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机械化工科技风2019年10月DO#10.19392/k>1671-7341.201928133高性能小水线面双体船的船型设计及优化张旭杰杜友威!张栋楠青岛黄海学院智能制造学院山东青岛266427摘要：小水线面双体船具有推进效率高、耐波性能好、高速航行时阻力小等优点，本文将针对小水线面双体船在波浪中的阻力性能特点进行分析，并根据片体支柱距离的变化设计出优化方案，利用MAXSURF仿真模拟验证设计方案，得到不同支柱间距t 时的兴波阻力系数变化规律,并分析其优化的合理性与实用性。
关键词:小水线面双体船；减阻优化;船型设计ShipDesign and Optimization of High Performance SWATHZhang Xujiz Du Youwei Zhang DongnanQingdao Huanghai University ShandongQingdao266427Abstract:Small waterplane catamaran has the advantages of high propulsion efficiency,good wave resistancc and low resistancc during high-speed navigation.This paper will analyze the resistancc performancc chaocteOstics of small waterplane catamaran in the wave,and ac-ccrding ta the distancc of the strut pilar.The change design is designed ta optimiee the design scheme by using MAXSURF simulation ta obtain the veriation law of the wave-making resistancc coefficient when the distancc between dOferent卩：100is t,and analyee the otionality and peacaicabiaiazooaheopaimieaaion.Key word：SWATH；deg reduction optimization；ship-form design小水线面双体船(small waterplane aree twin-hull ship,简称为SWATH)，又称半潜式双体船，是一种重要的高性能船型，具有推进效率高、耐波性能好、高速航行时阻力小、操作灵活、生存性高等优点⑴⑵#过去人们想尽方法要制造一种具备良好的耐波性能使其满足在恶劣海况下行驶的条件，同时又不能够超出尺度使得建造运营维护成本超额的船舶。
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。
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。
双体船定义具有两个相互平行的船体，其上部用强力构架联成一个整体的船。
英文名称：catamaran;twin hull ship双体船简介双体船顾名思义，人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。
双体船是指主船体由两个独立的船体联成为一个整体的船。
双体船的每个单体称为片体，连接两个片体的强力构架称为连接桥。
在同等排水量下，双体船的有效甲板面积比单体船大50%～60%左右。
反之，相同的甲板面积，双体船的长度可比单体船短25%～30%。
因整个船宽较大，故稳性好、操纵灵活。
如两个片体设计、布置得当，还可城小兴波和兴波阻力。
但双体船结构较复杂；机舱分成2个，增加操作管理上的困难。
其纵摇和垂荡大于同等长度的单体船，横摇周期又短，故横摇加速度较大。
当横摇周期与纵摇周期相近时易生螺旋运动，极易引起晕船。
通常仅在内河或沿海作短途的客船、渡船、甲板货船、浮油回收船、炸礁船、火箭发射船等有采用双体船型的。
典型的高速双体船由两个瘦长的单体船（称为片体）组成，上部用甲板桥连接，体内设置动力装置、电站等设备，甲板桥上部安置上层建筑，内设客舱、生活设施等。
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。
人类最早使用双体船是由于发现将两艘船横向连接在一起，可以从内河到海上航行而不容易翻船，早期曾将这种方法用在帆船上，建造了双体帆船，这种帆船在海上可以承受较大的风浪。
在此基础上，人们又发现双体船与同样吨位的单体船相比，具有更大的甲板面积和舱容，因此而被用于货船。
20世纪60年代后，随着海上高速客运的迅速发展，高速双体船由于有宽大的甲板面积、空间和便于豪华装饰而被普遍看好，成为近几十年来高性能船中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种。
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)。
【视频】盘点高性能船舶点击上方蓝色小字“宁波海事”关注我们致力于提供更高效的海事服务；更便捷的沟通渠道；更专业的航运、海事资讯。
