，风力以及对于船舶的影响情况以合理的时间间隔连续上报给公司相关部门，以进行分析和比对预报和实际情况的差别，以便于及时调整防抗台方案.5)船舶停泊在港口抗台时，船长应接受地区防抗台领导小组的指挥、协调和公司安监部门的指导，主动向有关部门报告船舶状态和防台对策，并保持联系，直至解除警报.①船舶在码头防台时，船长应与码头主管部门商定好防台系带方案及遇紧急情况时之协同方法.②在码头防台应及早加强系缆，对最大施虐风向的系缆应加足够，在导缆孔、导向滚筒等易磨擦的地方加衬垫物.十分重要的一点，务使在一个方向系带的缆保持受力均匀.③要注意检查码头固定的碰垫是否完好，有无异常突出的东西，防止在风浪中损坏船壳，必要时应增加碰垫或浮垫.④码头风力增加到8级时，全船应该加强值班，启动预案，随时准备离泊出港.6)如果船舶出海避台、抗台，应该注意如下：①在航行中，每个驾驶员都应看天气预报，都要留心观测现场天气变化，做好各种记录，有任何疑问应及时向船长报告.②船长对于防抗台方案应及时通气，开会分析研究，提出对策，动员全体船员，做好预防工作，备妥避风所需的一切海图和有关航海资料.备妥足够的油、水、伙食、物料.③受台风影响的大风浪中的船舶操纵，船长应亲自指挥，当船舶已处于8级大风范围，应沉着果断，竭力避免卷入台风中心，应适时调整航向及航速，减轻巨浪冲击，并注意勿使船舶横摇周期与波浪周期一致.在风浪中转向尤应十分慎重，决不盲目行动.4 双片体穿浪型高速船防抗台操作模式我国沿海是受台风影响比较频繁的区域，在我国沿海营运的双片体穿浪型高速船在台风季节，每年或多或少都会受到台风的影响，但是由于每个港口的设施及地理条件的不同，因此，防抗台的方式选择也不一样.一般来说，穿浪型客滚船抗台方式主要有港内防抗和海上抗台两大类.港内防抗主要有码头防抗和船坞坐墩两类；海上抗台有顺风远离，迎风滞航，随风漂航三类.在考虑采用某种方式防抗台时，除了要考虑台风的强度，影响范围，还要综合考虑本船的设备技术状况等因素，比如在码头防抗台风时要考虑到缆桩的最大负荷，绞缆机和缆绳的状况等因素.图1 2018年第24号台风潭美9月24日11时～29日11时路径概率预报图4.1 码头防抗台以平潭澳前港区为例，平潭码头泊位是南北走向，首向183度，建造码头时充分考虑到海峡效应及冬季盛行风的影响，岸上设施可以挡住北到东北风，泊位前的北风和东北风风力比海上小很多.台风基本上都是从东南方向来，因此一般先吹北到东北风，只要母港离台风预报路径最近距离比较远时，且不在暴风圈内，预报最大阵风风速不超过10级，可以参考冬季季风的防抗注意事项，在码头进行防抗台，此时可以在平常正常靠泊系缆的基础上多加横缆及首尾缆，倒缆等各一根，加强值班，做好应急预案即可.例如2018年第24号台风“潭美”(图1)与2018年第25号台风“康妮”早期的预报，移动方向就是直奔台湾和福建沿海，后来由于受到大陆强冷高压的影响而转向东北，虽然最强盛时都是17级超强台风，但是随着海面温度的下降接近到台湾东北海面时略有减弱，台风移动中心距平潭最近直线距离300 n mile左右，船舶处在7级大风区之外，这两个台风的移动路径和中心强度比较类似.虽然有冷空气叠加效应，平潭气象局发布海区天气预报时，最大阵风9～11级，船长综合多个气象台的天气预报，认为在平潭岛近海的阵风不会高于10级，全面评估了在泊位抗台可能存在的风险以及结合船舶采取的安全防范措施，对比海上防抗台的风险，认为码头防抗台不仅更加安全而且成本更加经济，随后做出了码头防抗台预案并取得公司相关部门的同意，最后决定在码头进行抗台，最终证明决定是正确的.4.2 驶往周围有高山环抱的船厂或泊位进行防抗台2012年第9号台风“苏拉”于7月28日在菲律宾以东630 n mile的洋面上生成(见图2)，中心气压1 000百帕，到7月29日14时已经迅速加强到强热带风暴级别，中心气压985百帕，到7月30日中心气压已经降到957百帕，中心最大风力12级，预计将在台湾省花莲县登陆后穿过台湾海峡，在福州附近再次登陆，预计花莲登陆时的最大风力14～15级，二次登陆的威力也不容忽视.