高性能船的产生背景、形成和分类
高性能船舶要点
高性能船舶知识概要1绪论1.1什么是高性能船舶？基于不同的流体动力原理，高性能船有不同的类型和船型，可以是排水量船型，还可以是流体动力船型，还可以是不同原理的混合船型。
不管是哪一种船型，它们的共同点是具有高水平的综合航海性能，以及具有完善的满足其主要使用要求的船舶功能。
这样的船舶统称为高性能船舶。
1.2高性能船的特点有哪些？航速高，优良的耐波性能，载运能力较大，经济性好，优美的造型和舒适的舱室空间环境。
1.3什么是傅氏数和容积傅氏数，引入傅氏数的目的是什么？船傅氏数就是傅汝德数，傅氏数（L为船的设计水线长），容积傅氏数（▽为排水体积）。
引入傅氏数的目的：表达船舶相对速度。
1.4航速对船舶首尾吃水的影响规律？（1）当Fr▽<1时，此时航速较低，流体动力所占的比重极小，船体基本上由静浮力支持，船体的航态与静浮时变化不大。
（2）1.0<Fr▽<3.0时，此时随着航速的提高，航态较静浮状态有明显的变化，船首上抬较大，船尾下沉明显，整个船体呈现明显的尾倾现象。
（3）Fr▽<3.0时，此时航速很高，船体吃水变化很大，而且整个船体被托起并在水面上滑行，仅有一小部分船体表面与水接触。
1.5根据流体动支持力的大小船舶运动可分为哪几种运动航态？根据流体动支持力的大小船舶运动可分为排水航行状态，过渡（或半滑行）状态和滑行状态1.6高性能船舶有哪几种类型？高性能船舶主要包括：小水线面双体船，穿浪双体船，滑行船，水翼艇，气垫船，地效翼船，高性能排水式单体船。
1.7高性能船舶航行性能有哪几种研究方法，这些方法的特点是什么？高性能船舶航行性能有三种研究方法：理论计算研究，模型试验研究，实船试验研究，特点如下：理论计算研究特点，高性能船舶是现代高科技应用和发展的产物。
在每种高性能新船型开发研制工作一开始，以船舶水动力学为基础的各种分析计算方法即被引用于性能研究工作，而且收到了比单体船性能研究中使用理论计算方法更好的效果。
高性能船舶——精选推荐
⾼性能船舶题⽬：⾼速排⽔型船姓名：学号：摘要：船舶的阻⼒主要由粘性阻⼒和兴波阻⼒两部分组成。
对于给定航速，粘性阻⼒与船舶湿表⾯⾯积成正⽐，但船体湿表⾯⾯积受到设计⽤途和船型参数的限制不易改变或改变不⼤，⽽在⼀定的弗汝德数范围内，兴波阻⼒对船型的变化相当敏感，如适当的修改船体型线，可使兴波阻⼒显著降低m。
因此，⽤理论的、实验的以及计算的⼿段探讨兴波阻⼒的机理，预估实船的兴波阻⼒，并以此改造优良的船型，⼀直是船舶阻⼒和性能研究的中⼼的内容之⼀。
Abstract：The ship's resistance is mainly composed of viscous resistance and wave resistance of two parts. For a given speed, viscosity resistance is proportional to the ship wet surface area, but the ship wet surface area is limited to the design purpose and ship type parameter is not easy to change or change is not big, and within a certain range of the RuDe number, the wave-making resistance of ship form is quite sensitive, such as the appropriate modification hull lines, can significantly reduce the wave-making resistance m. , therefore, the use of theory, experiment and calculation method to explore the mechanism of the wave resistance, estimate the testing result of the wave resistance, and excellent form, has always been the center of the ship resistance and performance study of one of the content.背景：船舶的⼤型化、⾼速化是现代⽔路交通发展的趋势之⼀，这是运输业追求⾼效率的必然结果。
高性能船
净泄流面积和气垫面积比C·h/S，表示气 流的相对泄流量的大小。 气垫载荷系数φL，也称气垫密度。 动压头系数K，表征艇相对速度的重要参 数。 无因次流量系数CQ，表示空气流量被气 垫面积与速度无因次化的系数，影响船 的快速性、耐波性和质量。
垫升性理论
描述垫升特性的理论较多，也发表 了很多的试验资料。对于增压室式气垫， 应用较广的是增压室理论。对于周边射 流式气垫，应用较广的是薄喷口理论和 指数理论。
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气动阻力
b空气动量阻力
气垫船在航行时为维持垫升航行就不断地利用垫 升主机把空气打入气垫，以补充气垫不断的泄漏。 这样。这部分空气也将被加速到和船一样的速度， 这部分空气动量变化所产生的阻力即为空气动量 阻力。
. 注意事项： 1 气流自风机进口处吸入，故空气动量的作用点可取 风机的进口风筒处。 2 由于泄流量大，增压室式的空气动量阻力比周边射 流式大。 3 L/B大的船，空气动量阻力大。
围裙的发展过程
单层围裙→双层围裙→火腿型围裙→指 型围裙→囊指型围裙→锥型围裙 多年来，研制和发表的围裙形式有 几百种之多，但在实际中得到应用的不 多。目前，只有囊指型围裙、筒型围裙 和囊筒型围裙用得比较普遍。
表面效应船
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气垫技术的基本原理
按照气垫的形成和维持方法，气垫 可分为周边射流式和增压室式两种。 周边射流式气垫是用风扇驱动空气 进入气道,由周边的喷口喷出并拐折向外， 形成射流式气幕，使内侧压力高于外侧 压力，将航行器抬升起来。气幕依靠射 流的动量变化对气垫起封闭作用。被封 闭的气垫的压力大小同气幕喷射的速度、 垫升高度和喷射角度有关。
增压室式气垫是在航行器和运行表 面之间构成一个较大的气室（增压室）， 空气经风扇驱动，进入气室，在底部周 围泄出，气流流过气室后受到阻滞，空 气由动压头转化为静压头，产生增压效 应。气垫压力的大小同空气流量、垫升 高度有关。
高性能船舶的类型及特点
低 摩擦 阻力从 而实现其 高速航 行 。常规滑行 艇 的航 速
可达４ Ｊ ０ 。 Ｄ～６ 节
１１１常规滑 行艇 （ ．． 无断级滑行艇 ）
常规 滑行 艇 的特 点是 在 高速航行 时 ，仅部 分船底 与水面 接触 。滑行艇 的船型 与一般 的船不一 样 ，它的 底部 比较 平 坦 ，当船 高 速 前进 时 由于 艇 底 向前 挤 压
ｅ ｆ ｃ ｉ ｎｅ ｓ Ｔｈｅ ｓ ｐ ｉ ｆ ｄ ｓｉ ｃ ｉｆ ｒ ｎ ｅ ｗ ｉｈ ｓ ｉ ｏ ｍ ａ ｉｐｌｃ ｍ ｅ ｔｔ ｐ Ｄ ｉｆ ｒ ｎ ｙ ｓｏ ｉ — ｆｅ ｔｖｅ ｓ ． ｈｉ ｓｏ ｉｔｎ ｔｄ ｆｅ ｅ ｃ ｔ ｈ ｐｓｏｆｎ ｒ ｌｄ ｓ ａ ｅ ｎ ｙ ｅ． ｆｅ ｅ ｔｔ ｐｅ ｆ ｈ ｇｈ
