小水线面双体船(SWATH)水动力设计文献综述
2020-04-23 19:55:03
一:小水线面双体船概况
海洋面积占据地球表面面积约70%,其中蕴含着丰富的海洋资源,而当前,中国经济已经发展成为高度依赖海洋的外向型经济,对海洋资源,空间的依赖程度大幅提升,中共十八大报告提出,提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国。合理开发利用海洋中丰富的资源,成为当代科学家和海洋工作者的重要课题。在近几十年来,由于国家海洋的战略需求,我国的船舶行业得到了飞速的发展,而小水线面双体船也作为一种新的高性能船舶得到重视。
小水线面双体船是近40年来才开发的一种高性能船,又称为SWATH船,其概念产生的原因是通过减小船舶的水线面面积来减小船舶航行时的兴波阻力,使波浪对船舶的干扰作用减弱,从而减小波浪扰动力矩,提高船舶的耐波性能。小水线面双体船由一个水上箱体和两个片体组成,箱体提供全部的使用空间和较大的甲板面积,外形一般为长方形,内部设置舱室,顶部提供宽阔的甲板使用面积,可以根据需要布置各种设备,物品等,而片体提供全部的浮力,片体又可分为支柱部分和下潜体两部分,支柱部分连接箱体和下潜体,并且与水面接触,其横截面呈流线型,下潜体没入水中,装有推进器和推进器传动机构,稳定鳍等装置,并且提供大部分浮力。
小水线面双体船相对于普通的船舶有许多优点:1高速时的阻力性能好。虽然相同排水量下小水线面双体船因其水下船体表面积大使得其摩擦阻力比常规单体船大,但因其水线面面积小,使得其航行时的兴波阻力要比常规单体船的兴波阻力小,而高速航行时兴波阻力占主要成分,因此小水线面双体船的总阻力在高速航行时要比常规单体船时小。
2耐波性好。由于小水线面双体船的水线面积小,且其大部分的排水体积位于远离水面的下潜体,使得其波浪的扰动力矩减小,所以,相比于普通单体船,小水线面双体船在波浪中的运动幅度和加速度大大减小,并且其摇荡周期较长,有利于避开谐振,降低在波浪中的动力响应。
3推进效率高。这主要有两个原因:第一,由于下潜体形状规则,螺旋桨奖盘面的伴流丰满而均匀。第二,螺旋桨轴线沉深较大,远离水面,可以采用大直径的螺旋桨。
4箱体具有宽阔的甲板面积,有利于总体布置。
5航向稳定性好。这是由于小水线面双体船有两个窄而长的片体使得其在任意速度范围内都有较好的航向稳定性。
6静稳性好。由于小水线面双体船两个片体间距较大,其水线面惯性矩也较大,具有良好的静稳性,并且它有两套主,辅机装置,增加了航行时的可靠性。
由于小水线面双体船具有优良的耐波性,其在较高的海况环境下也能够平稳地航行,据数据显示,日本三井造船公司研制的小水线面双体船“海鸥号”从1981年8月到1982年2约期间,游客中因船摇摆而晕船者仅占旅客总数2%,而且箱体上宽阔的甲板面积可以为乘客布置出舒适的乘坐环境。因而建造小水线面双体大型客轮或者豪华游艇存在较大的市场潜力。