那时我轮正好预定到罗源湾的福建华东船厂有限公司船坞进行坞检，经过对台风风力和罗源湾地形以及船厂方面历年防抗台的经验的综合评估，船长认为即使这个台风距离很近，也不会影响到我轮的安全，因此，我轮决定按期进厂坞检，在船坞内防抗台.台风于8月2日在花莲登陆后，由于台湾东部地形以及多个天气系统的影响，台风在花莲近岸打转后，沿着东岸北上，最后于8月3日06：50时在福鼎市秦屿镇二次登陆，中心最大风力10到11级，登陆时中心离我轮70 km左右，坞内测得实际风力只有5级，基本上没有影响船舶的安全生产，观察和询问当时在船厂码头靠泊抗台的船舶，也都影响不大.福建华东船厂有限公司位于福建罗源湾，顺着可门航道向罗源县城方向航行，航道弯曲，航道两侧都有高山环抱，可以挡住风浪的侵袭，即使台风中心距离很近，船在船坞里依然稳如泰山；在船厂的码头上防抗台风只要带足缆绳，安全就可以确保.图2 2012年第9号台风苏拉8月1日20时～8月3日20时路径概率预报图4.3 海上顺风远离2018年第8号超强台风(16级)“玛利亚”(见图3)，由于本次台风路径各个机构预报都比较一致，10日午夜前后登陆或擦过台湾东北部，并于11日上午在福建中部到浙江南部沿海再次登陆(强台风级，14～15级，42～50 m/s).澳前客运码头离预报的台风移动路径最近的点只有50 km左右.因此计划的预案如下：“海峡号”(下称“我轮”)9日航班返回平潭结束后，10日上午前做好避台前准备工作，12：00时船舶离开澳前客运码头，以经济航速沿福建沿海南下航行，初步预定在广东汕头附近海域漂航避台，同时根据台风实时的移动路径和强度调整漂航位置. 图3 2018年第8号台风玛利亚7月8日17时～7月12日17时路径概率预报图我轮7月10日下午12：36时以最经济的航速顺风南下，到达漳州外海时，海况中浪以下，遂停车漂航，台风在宜兰县于7月8日登陆后减弱为14级，又于11日9点在连江黄岐第二次登陆，登录时最大风力14级.11日台风登陆后，综合几个气象台风浪预报情况以及我轮特点进行分析，按照风浪从南向北依次减弱的特点，我轮控制航速，使船舶在3 m以下的浪区内慢速北上航行，在保证船舶安全的前提下以经济的航速顺利返回平潭港.4.4 海上迎风滞航2017年9月12日，我轮完成17174+1C台北往返平潭的任务，靠妥平潭，当时西太平洋区域的海面上台风肆虐，1718号台风“泰利”(见图4)、1819号台风“杜苏芮”(12日还在发展中，未命名)共同起舞，1718号台风“泰利”预报的方向是西北运动，有可能在福建北部到浙江南部登陆，最强盛时将达到16级超强台风的级别，虽然平潭处在左半圆，但预报的台风路径离平潭很近，平潭处在暴风圈内.当时正值较强冷空气南下，前锋已经影响平潭沿海，海面气压梯度较大，因此风力较大，综合各气象台天气预报分析，平潭沿海的最大阵风9～11级.综合评估各种防抗台的优缺点，我轮认为泊位抗台的风险较大，决定当晚出海防抗台风.我轮立即准备防抗台物资以及检查海上防抗台工作，完成相关工作后，我轮于9月12日21：30时离开澳前，南下抗台.对于1819号台风“杜苏芮”，我轮当时按照时间差计算来执行，计划离开18号台风的大风圈进行滞航，18号台风转向后再慢速返航，同时要保持船舶处在19号台风的大风圈之外.18号台风预报的方向最大可能性是在福建北部登陆，因此必须尽早南下才可以远离18号的影响，我轮于13日22：00时到达东山岛东南海面，距离东山岛东南角6.5 n mile迎风滞航，等待18号台风远离后才开始慢车返航，此时1819的大风圈还没有影响到我轮，我轮于14日17：56时靠妥平潭.