无 异 ，以能实现 高航速 、良好 的适航性 和相应 的经济 性 纵 长 方 向没 有 设 置 断级 ，所 以也 称 为 “ 断级 滑 行 型线 型 ，艇底 为 主要 目标 的船舶 。高性 能船舶在 高速航 行时全 部或 艇 ” 。这种 艇一般 采用 舭部 带折 角 的ｖ
部分脱 离水 面 ，以减小水 的阻力 ，尤其是 兴波 阻力 ， 与舷侧 以折角线连 接 ，以使艇底 水流在 舷侧 处抛 出 ， 同时大 幅度 地减轻 由波浪 造成 的船 体 的摇 摆 ，从 而能 从 而使艇体 表面湿 表面积 减少 。同 时 ，艇底 也成为 一 有效 提高船 舶 的航 速和 耐波性 。这类船 舶在高 速航行 个 滑行 面 ，所产 生 的升力 将艇体 大部 分托离 水面 ，从
称 于纵 中剖 面并纵 向贯通 艏艉 的槽道 ，该槽 道将 艇体 水 面 ，分为割 划式 、全浸式 ；按水翼 攻角可 否调节 ， 固定 ）两种 。 分成 左右 两个 片体 。这种槽 道滑 行艇 ，既不 同于 常规 可 分为 自控和非 自控 （
高性能船舶的设计与制造技术
高性能船舶的设计与制造技术随着科技和工业的不断发展，各种高技术船舶的研发和建造变得越来越重要。
高性能船舶的设计和制造技术的发展是现代化海洋产业发展的重要支撑，也是提高国家海洋战略实力重要保障。
本文将从设计和制造两方面对高性能船舶技术进行探讨。
一、高性能船舶设计技术1.1 海洋环境对高性能船舶设计的影响海洋环境对高性能船舶造成的影响是多方面的，例如风浪、气温、水深以及水动力等。
同时，不同船型和用途也会受到海洋环境的影响，因此，设计人员需要考虑多个因素，以确保船只能够在各种不同的条件下安全航行。
1.2 水动力学研究水动力学是高性能船舶设计中至关重要的领域，它研究水下物体在水中运动的规律和行为。
通过仿真、试验和数学模型等手段，设计人员可以对各种不同的船型进行优化和改进，以提高船舶的速度、稳定性和燃油效率。
1.3 船体结构设计高性能船舶的船体结构设计也是关键环节之一。
设计人员需要考虑船体的强度、刚度和稳定性，以确保船只能够在恶劣的环境下进行安全航行。
同时，船体结构的设计也需要考虑减轻船只重量和提高船只速度，以提高燃油效率和环境友好程度。
二、高性能船舶制造技术2.1 船舶模型制造技术船型模型是高性能船舶制造过程中重要的一步。
通过制造模型，制造人员可以更好地了解船舶的整体结构和外观，以便更好地进行制造。
同时，船舶模型还可以用于检验设计方案，发现并解决问题。
2.2 船体制造技术高性能船舶的船体制造技术需要保证船只的质量和精度。
船体制造过程中需要使用先进的加工设备和工具，例如CNC机床、光电置位仪等。
此外，制造人员还需要掌握高度的技能和工艺，以确保船体的质量和精度。
2.3 船舶装备制造技术高性能船舶的装备制造也是一个非常重要的环节。
船舶的各种装备需要按照设计要求进行精确制造，以确保船只的性能和使用寿命。
高精度的数控设备和高度熟练的工人是这个过程中必不可少的要素。
结语高性能船舶的设计和制造技术的发展是现代化海洋产业发展的重要支撑，同时也能够提高国家在海洋领域的实力和竞争力。
高性能船水动力原理与设计总结
高性能船水动力原理与设计”思考题及部分答案整理1.何谓高性能船,其特点是什么答：具有高水平的综合航海性能,以及具有完善的满足其使用要求的船舶功能,这样的船统称为高性能船舶;特点：航速高；优良的耐波性能；载运能力较大；经济性好；优美的造型和舒适的舱室空间环境;2.高性能船的种类有哪些,其中哪些是排水型船哪些是水动力支撑哪些是空气动力支撑答：小水线面双体船；滑行船；水翼艇；气垫船；地效翼船;排水型：小水线面双体船；穿浪双体船;水动力支持：水翼艇;空气动力支持：气垫船；地效翼船;3.船型和兴波阻力的关系P9理论分析和实验表明,在固定的船体参数条件下,舶型的改变对兴波阻力的影响很显着,其中影响最大的是横剖面面积曲线形状,其次是肋骨线型;船型设计的主要着眼点之一就在于寻求使兴波阻力最小的船型;对于高性能船,兴波阻力与船体的线型密切相关,其线型设计需要能精确的计算其兴波阻力;4.线性兴波阻力理论在船型设计中的作用当船型参数中船宽B与长度L之比和船宽B与吃水T之比都很小时,就称此船型为薄船,由薄船建立的兴波阻力理论称为薄船理论;吃水与船长和吃水与船宽的比值都很小的船型称为扁船,由扁船所建立起来的兴波阻力理论称为扁船理论;对普通的船来说,宽度和吃水与长度相比都很小的,可近似看成细长船；用细长船建立起来的兴波阻力理论称为细长船理论;米切尔积分计算兴波阻力;5.船型的概念,船型包含那些内容P9所谓船型它包括两个方面的内容：一是表征船体形状的特征参数即尺度和系数二是船体形状即线型横剖面面积曲线形状沿船长方向变化肋骨线型首尾端轮廓线形状;6.随体积傅氏数变化,船舶的航态如何变化,如何划分三种典型航态答：用体积傅氏数表征船舶的相对速度,船在航行时在垂直方向上的平衡关系为：1排水航行状态:当0<Fr<1,流体动力占的比重极小,航态与静浮时变化不大,这一状态的船统称为排水型船;2）过渡状态:当1<Fr<3,船首上抬较大,船尾下沉明显,船体明显尾倾,流体动力明显增大,垂向动力不可忽视,排水体积较静浮力时明显减小;3）滑行状态:当3>Fr,船体被托在水面上航行,仅有一小部分船体和水面接触,吃水减小,静浮力减小,艇体几乎完全由流体动升力支持;瘦长船舶：船的长宽比较大的船舶,尤其是高速排水式的船和瘦长船型最为接近;船型：包括船的外观形状,尺度,特征参数以及型线;7修长度对高速排水型船的影响对体积付氏数大于3的情况如何8.影响耐波性的船型参数有哪些图2-4P101贝尔的耐波性品级指标中影响耐波性的船型参数有哪些2莫尔在研究船型与耐波性的关系中,影响纵向运动的船型参数有哪些答：1有6个参数：中前水面面积系数CWF ；中后水面面积系数CWA；吃水船长比T/L；C/L,其中C为龙骨截至点至首垂线距离；中前竖向棱形系数CVPF ；中后竖向棱形系数CVPA;2由纵摇角有义值公式可知有如下几个参数：水线面系数Cw,方形系数Cb,浮心在中横剖面前的纵向位置相对船长的百分比LCB,船长比船宽L/B,船长比吃水L/T,实船纵向质量惯性半径Ryy;9.常用高速方艉圆舭排水型船阻力计算方法有哪些图谱方法有哪些P16图谱运用范围答：有图谱法和回归分析法;图谱法有:英国皇家物理实验室的高速圆舭NPL系列图谱法；原苏联的方尾图谱法,瑞典SSPA高速小型排水型艇系列;10.单体圆舭高速船的船型特点答：书13页1船的长度较长;长度系数ψ＝L/ v1/3的增大对于快速性还是耐波性来说都会有好处,增大船体的瘦长比使静水阻力和波浪阻力都能减小;瘦长比为10的极瘦的船即使是在高海情下,速度损失也不会超过5%;2船底横向斜升角较大,向深V发展. 船底升高越大,冲击加速度越小;3船的排水体积和重量后移;4干舷适当;首部较尖水线进角较小的艇,因储备浮力比较小,首部干舷往往需要加大;这有利于保证避免甲板的上浪和淹湿;11.方艉船型的水动力特点答：随着航速的不断提高,方艉船的尾部水流的流动情况也在不断地变化;在低速时,因为方尾尾部水流不能沿着船体的底部和两侧向后迅速脱离开船体,所以在尾后形成大量的漩涡;在Fr>的高速时,船尾部的水流具有足够的动能以克服粘性的影响而迅速脱离船的尾部;方尾尾板之后不再出现漩涡,而是船侧和船底的水流在船后某个位置发生交汇,形成“空穴”;这段长度称为“虚长度”,相当于增加了船体长度,使船体的修长度系数加大;同时,又使船长Fr数减小;可以减小兴波阻力,从而降低兴波阻力;12.