第6章 穿浪双体船

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与单体深V横剖面一样，穿浪双体船的片体横剖面也可分 为单折角线和双折角线两种基本形状，双折角线适用于有较大 的舱容积及较低的巡航傅汝德数要求等。单折角线适用于较轻 的排水量和较高傅汝德数的船舶。对于舯剖面形状的选取并没 有明确的规定。
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第六章
穿浪双体船(WPC)
张慧宁
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6.1 穿浪双体船概述
20世纪80年代初期，在常规双体船和小水线面双体船的基 础上首先由澳大利亚的赫斯基和克利福德提出了一种新的高性能 船舶的新概念。他们突破常规理念，建造了一艘28M长的“维多 利亚之神”号。其后这种新概念船得到迅猛发展，目前已成为技 术上非常成熟的一种高性能船型———高速穿浪双体船(WPC)。
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我国首艘自主设计穿浪双体船“海峡”号
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6.2 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
高速穿浪双体船保留了小水面线双体船的低阻、高耐波性及 常规双体船甲板面积宽敞的优点，同时融会了深V船型的特点， 克服了小水线面双体船的片体无储备浮力、空间狭小和要求复杂 的航态控制系统及传动系统等缺点，也克服了常规双体船的连接 桥离水面高度小等缺点。此外，与普通双体船相比，穿浪双体船 片体的首尾干舷很低甚至为零，所能提供的储备浮力较小，因此 对波浪响应不敏感，使得船体的摇荡运动得到减小。
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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(如前面的Natchan Rera号)、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。 目前在世界各国军方服役的穿浪双体船主要担任军辅运输 的任务，例如美国的HSV系列。
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(1) 片体的长度系数和长宽比
与单体船相比，由于双体船具有较宽敞的甲板面积，因此 最小船长的确定往往不先决定于总布置等其他方面的要求。一 般应从最小总阻力的出发点来确定最佳船长。所以确定高速双 体船的主尺度必须从快速性的要求出发，然后再校核其他方面 的性能是否满足要求，因为长度系数和长宽比与阻力关系最密 切。由第三章，长度系数可表示为：
3
L / 1/3
3
L3 Cb LBd
1 L L Cb B d
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由上式，长度系数ψ和长 度吃水比L/d确定之后即可确 定长宽比L/B。在给定的设计 排水量及设计速度的情况下， 先计算出体积傅汝德数Fr ▽ ， 然后由右图可以求出相对应的 最低功率曲线。在Fr ▽ <3.0的 过度航态范围，长度系数越大 对阻力性能越有利，相应的长 宽比L/B值就越大。但是若L/B 值太大，对于摩擦阻力和粘性 干扰阻力来说会是不利的。因 此从阻力的观点来选择船长必 须仔细考虑长度系数从而得到 最佳船长。
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(2) 横剖面的选择 从提高耐波性的角度来说，穿浪双体船的片体几乎都采用
尖舭深V形式，其底部横剖形状与单体深V几乎没有区别。
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为了增大片体首底部的横向斜升角，一般采用首部龙骨下 沉的方式。
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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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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。
(3) 尾端形状 穿浪双体船的航速较高，而且通常在尾部安装喷水推进装
置，所以它的尾端必须采用方尾。特别是对于航速很高，排水 量小的轻型穿浪双体船采用方尾更为有利。确定方尾的主要参 数(尾部收缩系数AT/AM，方尾的浸深H)的原则与单体方尾型船 是一致的。
傅汝德数越低则尾端收缩系数值应越小，对于傅汝德数非 常高的船舶可以采用较大的收缩系数。一般来说，高傅汝德数 的船舶尾端收缩系数为1或者接近于1，对水动力是比较有利的。
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穿浪双体船特有的船型构造赋予了它具有高速、优良的耐波 性、稳性好、舒适、吃水浅、甲板宽敞和回旋性能好等高水平的 综合航海性能。因此，穿浪双体船也是常被作为豪华邮轮的船型。 东日本轮渡公司在函馆至青森航线上运营的Natchan Rera号就 是一艘典型的穿浪双体船。Rera号于2007年9月1日投入运营， 是当时世界上最大最快轮渡，她载重10712吨，全长112米，宽 30.5米，最大载客量800人，时速36海里，拥有4台喷水推进。 Rera号将原来函馆至青森需要4小时的航程缩减到1.5个小时。