图4 2017年第18号台风泰利9月12日17时～9月17日17时路径概率预报图4.5 可以遮蔽风浪的港湾和锚地漂航2016年第1号台风“尼伯特”(见图5)于7月3日在美国关岛以南的西北太平洋洋面上生成后，一路向西偏北移动，移动中逐渐加强为18级超强台风.多个气象权威机构都预测台风将于7日夜里到8日凌晨登陆台湾中部，之后将穿过台湾海峡，并于9日早晨到中午在福建中北部沿海登陆，对我轮母港(平潭)影响极大.防抗这个台风时，我轮结合多个权威气象台预报的态势，均是二次登陆后右转北上；有的气象台预测可能会出海加强.因此我轮本次防抗台必须及早穿过台风进路的轴线方向到达台风的左半圆南下航行才能确保安全，否则可能会陷于危险局面.我轮按照预案做好了各项准备工作，于2016年7月6日18：08时离开平潭，以经济航速南下，并于7月8日05：30时到达广东惠来县神泉湾海域，当时神泉湾锚泊船不多，我轮在离岸3 n mile的海面停车漂航.虽然台风威力很大，但是神泉湾依然风平浪静.台风于7月8日5时50分在台湾台东县太麻里乡登陆，登录时最大风力17级，穿过台湾海峡后于7月9日13时45分二次登陆石狮市.登陆后，我轮于7月9日09：20时返航，于7月10日08：42时靠妥平潭.图5 2016年第1号尼伯特台风7月8日08时～7月11日20时路径概率预报图5 船长对风浪影响的安全评估和决断船长是船舶防抗台的直接领导者，是船舶安全的第一责任人，对船舶防抗台对策和行动具有决定权和指挥权.防抗台期间，无论航行还是停泊，船长都应及时接收天气预报，船长对于所掌握的资料进行详细分析和研究，全面评估台风的影响以便对面临的局面做出判断，掌握防台主动权.对于船体水密系统，操纵系统、系泊系统、机电设备的技术状况要进行全面的评估，以便于做出正确的决策.对于所有防抗台方式的选择中，安全是底线，只有安全可以保证的条件下，才可以考虑经济效益和其它因素，必须确保船舶防抗台成功.6 结语针对安全防抗台工作要点、操作模式、安全分析和决断进行分析，为防抗台提供方案和措施.由于台风路径复杂多变，船岸相关部门要严密监控台风移动路径和强度的变化，对于台风的影响情况进行连续评估，根据台风的实际移动路径及时调整和优化避台方案，落实防范措施.参考文献：【相关文献】[1] 陈家辉. 航海气象学与海洋学 [M]. 大连：大连海事大学出版社. 1999.[2] 陶士陆. 穿浪型高速客滚船闽台线安全航行. 航海技术，2019，25(01)：28-31.[3] 刘金芳，郝培章，俞慕耕，等.海洋预报[J]，2002，10(01)：20-23.[4] 陶士陆. 闽台线双片体穿浪型高速客滚船冬防工作的探讨[J]. 珠江水运，2018，24(12)：72-73.[5] 殷杰. 中国沿海台风风暴潮灾害风险评估研究[J]. 华东师范大学，2011，12(02)：26-36.[6] 邱振良等编. 船舶操纵[M]. 北京：人民交通出版社，1979.[7] 洪碧光. 船舶操纵[M]. 大连：大连海事大学出版社，2008.[8] 陶士陆. 闽台线双片体穿浪型高速客滚船客运安全管理探讨[J]. 航海，2019，03(01)：08-11.。