方艉船型的特征参数b/B,β及其对水动力性能的影响P24答：相对尾板宽度b/B和尾封板底部横向斜升角β都是表达方尾特征的船型参数,反映方艉船后体收缩程度的无因次量;b/B越小,β越大,则方尾的尾板面积越小,说明船的后体相对尖瘦,这在低速时对减小船体的粘压阻力有利；反之,即收缩程度越大,则在高速时对减小船体的兴波阻力有利;低速时后体的收缩程度直接影响到漩涡水流区域的大小,高速时,会影响到“虚长度”的大小;13.方尾船虚长作用14.为什么深V船型的耐波性好P32答：深V型船的砰击概率要比与它相当的圆舭型船低得多,这主要是因为深V型船吃水深,尖舭的折角线无论是对横摇运动还是纵摇运动都有更大的阻尼作用,因此在同等情况下横摇幅度和纵摇幅度均比一般圆舭船小;同时,由于横向斜升角越大,吃水较深,对减小纵摇运动幅度有利;深V型船的后体均保持有较大的底部横向斜升角,这使得其纵摇轴更接近于艇的重心纵向位置;因此纵摇固有周期应当比常规的圆舭型艇要短,在风浪中更容易引起谐振;但由于纵摇轴移到舯部件,则不仅转动惯性半径减小而且转动力矩减小;可以认为这是深V 型船首部冲击加速明显减小的主要原因;15.单体深V高速船的船型特点P25答：①横剖面呈V字型,舭部呈折角尖舭形状,底部横向斜升角β≥20°,横剖线呈直线或近乎直线②首部附近的龙骨下沉到基线以下即反向龙骨坡度,甚至形成类似于球首的形状,横剖面更加升V③整个后体横剖面底部斜升角β设计成不变或几乎不变,以增加尾板附近的升沉和横剖面积④后体设有短舭龙骨和尾鳍⑤船体形状简单,易建造;14.试比较深V船型与常规圆舭船型的水动力特点P30答：①阻力：随着航速的升高,深V船型的尾倾比圆舭型要好,且低速时浅水阻力要好,说明升V船型在浅水中达到的航速比圆舭型船要高②耐波性：与圆舭型船相比,深V船型斜升角大于20度,发生的纵摇较小,垂向加速度较低,顺浪时显着减小了首摇,因而具有非常好的航向稳定性③稳性：由于横剖面呈V型,在舭中型深相同的时,深V型船比圆舭型船重心要高,但深V型船有较大的型宽和丰满的水线面,因此稳性好得多;15.画出典型圆舭和深v船型横剖面图;16.SSB的作用P33答：①SSB首增大了船舶的阻尼力和静回复力,减小了纵摇运动②SSB船型在短波时对升沉幅值的响应低于常规船型,在长波时则相反③SSB带有固定的减纵摇鳍,明显减小纵摇和升沉17.据试验结果,书P34~37分析不同参数的SSB首对阻力和耐波性的影响;答：形状变化对其运动影响：随着剖面宽度的依次增大,纵摇的的幅值和加速逐渐减小;深度的影响：改变SSB的浸水深度对减小船的剩余阻力有明显的效果,但对运动性能影响不大;18.高速双体船的船型特征及其优缺点P38答：普通双体船是由两个对称的,具有相同线型且平行布置的水下部分片体组成;两片体在水面以上由连接桥牢固的连接在一起,连接桥的底部距水面有一定高度,用特殊形状的外板来封底;优点：①片体的长度系数和长宽比较大,航速较高时仍能保持低兴波状态,明显减小兴波阻力和形状阻力,因此具有良好的快速性②良好的居住条件和宽敞的甲板面积,能有效降低自重和造价③稳性好静水中横摇衰减快,则在不规则波上摇摆消失得快④两螺旋桨轴线和片体间距较大,因而双体船具有良好的操纵性和机动性⑤受侧风时比单体船产生的横漂小⑥双体船推进器位于片体的中纵剖面上,处于船体的伴流中,浆效更高⑦双体船稳性好,卸货时不必严格按配载表进行;缺点：①片体间存在兴波干扰,增加了阻力②湿面积大,片体间绕流速度高,因此摩擦阻力较大③船壳面积大,相同载重时排水量较大,从而增加了阻力;19.高速双体船的阻力特性,分析两片体间干扰阻力产生原因P39答：Rt=R+Rr+△R,其中△R是两片体间的附加干扰阻力,它是由兴波干扰和粘性干扰组成,f是双体船特有的阻力成分;其中波系干扰既发生于首、尾横波系间,也发生于不同片体的散波系;双体船两片体的散波在中心线处发生交汇而产生干扰;双体船的片体绕流与孤立的片体的绕流之差别是前者为非对称的,由于内侧的绕流受到两片体的挤压,流速明显增大,只是片体内侧的边界层厚度发生变化,甚至导致漩涡而产生粘性干扰;20.亚浪板和阻流板intecepter的作用21.临界速度和无效干扰速度概念,画出典型普通高速双体船的兴波阻力曲线并分析其特点P42答：临界速度：对两个并列的片体研究表明,Fr=是区分低速双体船和高速双体船的临界航速Frc;无效干扰速度：船模试验表明,存在一个傅汝德数Fr0,当Fr>Fr0时,则高速双体船片体间的兴波处于无干扰或有利干扰状态;阻力曲线略曲线分析如下：对于Fr<Frc=的低临界速度区域,双体船在低兴波状态下航行,兴波阻力虽然较小,但兴波干扰现象严重,在剩余阻力曲线上呈现有剧烈振荡的峰谷点；当Fr>Frc=时,双体船的兴波阻力随着航速的增加而降低,此时兴波阻力曲线上的微小波动主要是由于片体间的散波干扰所引起,横波的干扰始终处于有利的状态;22.分析修长度系数及片体间距对双体船阻力影响P43~45答：1、修长度系数增加使片体间的阻力干扰减弱,特别是使片体间的兴波阻力附加干扰减弱;可见双体船型适合于高速航行;当设计的双体船必须采用较小的片体间距时,其片体尺度和船型系数的确定应利用行波干扰特性以获得最小的兴波阻力是完全可能的;2、双体船的兴波附加干扰阻力与片体间距有关,片体间距决定了两个片体间散波交汇点的位置及横波的重合程度;片体间距越大,则散波交汇点的位置越推向船后,横波的重合度越小,片体间的兴波干扰越小;23.如何估算双体船阻力有哪些方法P51答：1、阿尔费里耶夫高速双体船剩余阻力图谱2、利用双体母型资料和影响系数估算双体船的阻力3、利用单体母型船资料和图谱估算双体船的阻力;23.试分析双体船航行升沉与纵倾变化的特点,设计中如何计及其影响在Fr=~的范围,由于片体干扰的结果使双体船的纵倾角比单体船明显增大.而片体间距越大,干扰效应影响越小,双体船的纵倾越接近单体船的情况. 在这个航速以外,干扰影响很小.同时还发现: 干扰对纵倾影响最严重的速度范围也正是在相对应于阻力干扰最不利的航速范围.在的速度范围,双体Fr<船的下沉值比单体船要大,而且随着航速增大而增大, 在Fr= 附近达到极大值.在Fr<的低速和中速范围, 对于双体船必须要考虑由于船体过大的下沉所需要增加的干舷值和连接桥底部与水面的最小间隙值, 这是与单体船所不同的.当Fr>时随着片体长宽比的增大,无论是双体船还是单体船它们的航行纵倾角将随着Fr的增大而减小,而在Fr=附近船体的下沉也将有所减小.24.为什么双体船会发生螺旋运动双体的存在使小水线面双体船的横向尺度增大、横向尺度与纵向尺度很接近, 所以使双体船的横摇固有周期与纵摇固有周期也很接近;这样, 船舶就容易发生横摇与纵摇的耦合运动, 使乘客感觉仿佛船舶在作“螺旋”运动;人们生理上对这种运动感觉极不舒服, 极易产生晕船;25.小水线面双体船的船型特点答：SWATH的主船体是由两个相同的片体和一个横向连接桥组成;连接桥不与睡眠接触,但它可以提供全部的使用空间和较宽的水线面积;SWATH的片体可以分为上下两部分;上部分为支柱,它穿过水表面,其水平剖面为一窄长的对称翼剖面,下部称为下体或潜体,它是一个细长体,其横剖面一般是圆形,或椭圆形,或由不同半径的圆弧和直线组成的横截面;26.