微信公共平台帐号：nbmsa01小编穿浪双体船、多体船、气垫船、水翼艇、滑行艇、地效翼船...听着名字就很酷炫有木有？！作为华丽丽的高性能船舶，它们不仅名字亮，更重要有实力。
超赞的高性能船舶穿浪双体船高速穿浪双体船是在继承传统型双体船的基础上加以改进，同时又吸收了小水线面双体船耐波性能良好的优点以及当今世界上一些优秀科技成果而产生出来的一种优良的高性能船。
20世纪80年代首先由澳大利亚的赫可斯和克里福得提出。
穿浪双体船保留了小水线面双体船的低阻、高耐波性及常规双体船甲板宽敞的优点，同时融汇了深V船型的特点，克服了小水线面双体船片体无储备浮力、空间狭小和要求复杂的航态控制系统和传动系统等缺点，也克服了常规双体船连接桥离水高度小，片体干舷高储备浮力过大，对波浪影响敏感，易于出现“螺旋状”摇摆等缺点。
高速穿浪双体船特点：1.常规双体船的片体宽度是船宽的30～35% , 而穿浪型更小, 为15～ 20% , 这更利于船的高速。
2.穿浪型有两个更狭长的片体, 两个浮体采用前后变化的深V 型, 近乎超细长的线型。
船首尖削, 使浮体的储备浮力沿船长有较合理的分布, 以减少船体对波浪运动的响应, 使船在波浪中航行时, 能平滑地切入浪中, 使浮体基本上沿着波浪的中线穿越航行, 因而船体的横摇、垂荡和纵摇都大大小于常规双体船。
3.穿浪型除了两个片体的尖细穿浪船首外,在船首25% 左右的船长范围内生成一个完整的中央船首, 这使得在恶劣海况下, 特别是在较大的随浪情况下, 不会导致船体产生埋首现象, 缓解波浪的砰击并托起船首, 减缓摇摆。
4.高速穿浪双体船是一种集优良的耐波性、快速性、稳性和回转性等各种航海性能于一身的高性能船型。
其优良的航行性能使其具有重要的经济意义和长远的战略意义。
超赞的高性能船舶多体船印度尼西亚人为了提高独木舟的稳性，把两个浮体安装在独木舟两侧，这是三体船的雏形。
双体船简介双体船是船舶的一种，就是把两个船体横向以甲板固定在一起。
有时也会把三个船体一起串联,称为三体船。
双体船的英文叫Catamaran，此词源自泰米尔文。
双体船设计虽然是一种相对较新的设计，常见于竞技及娱乐用的船只设计；但其实在太平洋上的波利尼西亚，双体船的使用己经历了数个世纪。
人类最早使用双体船是由于发现将两艘船横向连接在一起，可以从内河到海上航行而不容易翻船，早期曾将这种方法用在帆船上，建造了双体帆船，这种帆船在海上可以承受较大的风浪。
在此基础上，人们又发现双体船与同样吨位的单体船相比，具有更大的甲板面积和舱容，因此而被用于货船。
20世纪60年代后，随着海上高速客运的迅速发展，高速双体船由于有宽大的甲板面积、空间和便于豪华装饰而被普遍看好，成为近几十年来高性能船中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种。
典型的高速双体船由两个瘦长的单体船（称为片体）组成，上部用甲板桥连接，体内设置动力装置、电站等设备，甲板桥上部安置上层建筑，内设客舱、生活设施等。
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。
与同吨位的单体船相比，双体船的总宽度较大，因而往往有更大的甲板面积和舱室容积，尤其适合于装载那些体积很大而重量不大的低密度货物，可以具有较高的运输效率。
将单一船体分成两个，可以使每个船体更瘦长，从而有可能减小船的兴波阻力，尤其在高速时，兴波阻力有较大幅度的降低。
以前的双体船多为双体风帆，现在多为动力双体船。
双体风帆和单体风帆相比，双体风帆的速度较高。
基本上，多体船比单体的速度较高，原因是：双体船每个船身的横切面比单体薄，水阻较少；双体船的龙骨无需配重，因此较轻；双体船的整体舰寛较阔，因此较为稳定，亦可张更多的帆；因为双体船较为稳定，故此大风时较大机会保持垂直。
双体船是由两个并排的船体组成的船舶，船体之间用横梁或甲板连接。
双体船的稳定性好，速度快，操纵性好，油耗低，因此被广泛用于客运、货运、军事等领域。
双体船的原理是利用了浮力原理。
浮力是物体在流体中受到的向上推力，大小等于物体排开流体的重量。
双体船的两个船体之间有较大的间距，因此它们排开的水的重量也较大。
这使得双体船的浮力很大，从而保证了它的稳定性。
双体船的速度快也是得益于它的浮力。
由于双体船的浮力很大，因此它在水中受到的阻力也较小。
这使得它能够以较快的速度航行。
双体船的操纵性好也是得益于它的浮力。
由于双体船的浮力很大，因此它在水中受到的惯性也较大。
这使得它能够快速地改变航向和速度。
双体船的油耗低也是得益于它的浮力。
由于双体船的浮力很大，因此它在水中受到的阻力也较小。
这使得它能够以较低的油耗航行。
双体船是一种非常有潜力的船舶类型。
它具有稳定性好、速度快、操纵性好、油耗低等优点，因此被广泛用于客运、货运、军事等领域。
随着科技的进步，双体船的性能还将进一步提高，它的应用范围也将更加广泛。
除了上述优点外，双体船还具有以下优点：1. 甲板面积大，可用于停放车辆、货物等。
2. 吃水浅，可进入浅水区域。
3. 适航性好，可在恶劣海况下航行。
4. 造价低，维护成本低。
双体船的缺点：1. 横摇幅度大，舒适性差。
2. 阻力大，速度较慢。
3. 稳定性差，容易发生倾覆。
虽然双体船有以上缺点，但它的优点远远大于缺点。
因此，双体船仍然是一种非常有潜力的船舶类型。