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高速穿浪双体船船型及性能研究*何 义 赵连恩(哈尔滨工程大学船舶与海洋工程系,哈尔滨150001)摘 要 穿浪双体船(WPC)是在小水线面双体船和高速双体船的基础上发展起来的一种新型高性能船,它保留了SWATH 船型的低阻高速、甲板面积宽敞等优点,同时融合了深V 船型优良耐波性 作者对穿浪双体船的船型及阻力和耐波性等方面进行了研究关键词 穿浪双体船;耐波性;阻力分类号 U 661.3Study of Form and Performance of High SpeedWave Piercing CatamaranHe Yi Zhao Lianen(Dept.of Naval Architecture and Ocean Eng.,Harbin Eng ineering U niversity ,Harbin 150001)Abstract Wave piercing catamaran is a new type of high speed multi-hull ship w hich is different from conventional high speed catamaran.In this paper the hydrody -namic research of w ave piercing catamaran is described.It includes the study of resis -tance and seakeeping perform ance.The results are compared w ith those of round-bilge and deep-Vee hulls.Key words wave piercing catamaran;seakeeping;resistance图1 艇体型线图0 引 言穿浪双体船(WPC)是80年代在小水线面双体船(SWATH)和高速双体船的基础上发展起来的一种新型高性能船,它保留了SWATH 船型的低阻高速、甲板面积宽敞等优点,同时融合了深V 船型优良耐波性,克服了SWATH 船片体无储备浮力和空间小等缺点 因此WPC 具有高效节能,综合性能优良,建造工艺简单,使用成本低,技术风险小等特点,已为许多先进国家所采用[1]收稿日期:1996-05-31* 船舶工业国防科技预研基金资助项目 责任编辑:刘玉明第18卷第4期 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 Vol.18, .41997年8月 Journal of H arbin Engineering University Aug.,19971 性能与船型1.1 主尺度及片体形状在排水量已确定的情况下,选择穿浪双体船的长宽比L /B ,或确定修长系数L / 1/3,应以付氏数F 为根据,在F =1.0~3.0的过渡航态范围,其修长系数越大则对阻力性能越有利,因此相应的长宽比L /B 值就越大 穿浪双体船的容积付氏数通常在1.5~2.5的范围,较大的修长系数可获得较好的阻力性能 片体采用深V 形的横剖面形状,艏部龙骨甚至可下沉到基线以下,以增加V 形的程度,形成极深V 形,可避免艇艏底部出水,从而减小波浪的拍击 水线进角,根据付氏数和结构方面的允许,取得越小越好 对高速轻型穿浪双体船艉底横向斜升角,可以根据阻力性能和耐波性能来确定,通常采用较小的的值可获得较大的动升力,能提高艇的快速性能,同时有利于采用喷水推进器 但对于航速较低、排水量较大的大型穿浪双体船,采用使后体变平来产生有效升力的方法是不可取的,这是因为升力正比于尺度的平方而排水量正比于尺度的立方 这不仅不能获得所谓的滑行特性,改善阻力性能,反而会使耐波性恶化 因此,对于此类船可以采用较小的艉端收缩系数和较大的艉底部横向斜升角 1.2 浮体干舷与常规双体船相比,WPC 具有较小浮体干舷,尤其在艏艉两端,干舷大幅度减小,甚至为负值,这使得浮体的储备浮力沿船长具有合理的纵向分布,以减小船体对波浪运动的响应,避免发生失速 这使穿浪双体船在波浪中具有较高的航速,提高耐波能力,改善船体运动性能,在较高的海情下减小晕船率,能正常使用和发挥武备的威力1.3 