小水线面船优缺点盘5答：一、主要优点：1、在高航速时,静水阻力性能和波浪中阻力性能好;2、推进效率高;3、耐波性能好,能在恶劣的海况下平稳的航行;4、具有宽广的甲板面积和充裕而规整的使用空间,有利于总体布置;5、低速时船的回转性较好;6、建造成本低,建造周期短;7、静稳性好,具有较强的生存能力二、主要缺点：1、湿面积大,摩擦阻力较大;2、船体结构重量比相同排水量的单体船要大;3、SWATH的吃水和船宽要大于相当排水量的单体船;4、由于要保证较高航速时的纵向运动的稳定性,SWATH均需要安装前后稳定鳍及其控制系统;5、回转半径较大;6、对小型SWATH来说,由于下体横向尺寸的限制,推进系统的安装比较复杂;7、舾装、辅机设备数量较多,要求高,重量大;的性能特点P77答：1、快速性方面：首先是双体之间的兴波干扰以及由此而引起的对兴波阻力大小和变化规律的影响；其次是由于双体对片体间的水流产生“阻塞”效应,不但增加了水流的速度,而且也引起了横向流动,使水流复杂化;2、耐波性方面：双体的的存在使小水线面双体船的横向尺度增大、横向尺度与纵向尺度很接近,所以使双体船的横摇固有周期与纵摇固有周期也很接近;这样一来,船舶就容易发生横摇与纵摇的耦合运动,使乘客感觉仿佛船舶是在作“螺旋”运动,极易晕船;但采用稳定鳍等减摇设备后,这种耦合运动并不严重;3、片体细长引起的问题：由于片体排水体积的主要部分被分布在距水面较远的主体中,所以船作摇摆运动时的兴波阻尼较小;这样粘性引起的阻尼将与兴波阻尼属于同一个数量级而在运动特性计算时必须计入;在运动性能分析计算时考虑粘性阻尼的影响是SWATH性能研究的一个特点;而单体船运动性能计算时一般都忽略粘性的影响;4、纵向运动稳定性问题：SWATH由于其水线面面积很小,与单体船相比,其纵向静复原力矩也很小,不足以平衡高速航行时作用在船上的水动力纵倾力矩和其他干扰力,所以其纵向运动是不稳定的;5、横向波浪诱导载荷问题：对于SWATH来说,其横向强度是结构强度问题的首要内容;这是因为片体形状窄长,而侧向面积又相对较大,故横向波浪诱导载荷较大;这样,保证横向连接桥本身的结构强度和它与支柱连接处的结构强度应该是SWATH结构设计首先要考虑的内容;的快速性特点,单支柱SWATH兴波阻力公式中包含那些部分双支柱呢答：1、单支柱SWATH兴波阻力公式中包含六种成分：左右支柱兴波、两主体兴波、同一侧支柱—主体间的干扰、两主体间的干扰、左右支柱间的干扰以及不同侧支柱—主体间的交叉干扰;2、双支柱的兴波阻力公式中,除了以上单支柱包含的成分外,还有：同一侧两支柱间的兴波干扰、首支柱—主体间的干扰、尾支柱—主体间的干扰以及不同一侧支柱—主体,支柱—支柱之间的交叉干扰等;29.为什么称小水线面双体船是全天候船舶,试分析其耐波性能小水线面双体船在高航速时,静水和波浪中阻力性能好推进效率高耐波性能好,能在恶劣的海况下平稳的航行;故称小水线面双体船是全天候船舶;①波浪中运动的幅值和加速度均大大小于相当排水量单体船②垂荡、纵摇、横摇运动的自然周期较长;这样,有可能避开了不规则海浪中出现最频的谐波的周期,从而降低了在海上的运动响应,也有助于提高船员和旅客的舒适感;③比较易于使用较小面积的鳍消减纵摇;SWATH因为水线面极小而且水线长度小,故引起纵摇的波浪扰动力矩较小,可以利用稳定鳍减其纵摇运动;30.为什么小水线面双体船纵向运动预报要考虑粘性响P86由于片体排水体积的主要部分被分布在距水面较远的主体中,所以船作摇摆运时的兴波阻尼较小;这样粘性引起的阻尼将与兴波阻尼属于同一量级而在运动特性计算必须计入;一些船模试验测量结果已证实了这样处理的必要性;31.为么小水线面船通常纵向运动不稳定如何改进P77答：因为较小的水线面及深潜的下体使SWATH得纵向恢复力和力矩远比常规单体船的小,容易产生较大的纵向运动;有效的改进办法是：在两个片体首、尾端的内侧增设主动或被动的稳定鳍;32．鳍的作用及其对耐波性影响P88答：鳍的作用主要是为了消减SWATH的纵摇运动;鳍对耐波性的影响：1设置鳍有利于提高SWATH的耐波性,尤其是有利于减小艇的运动幅度;2鳍的纵向位置对SWATH的耐波性影响不大;3鳍尺度对SWATH纵向运动的影响较大;鳍的尺度越大,鳍所提供的有利纵向恢复力和力矩也就越大;4首鳍和尾鳍的联合使用比单独使用更有利于改善SWATH的耐波性;33.为什么小水线面双体船纵向运动预要考虑粘性影响由于片体排水体积的主要部分被分布在距水面较远的主体中,所以船作摇摆运时的兴波阻尼较小;这样粘性引起的阻尼将与兴波阻尼属于同一量级而在运动特性计算必须计入;一些船模试验测量结果已证实了这样处理的必要性;34．WPC的船型特点,画出典型WPC横剖面形状答：WPC的体积弗洛德数一般在～之间,修长度系数在～之间有阻力选择;船体船的片体基本上都选用尖舭深V形式,首龙骨可下沉到基线以下;WPC的航速较高,而且通常在尾部安装喷水推荐装置,所以它的尾端必须采用方尾;浮心纵向位置与航速有关,Fr越低,则LCB的位置越靠前;连接桥有直壁式和拱形两种形式;中央船体在首部的龙骨采用下垂的形式,可缓和在大波浪中中央船体首底部所受到波浪的砰击,同时可以提供储备浮力;35．如何选择WPC的横剖面形状尾端形状及首端形状答：1、横剖面的选择：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; 双折角线适用于有较大的舱容以及较低的巡航傅汝德数要求等;单折角线适用于较小的排水量和较高的相对速度的船舶;2、尾端形状的选择：对于排水量小、高速的WPC,取大的收缩系数和较小的横向斜升角β值可获得较大的虚长度和动升力,提高快速性;对于排水量大、低速的WPC,为提高耐波性,可取较小的收缩系数和较大的β值;3、首端形状的选择：采用极深V形的横剖面形状,龙骨可下沉到基线以下;WPC的水线半进角可取为7o~11o;对高速轻型WPC水线半进角可减小到6o以下,这样可以使丰满的型线在船舯附近开始,以获得较小的方形系数;36 ．影响WPC性能的主要船型参数有哪些并分析之;答：1、片体的长度系数和长宽比;当WPC的容积傅汝德数在~之间,修长系数在~之间时可获得较好的阻力性能;2、横剖面的形状;从提高耐波性的角度来考虑,WPC的片体几乎都采用尖舭深V形式,其水面以下的横剖面的形状与单体深V船型没有什么区别;3、艉端形状;WPC的航速较高,而且通常在尾部安装喷水推进器,所以它的尾端必须采用方尾;4、首端形状;片体首端通常采用极深V形的横剖面形状,龙骨可下沉到基线以下,以增加首部横剖面的深V度或形成SSB形首;这样可增大阻尼,避免艇首底部出水,从而减小波浪的拍击;5、浮心纵向位置LCB;由于WPC航速较高,浮心纵向位置对艇的性能将产生不可忽略的影响;如果Fr越低,LCB的位置越靠前;的快速性和耐波性特点答：快速性特点：与单体船相比,低速时WPC的静水阻力波动现象较为明显而且阻力值比单体船型要高;显然WPC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WPC在风浪中具有高速航行的能力,而且航速越高越能发挥WPC的性能优势;耐波性特点：在低速时,WPC的运动性能与单体船相当,波浪增阻明显小于单体船;在高速时,WPC的阻力和运动性能明显的优于圆舭和深V型船,这证明了WPC高速和高耐波性能的优势;38．比较WPC和WPM中央船体带SSB的阻力和运动性能.答：1对于WPC,由于片体间的兴波相互干扰,船的阻力曲线上总存在有明显的阻力峰现象;只有当间距很大时,这种不利的干扰才会减弱;但是片体间距太大会对连接桥的强度不利Fr=附近不利干扰很强,剩余阻力达到峰值;当Fr>时以后剩余阻力进入有利干扰;所以对于WPC,设计傅汝德数Fr一般应取在以后,才能获得有利的阻力性能;2对于WPM,试验表明在相同的排水量情况下,由于半潜体的存在使双体船的阻力峰大大消减;穿浪三体船总阻力的减小主要是由于剩余阻力大幅度地减小,特别是在Fr=附近的不利干扰得到明显改善;虽然三体船的湿表面积有所增大,摩擦阻力也有增加,但是整个航速范围内的总阻力都有所减小;3有耐波性试验数据可知,与WPC相比,WPM的某些耐波性指标有明显的提高;特别是船体的纵摇有进一步的改善;试验表明,中央船体上加装半潜体能够改变船体摇荡和首尾升沉加速度峰值的相位及幅值,相位向高频方向移动而幅值有所降低;说明WPM耐波性的综合水平较优,而且阻力性能也比WPC好得多;WPM在波浪中航速越高,耐波性越好;39．高速三体船的船型特点答：三体船的修长系数要比单体船大得多,由于中央船体的水线面相当瘦长,所以横稳心半径要减少一半以上;因此三体船的两个侧船体的主要功能是用来增加横稳性的;三体船的长宽比约为14：1,这对于降低兴波阻力是特别有效的,而且船体的湿表面积增加不多,因此三体船的总阻力要比双体船还小,特别是高速时能有效地提高快速性;。
高性能船舶船型介绍
高性能船舶船型介绍发布: 2010-3-11 18:07 | 作者: lowellzhu | 来源: 龙de船人[i=s] 本帖最后由lowellzhu 于2010-3-11 18:27 编辑接触高性能船舶时一直不太理解什么是高性能船以及高性能船舶船型的分类，经过翻阅各类书籍及论文，总结一下，供船人参考，并希望专业人士斧正！当前，高性能船舶的研发与推广应用备受国内外造船界的青睐，其船型更是国际著名学者机构研究的热点。
这类船舶种类繁多，新船型层出不穷，日新月异，在各类船舶中是新思想最丰富、最有创新、也最有活力的领域；其高航性、优良的耐波性、低物理场辐射特征、舒适安全性、良好的经济性等性能受到军事和民用领域的极大关注，拥有良好的发展前景依据支持船重的方式和作用原理的差异对高性能船舶船型进行分类，并分别介绍各类船型。
1高性能船舶的分类高性能船舶按其特性可分为气垫船，水翼船，小水线面双体船，多体船，地效翼船，高速单体船等各式各样的显著不同于常规船舶的船型。
而按照支承船重的方式和作用原理差异，把高性能船舶分为：浮力支承型、静态气垫升力支承型、动态升力支承型、复合型。
本文将按照后者分类方式分别对各种高性能船舶的船型进行介绍。
2船型介绍2.1浮力支承型1)高速深V型船船首部横剖面呈深V形，并突出到船体基线的下方，其V形断面比U形断面的船体可以更好的满足适航性的要求。
深V船型具有两种基本的舯剖面形式，即单折角线或双折角线（见下图）。
当要求设计艇有较大内部容积和较低的相对航行速度（低傅氏数）时采用双折线型，而单折角线型的艇则更适合于要求较低的排水量和较高的相对航行速度（较高傅氏数）的情况。
然而，对船舯剖面形式的选择不存在确定性的规则，因为其它的参数也起重要作用。
所以双折角线型也可以应用于快艇，反之亦然。
1.jpg2) 小水线面双体船小水线面双体船基本上由三大部分组成，即水下体(提供浮力)、桥体结构(生活与工作平台)、支柱(星双凸流线形截面，作为前二者之联结体)。
启职船概05高性能船
总结领会
升华体验
师生共同回顾总结本次课教学内容：
一、“高性能船”的产生背景
二、滑行艇
三、水翼艇
四、气垫船
五、冲翼艇
六、其他特种船舶
跟老师一起回顾本堂课内容。
引导学生一起回顾本节课内容
拓展探究延伸体验
以小组讨论，这些高性能船中有何共同的特点，试试说出你的见地。
1，高性能船都不是仅由浮力支撑船舶重量的
推进器
空气螺旋桨
水螺旋桨或喷水推进器
优点
两栖航行，适航性好，速度快
消耗功率小，稳定性好，经济性好
缺点
经济性差
速度降低
适用范围
草原、沙漠、冰区、浅谈……可跨越一定高度的障碍
只能在水里航行，不具备越障和两栖功能
举例：
美国海军laca-17
日本海上自卫队的气垫船
乌克兰同意售华的气垫船
瑞典皇家海军“斯米格”
2，高性能船高速航行时，船底与水接触的面积都是很少的。
学生思考
教师总结
课后反思
教学相长
最早出现的高性能船、二战时期已经广泛应用
原理
高速航行时，船体的重量靠产生的水动力支撑
速度
40-50节，国内最快70节
结构特点
体积较小，尖舭，底部比较平坦
推进器
喷水推进器
优点
航速快，操纵性好
缺点
试航性差，波浪易对船体结构造成破坏。
适用范围
内河、近海均可。
举例：
海鲨3号
旅游观光艇
军用艇
任务三：水翼艇
种类
水翼艇
产生时间
1891年，法国拉贝尔首次发明水翼艇，1950年后得到大力发展。
排水式高性能船舶分类与评价
排水式高性能船舶分类与评价高性能船舶的研发与推广应用备受国内外造船界的青睐，其船型更是国际著名学者机构研究的热点。
这类船舶种类繁多，新船型层出不穷，日新月异，在各类船舶中是新思想最丰富、最有创新、也最有活力的领域；其高航性、优良的耐波性、低物理场辐射特征、舒适安全性、良好的经济性等性能受到军事和民用领域的极大关注，拥有良好的发展前景。
高性能船舶具有的特点是：具有高水平的综合航海性能，以及具有完善的满足其主要使用要求的船舶功能。
其中所谓的“高水平的综合航海性能”，最主要的标志就是高速性能和优良的耐波性能；其次是经济性好、运载能力较大，以及环境舒适和形态美。
高性能船舶按照其支撑力可以分为排水式和非排水式高性能船舶两类——其中排水式船为静水力支撑，而非排水式则由空气静（动）力或水动力支撑。
本文主要介绍排水式高性能船舶。
具体来说排水式船舶即静浮力为主要的升力，而升力为其次甚至可以忽略的船舶。
排水式高性能船舶在高速航行的时候，船体水线面以下的部分仍然在水面以下，并没有浮出水面，并且其阻力和其他相关性能问题可以认为与航态无关。
此时的体积傅罗德数Fr▽小于0。
排水式高性能船舶主要有以下几种：高性能排水式单体船常规高速双体船小水线面双体船高速穿浪双体船（WPC）高性能排水式单体船首先介绍一下瘦长船舶的概念：瘦长船舶指的是船的长度L与宽度B很大的那些船。
瘦长船的概念被广泛用于船舶流体力学的理论研究中，在这种情况下，可使问题大大地简化并得到解答。
排水式船舶为了减小船体在水面处产生的兴波，从而减小兴波阻力，在船型变化上可以将靠近水面处船体的排水容积向水深方向处移动，这样使水线面变小，即形成所谓的小水线面船型。
一般说来，船型的变化与排水体积相对自由表面的位置主要取决于航速和耐波性等要求。
影响船舶阻力的性能的因素很多，严格来说，船体任何微小变化都会影响到船舶性能的改变。
无论是对于阻力问题的分析，还是在船舶设计中对阻力的估算，只要能够正确的选择和确定与船舶阻力性能关系最为密切的几个重要船型参数或者系数，就能基本上把握和控制船舶的快速性能。
高性能船的发展与前景之管见(四)——试论SWATH的运动和控制
高性能船的发展与前景之管见(四)——试论SWATH的运动
和控制
郭值学
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2007(048)001
【摘要】评述了SWATH的有关运动特性问题,介绍了自动控制和运动性能评价方面开展的工作,分为三部分:①叙述航态与运动稳定性之间关系.分析SWATH航行时所产生的水动力和纵倾力矩以及SWATH的若干不稳定状态.②讨论SWATH在波浪上的运动,并用模糊数学方法综合评价其耐波性.③介绍主动控制技术的一些情况,阐明SWATH海上运动控制系统应当是波浪载荷减缓系统,并建议采用主动智能控制技术.