连接桥和中央船体的形状连接桥和中央船体的形状与船舶在波浪中的运动性能有密切关系 连接桥的形状关系到储备排水量的分布,因此影响到穿浪双体船的航态控制和耐波性能 连接桥的水线面尖瘦,能提供的附加储备浮力很小,特别是在靠近艏艉端部 连接桥采用拱形的横剖面形状,有利于减小波浪对船体的冲击作用,也有利于船体的横向强度 中央船体在艏部的龙骨采用下垂的形式,横剖面呈深V 形,可缓和在大波浪中中央船体艏底部所受到波浪的砰击,同时提供附加的储备浮力 在一般海情下,中央船体不与波浪接触,只有在很大的海浪中,其图2 剩余阻力系数曲线附加的储备浮力可防止由于浮体的储备浮力不足,而使船艏过于陷入波涛中,以至甲板上浪或发生埋艏现象1.4 浮体间距浮体间距增大,当F r <0.5时,对于静水阻力的影响,规律性不太明显;当F r >0.5时,一般对静水阻力有利,对耐波性也有利,间距越大对艇在横浪中的运动越有利,可使其横向和纵向加速度明显减小,特别是在较短横波长的情况下更为有利 同时,使甲板面积增大,有利于舱室布置9 第4期 何 义等:高速穿浪双体船船型及性能研究图3 阻力比较和甲板载货 但是过大的浮体间距对船体的横向强度不利,使艇的结构重量增加2 船模试验及结果2.1 船模尺寸及试验状态试验模型为玻璃钢材料制作,外观光滑平顺,尺度为船模总长1.740m ,水线长1.560m ,总宽0.744m ,片体宽0.136m ,吃水0.036m ,型线图见图1 2.2 试验数据处理2.2.1 阻力试验及数据处理阻力试验在静水中进行,试验前对模型重量、吃水和浮态等参数进行了严格调整,完成了三种排水量时,不同航速下阻力的测量 试验结果见图2 将阻力曲线换算成600t 实船的阻力曲线,并与同吨位单体船进行比较,见图32.2.2 耐波性试验及数据处理试验前对重心位置和纵横向惯性矩进行了仔细调整和校验,完成了迎浪航行三种航速不同波长的试验,同时测量记录了纵摇、升沉、艏加速度、艉加速度、波浪增阻,还完成了正横波浪中静止横摇试验,测量记录了横摇、升沉值,试验结果见图4,其它结果见文献[2] 为了解实船在一定海情下的耐波性,需将船模在水池规则波试验结果换算成不规则波条件的运动响应,采用ITTC 单参数谱,根据试验值可确定幅频响应函数,从而计算出不同有义波高和航速下对应的运动有义值,计算通过编程在微机上完成图4 耐波性试验曲线3 理论计算由于穿浪双体船片体间距比较大,如计算迎浪情况,可忽略片体间的相互影响,细长的片体较好地满足了切片理论的假设,可采用切片理论进行耐波性计算10 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 第18卷(a +A 11) Z +A 12 Z +A 13Z +A 12 +A 13 +A 14 =F Zc cos e t +F Zs sin e t(J +A 21) Z +A 22 Z +A 23Z +A 22 +A 23 +A 24 =M c cos e t +M s sin e t方程两边除2,满足(a +A 11) Z /2+A 12 Z /2+A 13Z /2+A 12 /2+A 13 /2+A 14 /2=F Zc cos e t /2+F Zs sin e t /2(J +A 21) Z /2+A 22 Z /2+A 23Z /2+A 22 /2+A 23 /2+A 24 /2=M c cos e t/2+M s sin e t /2式中, Z Z Z 分别为升沉加速度、速度、位移;分别为纵摇角加速度、角速度、角度;a 船本身的质量;J 船本身的纵向转动质量;F =F Zc cos e t +F Zs sin e t 是分解成余弦项和正弦项的升沉波浪扰动力;M =M c cos e t +M s sin e t 是分解成余弦项和正弦项的纵摇波浪扰动力矩;系数A 11,A 12 ,A 21,A 22 是流体动力系数,与频率有关其它符号说明参见文献[3]由于两片体完全对称,因此可按单体船的切片理论进行水动力系数计算及求解,但当对该船计算时应做湿表面修正,此修正应根据试验进行 另外,由于艏部的特殊性,也应特殊处理 程序说明见文献[4] 本计算在单体计算的基础上计算其耐波性能,包括纵摇、升沉、艏艉加速度、波浪增阻等 理论计算及试验比较见表1表1 穿浪双体船理论计算与试验比较(浪高2.0m )纵摇/( )升沉/m 艏加/g艉加/g波浪增阻速度/kn 18301830183018301830理 论2.331.300.760.700.400.440.160.251.441.85试 验2.481.440.850.730.600.450.240.300.951.51理论计算结果接近试验结果,可以作为迎浪时的耐波性预报4 结果分析及结论(1)由剩余阻力系数曲线可知(见图2),此船的阻力峰现象明显 F r =0.5时不利干扰相互叠加,剩余阻力达到峰值,阻力比同吨位单体船高10%,无效干扰点F r 0据有关资料分析,此类船为0.7附近 当F r >F r 0以后,剩余阻力曲线明显平坦,所以对于高速双体船设计状态取在0.7以后 与一般单体船比较,低速时阻力性能稍差一些,高速时阻力性较优(2)通过计算600t 穿浪双体船在航速18kn 和30kn ,波高为2.0m (4级海情)和3.5m (5级海情)下的耐波性,并与常规圆舭船及深V 船的比较可知(见表2,表3):低速时,由于不11 第4期 何 义等:高速穿浪双体船船型及性能研究能充分有效发挥其穿浪性能,因此耐波性较差;当高速时,由于船型发挥了穿浪性能,片体象尖刀一样穿过波浪,小的片体干舷更增加了其过浪性能,其运动性能除升沉外,普遍优于一般船型表2 穿浪双体船耐波性(浪高2.0m )纵摇/( )升沉/m 艏加/g艉加/g波浪增阻速度/kn 18301830183018301830穿浪船2.481.440.850.730.600.450.240.300.951.51深V 船2.172.100.430.570.410.580.240.372.483.06圆舭船2.752.560.650.820.620.740.300.422.632.92表3 穿浪双体船耐波性(浪高3.5m )纵摇/( )升沉/m 艏加/g艉加/g波浪增阻速度/kn 18301830183018301830穿浪船5.253.871.842.060.830.820.370.573.317.30深V 船4.334.541.141.470.641.030.390.655.439.08圆舭船5.135.331.461.920.831.330.450.745.779.23(3)波浪增阻在各种速度海情下均优于一般船型,因此,该船在波浪中可保持高航速通过研究表明,穿浪双体船在高速时是一种耐波性优良的船型,特别适合于车客渡船和其它对耐波性要求较高的船型 因此,作者认为穿浪双体船是我国高速船发展的重要方向,具有广阔的应用前景参 考 文 献1 赵连恩 高性能穿浪双体船的发展与军事应用前景 94高性能船学术会论文 西安,19942 哈尔滨工程大学新型船舶研究室 穿浪双体船模型试验报告 哈尔滨工程大学,19933 李积德 船舶耐波性 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,19924 戴遗山 船舶适航性计算方法 船工科技,1977,(1)12 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 第18卷。