【总页数】9页(P126-134)
【作者】郭值学
【作者单位】中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082
【正文语种】中文
【中图分类】U661.39
【相关文献】
1.高性能船的发展与前景之管见(三) [J], 郭值学
2.高性能船的发展与前景之管见(二) [J], 郭值学
3.高性能船的发展与前景之管见(一) [J], 郭值学
4.基于自抗扰控制的SWATH船纵向运动控制 [J], 叶志洲;姚华利;孙洪飞
5.SWATH船纵向运动的分数阶PIλDμ控制 [J], 白春江;王庆武;赵健
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第1章 绪论-高性能船舶原理
1.5 高性能船舶耐波性评估标准
• 耐波性包括安全性与舒适性。 • 国际标准化组织（ISO）卫生与安全委员会 （HSC）船舶耐波性执行标准：
（垂向加速度；横向加速度；横摇角；纵摇角） – 正常运营安全标准； – 预定最坏条件安全标准； – 舒适性标准； – 结构设计标准；
高速双体船 （“合资企业号”是澳大利亚造船公司设计和制造的）
(5)优美的造型和舒适的舱室空间环
境。
1.2 船舶水动力技术与船型的演变 1.2.1 船舶航态与船舶性能 随着航速的提高，船舶的航态会因流体 动支持力的比重不同而发生变化。讨论船舶 航态与航速的关系时，因为船舶的吃水和水 线长度要随航速的变化而发生改变，这时已 不能再假设船舶设计水线等于船舶静止时的 水线长度。 在这种情况下不宜使用长度傅氏数来作为 船舶的相对速度，而通常用与船舶重量相关 的容积傅氏数来表示船舶的相对速度，因为 静浮时排水容积的大小与航速无关。
船舶相对速度：
长度傅氏数： Fr V ，L为船舶水线长 gL
体积傅氏数： V Fr ，为船舶排水体积 1 g 3
图中的曲线表示船舶以不同航速运动时，船 体各部位的升沉变化情况。
船体垂直方向上的力平衡关系
g 1 LD 排水量；1 - 排水体积；LD - 流体动升力 1 ）排水航行状态； 2）过渡（半滑行）状态 ； 3）滑行状态；
排水量船型； 流体动力船型； 不同原理的混合船型。
追求高水平的综合航海性能，以及具有 完善的使用功能。
“高水平的综合航海性能”： 最重要的标志是高速性能和优良的耐波 性能。 其次是经济性好、载运能力较大，以及 环境舒适和形态美。
二、高性能船的特点 (1)优良的耐波性能； (2)航速高； (3)载运能力较大； (4)经济、安全；
高性能船水动力原理与设计
高性能船水动力原理与设计
高性能船是指速度远高于传统船只的船只。
水动力原理是高性能船能够实现高速航行的关键。
高性能船的设计要求船体具备较小的水阻、较高的推进效率、较大的稳定性和控制性能。
水动力原理主要包括船体阻力和推进力。
船体阻力包括摩擦阻力和波浪阻力，推进力则由船舶引进装置提供。
高性能船的设计需要在降低船体阻力方面下足功夫。
船首处应设计成船头尖锐的形状，以使水流被分离，从而减少阻力。
船底和舵应当设计成光滑的曲面，以减少流体摩擦力。
另外，为了减少波浪阻力，应采用船体外形对称的设计。
推进力对高性能船的性能至关重要。
传统的轮式船舶引进装置效率较低，不能满足高性能船快速航行的要求。
因此，水动力推进装置的出现是提升高性能船性能的必然选择。
常见的水动力推进装置包括泵喷推进器、轴流泵、螺旋桨等。
其中，泵喷推进器效率高、推力大、噪音小，已经成为高性能船的主流引进装置。
高性能船的稳定性和控制性能也是设计中需要考虑的因素。
一般来说，高速船船体的纵向稳定性不如传统船只，因此需要采用船体减震、降低船体重心等措施来提升稳定性。
另外，高性能船舵和推进器的控制机构也要设计成高精度、高灵敏度的，为船员提供更快的控制响应，提高控制性能。
综上所述，水动力原理对高性能船的设计具有重要影响，优化船体形状、采用高效的水动力推进装置以及提升稳定性和控制性能等措施将为高性能船的实现提供有力的支持。
高性能船
国外高性能船舶发展综述王班当前, 国外造船界日益重视高性能舶船的研发和推广应用, 有关船型的研究已成为许多著名国际学术会议的热点议题, 各军事强国也将高性能船型作为海军舰船装备规划中的重要组成部分。
这类船舶在快速性、适航性等方面超出常规船型的优越性使他们在军事和民用领域都受到极大关注, 拥有良好的发展前景。
高性能船舶可以说是当前船舶领域内军民两用高新技术发展的集中体现, 很大程度上是从船舶研发到建造的众多高新技术的集合。
高性能船舶水动力性能的研究计算需要更高水平、更为精确的数值预报, 其设计参数变动的排列组合数量远远超过常规船舶, 由此刺激了相应技术如CFD/ 数字水池技术的提高。
在设计上高性能船舶往往采用不同于常规船舶的船体结构, 同时又要在相对较小的空间内布置大量的设备, 为了保证这些设备的正常工作, 相互间不致影响, 借助高性能模拟、仿真软件, 可以有效的减轻工作量, 提高工作效率。
此外, 高性能船舶对船舶重量控制严格, 往往采用大量轻质材料、复合材料, 这对建造中材料处理技术也提出了更高的要求, 需要采用一系列高性能的精密加工设备。
而电力推进系统, 喷水推进器等先进设备也常常是保障这些船舶高性能所不可或缺的。
高性能船舶突出的军民两用性和高新技术密集性, 使得各国愈来愈对其予以重视, 而且高性能船舶研制成功会为企业带来可观的收益, 形成一定的产业规模。
小水线面双体船( SWATH) 、穿浪双体船是高性能船舶中发展较快、趋于成熟的船型, 在军事和民用领域的应用愈来愈广。
1. 小水线面双体船当前, 小水线面双体船广泛用于包含军民两用目的的海洋科学考查活动以及客运和海上观光、旅游活动中, 实船投入已近200 艘。
小水线面双体船突出的优点是受波浪干扰力较小, 具有优越的耐波性; 波浪中失速小, 能在恶劣海况下保持船舶的高航速, 并且在各种航速下运动响应平缓。
航行实测数据显示, 200 吨级的小水线面双体船在 5 级海况中的运动性能优于1000 吨级常规单体船, 操纵性与航向稳定性均保持良好。
高性能船舶的类型及特点
高性能船舶的类型及特点Types and Characteristics of High-Performance ShipsWU Jiaming(South China University of Technology, Guangzhou ***** )Abstract: High-performance ship is a kind of ship characterized with high speed, good navigability and cost effectiveness. The ship is of distinct difference with ships of normal displacement type. Different types of highperformance ships possess different features of excellent sea-keeping and maneuverability, amphibian, small draught and low physical field radiation besides its high-speed performance. The characteristics of different types of highperformance ships are introduced and analyzed in this paper.Key words: High-performance ship; Gliding boat; Hydrofoil Craft; Air-cushion vehicle; Wing-in-ground-effect aircraft; SWATH ship1 高性能船舶的类型及特点<sup>[1-6]</sup>高性能船舶是指：与常规排水量型船有显著差异，以能实现高航速、良好的适航性和相应的经济性为主要目标的船舶。
高性能船舶的类型及特点
高性能船舶的类型及特点
吴家鸣
【期刊名称】《广东造船》
【年(卷),期】2012(031)004
【摘要】高性能船舶是指与常规排水型船有显著差异,以能实现高航速、良好的适航性和相应的经济性为主要标志的船舶。
除了高速性这一显著特点外,不同类型的高性能船舶还分别具备了良好的耐波性和操纵性、两栖性、浅吃水性、低物理场辐射等特征。
本文对不同类型的高性能船舶的特点作一简要的介绍与分析。
【总页数】6页(P46-51)
【作者】吴家鸣
【作者单位】华南理工大学土木与交通学院船舶与海洋工程系,广州510640
【正文语种】中文
【中图分类】U674.94
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高性能船舶讲义
高性能船舶授课讲义周松辰编青岛科技大学-机电工程学院-船舶及海洋工程系目录1 跨越学习课程的门槛 (1)1.1 船舶快速性漫谈 (1)1.1.1 “高性能船舶理论”课程在专业体系中的定位 (1)1.1.2 傅汝德的贡献 (2)1.1.3 决定船舶速度的因素 (2)1.1.4 船舶舾装 (2)1.1.5 船舶推进器的发展 (2)1.1.6 水中航行器阻力描述 (3)1.1.7 船舶拖曳水池试验 (3)1.1.8 船模阻力试验 (4)1.1.9 实船阻力的估算 (4)1.1.10 制约传统船型实现高航速的瓶颈 (4)1.2 船舶耐波性相关知识 (4)1.2.1 耐波性对船舶航行状态的影响 (4)1.2.2 伟大的傅立叶 (5)1.2.3 船舶耐波性研究方法 (6)2 高性能船舶概述 (8)2.1 高性能船舶基本概念及特点 (8)2.1.1 什么是高性能船舶 (8)2.1.2 高性能船舶的主要优势 (8)2.2 船型与船舶航行性能 (8)2.2.1 船舶航行中力的平衡关系 (8)2.2.2 傅氏数和容积傅氏数 (8)2.2.3 航速对船舶首尾吃水的影响规律 (9)2.2.4 船舶航行状态及容积傅氏数范围 (9)2.3 高性能船舶发展概况 (9)2.3.1 高性能船舶有哪几种类型 (9)2.3.2 高性能船舶的发展特点 (9)2.3.3 高性能船舶航行性能研究方法 (10)2.3.4 新一代排水式高性能船的水动力设计原则 (10)2.3.5 高性能船舶的发展示例 (10)2.3.6 我国高性能船舶发展状况 (11)3 高性能排水式单体船舶 (14)3.1 瘦长船舶及其兴波阻力 (14)3.1.1 速度势 (14)3.1.2 势流理论基础方程 (15)3.1.3 瘦长船舶兴波阻力积分公式 (15)3.2 主要性能与船型的关系 (16)3.2.1 船型基本形式 (16)3.2.2 航速概念 (17)3.2.3 主要船型参数 (17)3.3 高速方尾圆肶型排水船舶阻力估算 (17)3.3.1 计算船舶傅氏数Fr,选择相应的的基准剩余阻力图谱 (17)3.3.2 确定剩余阻力系数Cro (17)3.3.3 计算船型参数和相应的剩余阻力修正系数 (18)3.3.4 计算修正后的剩余阻力系数 (18)3.3.5 计算摩擦阻力系数(船舶阻力粘性阻力部分) (19)3.3.6 总阻力系数 (20)3.3.7 估算湿表面积 (20)3.3.8 计算出总阻力 (20)3.3.9 确定裸船体有效功率 (20)3.4 NPL系列图谱使用方法 (21)3.4.1 选择图谱曲线 (21)3.4.2 估算单位排水量剩余阻力 (21)3.4.3 排水量长度系数的修正系数 (21)3.4.4 棱形系数的修正系数 (22)3.4.5 计算设计船的单位排水量剩余阻力 (22)3.5 应用回归分析方法估算过渡型快艇阻力的方法 (22)3.6 高速深V船型 (24)3.6.1 什么是深V船型 (24)3.6.2 深V船型的斜升角 (24)3.6.3 船体折角线 (25)3.6.4 深V船型的特征 (25)3.6.5 深V船型的优点 (26)3.6.6 深V型船和圆舭型船的比较 (26)3.6.7 深V型船型发展前景 (26)3.6.8 深V型船型应用实例 (27)3.6.9 艉部龙骨升高对快速性的影响 (28)3.6.10 方尾船型水动力特点 (28)3.6.11 方尾特征参数 (28)3.6.12 方尾船的“虚长度” (28)4 高性能双体船舶 (30)4.1 双体船的分类 (30)4.1.1 普通双体船 (30)4.1.2 高速双体船 (30)4.1.3 高性能双体船 (30)4.2 高速双体船及特点 (31)4.2.1 双体船的船形特征 (31)4.2.2 双体船存在的不足 (31)4.2.3 双体船存在的不足 (31)4.3 高速双体船阻力特性 (32)4.3.1 高速双体船阻力构成 (32)4.3.2 临界航速的概念 (32)4.3.3 高速双体船附加干扰阻力 (32)4.3.4 影响双体船阻力性能的主要因素 (33)4.4 高速双体船阻力的计算方法 (33)4.4.1 计算原理 (33)4.4.2 双体船剩余阻力图谱剩余阻力系数曲线 (34)4.4.3 双体船剩余阻力图谱片体B/T影响系数曲线 (35)4.4.4 双体船剩余阻力图谱方形系数影响系数曲线 (36)4.4.5 双体船剩余阻力图谱片体内侧间距影响系数曲线 (37)4.5 小水线面双体船 (37)4.5.1 小水线面双体船的船型特征 (37)4.5.2 小水线面双体船的性能特点 (38)4.5.3 小水线面双体船的发展历史 (39)4.5.4 世界小水线面双体船的基本概况 (39)4.5.5 我国小水线面双体船的基本概况 (40)4.6 高速穿浪双体船和多体船 (42)4.6.1 什么是高速穿浪双体船 (42)4.6.2 影响WPC船性能的主要船型参数 (43)4.6.3 三体船和高速穿浪三体船 (44)5 动水力支持船舶 (45)5.1 水翼船 (45)5.1.1 水翼船的原理和主要性能特点 (45)5.1.2 水翼船的主要性能特点： (45)5.1.3 我国水翼船研发概况 (46)5.1.4 简述水翼艇的减阻原理 (47)5.1.5 水翼的浅浸效应 (47)5.1.6 割划式水翼艇特点 (47)5.1.7 全浸式水翼艇的特点 (48)5.1.8 水翼艇航行状态下的的稳性特点 (48)5.1.9 水翼艇在波浪中运动可能出现的的典型运动方式 (48)5.2 滑行艇 (49)5.2.1 主要性能特点 (49)5.2.2 槽道型滑行艇 (49)5.2.3 槽道水翼滑行艇工作原理 (49)5.2.4 滑行艇纵向运动稳定条件 (49)5.2.5 滑行艇的主尺度对性能的影响 (50)6 表面效应船 (52)6.1 气垫船 (52)6.1.1 概述 (52)6.1.2 全浮式两栖型气垫船 (53)6.1.3 全浮式两栖型气垫船的特点 (53)6.1.4 侧壁式气垫船 (54)6.1.5 侧壁式气垫船的特点 (54)6.1.6 中国气垫船的发展 (55)6.2 地效翼船 (55)6.2.1 什么是地效翼船 (55)6.2.2 地效翼船类型 (56)6.2.3 地效翼船的航速 (56)6.2.4 载重量 (56)6.2.5 适航能力强 (56)6.2.6 安全系数高 (57)6.2.7 操纵性能好 (57)6.2.8 经济效益高 (57)6.2.9 地效翼船与普通飞机的区别 (57)6.2.10 中国地效翼船 (58)6.2.11 地效应船的主要应用方向 (58)1跨越学习课程的门槛1.1船舶快速性漫谈1.1.1“高性能船舶理论”课程在专业体系中的定位我与大家一样也是船舶工程系船体专业的毕业生,毕业于华中工学院。
高性能船舶的定义
高性能船舶的定义
高性能船舶是为突破常规船舶性能和适应特殊环境要求而开发的，具有某些特殊性能的船舶。
它们具有高航速、浅吃水、耐波性、两栖性，或兼而有之。
这些船舶多为短程高速小型船舶，主要用作内河和沿海客运、交通、观光、游览和救生等。
按作用原理和特性，主要分为气垫船、水翼船、滑行艇、高速单体船、双体船、冲翼艇、飞翼艇等，其中气垫船又分为全垫升式和侧壁式，它们与冲翼艇和飞翼艇同为空气静(动)力支撑船;水翼船又分为割划式水翼船和全浸式水翼船，它们与滑行艇同为水动力支撑;双体船又分为高速双体船和小水线面双体船，它们与单体高速船同为水静力支撑。
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高性能船
高性能船舶------排水式高性能船舶浅谈高性能船是舰船中排水量相对较小而综合性能突出的船舶，从技术内涵来看，高性能船舶是指应用了某一或者几个流体力学支撑原理、航速高于常规船，而其综合航行性能优于常规船的船舶。
其优越的性能主要体现在：快速性、耐波性、操纵性、两栖性、浅吃水性、舒适性、极小物理场等，其中高速性能和优良的耐波性是高性能船的主要关注点，同时也是高性能船有别于其他常规船型的主要特点。
而高性能船舶中，排水式的高性能船主要是指体积傅汝德数在1.0和3.0之间，此时随着航速的提高，航态较静浮状态有明显的变化，船艏上抬较大，船尾下沉明显，整体船体呈现明显的尾倾现象。
在这种状态下，船体的流体动力较正常船舶的排水状态有明显地增大，在艇体垂向支持力中，升力L（公式：）所占的比重加大，而排水体积较正常的船舶静浮时排水体积小，是属于在传统排水型船舶与高性能滑行船舶之间的过渡型船舶，称为高性能排水式船舶。
目前高性能排水式船主要有高速深V船、高速圆舭型快艇、高速双体船、SWATH （小水线面双体船）、WPC（高速穿浪双体船）、和高速多体船等。
高性能排水式的船相比非排水式的高性能船舶（滑行艇、水翼艇、掠海地效应船、气垫船等）在发展上相对滞后，船型的提出也较非排水式的较晚，大约在上世纪七八十年代才陆续从新概念提出到实用发展的阶段过程，还有一个特点就是目前世界现有的排水式高性能船舶实船比非排水式的要少很多，船型的优化、减摇装置的发展、理论的进一步完善都处于发展当中，同时尽管发展的相对较晚，但是发展速度有目共睹，其中高速穿浪双体船的概念仅仅刚提出，在随后的十年当中发展迅猛，澳大利亚等国已把相对成熟的WPC技术应用到了大型船舶当中。
排水式高性能船舶发展之所以如此之快，受人瞩目是有其突出的几个特点的。
这些高性能船舶各具特色，各有优缺点。
如高速单体船的优点是船型、布置、建造等简单方便，在中速时有较高的升阻比，但缺点是在波浪中砰击大，垂向加速度高，稳性差，高速时升阻比小，甲板面积小等。
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船舶运输虽然有运输量大、通航能力大和经济性好的特点，但常规船舶航速太低，且在波浪上航行时，不论是人员的舒适性还是船的运行使用均受到较大制约，不能适应现代水运事业的要求。当今世界经济格局发生了深刻的变化，世界贸易货物组成也发生了变化。二三十年前不发达国家输出原材料，发达国家加工后输出成品。为了降低运费，数量很大、价格低廉的原材料只能用船舶运输，只有少量价格高昂的产品才由飞机运输。从今天和将来预计的来看，欠发达国家将就地利用原材料加工制造产品，而发达国家输出资金和技术，输入的是半成品或成品。这将导致海上运输货物结构的变化，从而迫切需求运输速度快而价格介于海上常规船舶运输与飞机运输之间的运输工具，以适应货物结构的变化。这就是水运高速化的强烈呼声，也是推进高性能船发展的原动力。
为什么高性能船会进入这般百花争艳、百鸟争鸣的境界呢?
社会实践的需求是最大的原动力，科学技术的飞跃发展提供了实现的可能。此时再回顾一下造船的历史颇耐人寻味。“刳木为舟，剡木为楫’’是最原始的水运工具。史书记载武王伐纣时姜尚率47艘筏船运送4万余士兵从孟津横渡黄河灭商，反映了当年军事行动的需要和当时技术水平的结合。人们学会了利用风力驾船后，始有郑和率庞大船队下西洋，哥伦布发现新大陆，麦哲伦环游世界，凡此种种，为航海事业创立了伟绩丰功。18世纪出现了铁质船体，随后蒸汽机的应用和螺旋桨的发明更促使船舶事业产生了新的飞跃，20世纪的造船业绩是人类技术发展史上的骄傲。
(5)复合型高性能船
将上述两种(或多种)流体力学支承原理加以复合而形成的新型高性能船，它兼有原型之长，而无原型之短，如水翼双体船、水翼潜体船、气垫双体船等。
各种高性能船由于采用的流体力学支承原理不同而具有不同的特点。例如地效翼船的超高速，全垫升气垫船和地效翼船的两栖性，自控深浸水翼船和小水线面双体船的优良耐波性，等等。正因为如此，各种高性能船也有各自的不足之处，在进行方案设计时必须对航行水域环境、使用要求、技术现状等关键问题进行综合权衡和全面考虑，实事求是、扬长避短地选择最合适的船型。从这个角度讲，将两种或多种船型原理杂交而成的复合型高性能船，博采了各家之长，克服了各家之短，是近代高性能船的发展方向，是21世纪极有希望的新船型。
现在已经没有必要再强调船舶运输的重要性了，因为它对人类文明发展的作用是不言而喻的。海洋占全球面积的71％，现代世界贸易的货物量85％是靠海上运输的，世界各大城市60％位于海岸边上或距海50km以内，世界人口约三分之二居住在沿海80kin以内，内陆城市大部分在大河两岸。水运的载重量之大是其他运输方式所无法比拟的，海运航道的通过能力极大，即使是内河通过能力也是非常惊人的，一条多瑙河相当于19条铁路，一条莱茵河相当于0条铁路。海上运输燃料省，以平均每吨货物运输1km所消耗的燃料折合标准煤计，船舶运输为2kg，火车为12kg，汽车为40kg，航空为800kg。水路运输的成本显著低于其他运输方式，美国内河运费约为铁路运输的四分之一、公路运费的十五分之一，海运运费比内河的更低。水运建设投资比铁路、公路、航空低，天然航道不占土地。海洋除交通运输外，还具有更重要的意义，辽阔的海洋有丰富的资源，包括渔业的生物资源、化学资源、矿物资源等，人们正日益重视海洋资源的开发和利用。综上所述，海洋对我们有着极其重要的政治、经济、军事意义，船舶则是维护国家主权、海洋权益、发展经济必不可少的工具。
高性能船的发展，不仅取决于先进的船型，而且依赖于轻型大功率发动机、高效的推进方式、灵巧可靠的运动控制系统、轻质高强度新材料和完善配套的设备装置等。这些在半个世纪以来都日趋成熟，是高性能船诞生和发展的技术保证。
三、高性能船的分类
高性能船的分类方法有两种：一是按照船的流体力学支承原理来划分，可以分为水浮力型、水动升力型、气垫压力型、空气动升力型和复合型等五类高性能船；二是按照船身布局来划分，可以分为单体船、双体船和多体船等三类高性能船。现按照第一种分类方法，对各类高性能船作一概括。
(1)水浮力型高性能船
这种高性能船虽与常规排水量船相似，利用水的浮力支承船的重量，但为减少水的阻力和波浪的干扰，其船体形状(因而浮力分布)不同于甚至大大不同于常规船。属于这种高性能船的有圆舭型船、深V型船、高速双体船、穿浪双体船和小水线面双体船等。
(2)水动升力型高性能船
利用高速运动的滑行面或水翼所产生的水动升力支承船的重量，其优点是升阻比高。滑行艇和水翼船就是这种类型的船。
(3)气垫压力型高性能船
依靠船底下封闭气垫的静压力，把船体抬离水面以减少水的阻力。这种高性能船称为气垫船，主要分全垫升气垫船和侧壁式气垫船两种。
(4)空气动升力型高性能船
这种高性能船就是地效翼船，它凭借其翼化船身贴近水面高速运动时产生的水面效应，获得很高的气动力升阻比，能作超高速贴水(但不触水)航行。
二、高性能船的分类
数千年来，船舶虽然有了很大的发展，但一直离不开阿基米德原理，始终依赖静浮力支承船重。水的密度是空气的800倍，在同样情况下阻力也将是空气中的800倍。而且船在水气界面上航行，会兴起波浪，这一由兴波而引起的阻力一般与航速的6次方成正比，因此提高船舶的航速确有难度。然而在需求原动力的牵引下，同时在船舶相关科学技术进展的激励下，经过人们的不断探索，提高航速的努力终于有了突破性进展，高性能船的应运而生便是其主要标志。