小水線面雙體船方案設計及穩(wěn)性研究.pdf

1、小水線面雙體（Small Water-Plane-Area Twin Hull，SWATH）船的設想產生于20世紀初期。1905年，美國的船舶工程師Nelson運用“兩個潛體”的思想設計成第一艘小水線面雙體船。1932年，F(xiàn)aust隨后也提出了小水線面雙體船概念的初步設想，經過不斷完善，形成了現(xiàn)在完整的船型概念。 小水線面雙體船概念的提出為研究與解決日益復雜的航行海況要求開拓了新思路，這種船型兼容了潛艇、水翼艇和雙體船的許多優(yōu)點

2、又克服了這些船相應的缺陷。該船型以其適航性優(yōu)良、穩(wěn)性良好、甲板面積大、易于平行停靠碼頭等諸多優(yōu)勢，日益引起國際造船界的濃厚興趣，成為綜合性能比較優(yōu)秀的新船型。 中國從事船舶技術開發(fā)的技術人員經過三個五年計劃的技術攻關，已全面掌握了小水線面船技術，取得了具有世界先進水平的科研成果，形成了一套完整的“小水線面船工程技術系統(tǒng)”。論文就是在此背景下，依托上海交通大學海洋工程國家重點實驗室的項目—“雙體小水線面水翼復合型高速船（HYSWA

3、TH）船型研究”，結合國內外小水線面雙體船的最新研究進展，對一小水線面雙體船的方案設計、穩(wěn)性性能、縱向運動穩(wěn)定性和結構設計進行分析和研究： 1）小水線面雙體船的方案設計 根據(jù)總布置、結構、操作管理、建造等各方面的要求，結合國內外研究開發(fā)成功的小水線面雙體船船型特點，提出了小水線面雙體船的方案，并依次開展了主體尺度要素確定、主體和支柱型線設計及光順、主體尺度和布局要素確定、總布置設計、重量重心估算等工作，并考慮其營運過程中

4、的具體特點，進行了艙室劃分，為后續(xù)的性能和結構研究提供一個明確的研究對象。 本文利用船舶設計中通常采用的母型法，并根據(jù)一些統(tǒng)計資料總結出一套適用于小水線面雙體船型的空船重量在初步設計中的估算方法，通過對國內外設計制造的多艘小水線面雙體船的主體要素及其線型、總布置、推進方式等各方面的特征進行統(tǒng)計分析，確定出該小水線面雙體船的主體主尺度和船型參數(shù)以及相應的線型。 2） 小水線面雙體船的穩(wěn)性研究 本文在對小水線面雙體船

5、進行穩(wěn)性研究時，將其分成完整穩(wěn)性和破損穩(wěn)性兩部分各自予以討論，并進行詳細分析。穩(wěn)性計算采用HYDROMAX軟件進行，分別分析在完整狀態(tài)（未破艙）及一個艙室破損進水后的穩(wěn)性特點，最后根據(jù)中國船級社（CCS）、國際海事組織（IMO）、美國海軍的相關穩(wěn)性要求進行全船完整狀態(tài)下穩(wěn)性的校核。 3） 小水線面雙體船的縱向運動穩(wěn)定性研究 小水線面雙體船的水線面積與相當排水量的常規(guī)單體船或雙體船相比是很小的，其縱向靜復原力矩也很小，所以

6、它對于引起垂蕩和縱傾的外干擾力的抵抗能力較弱，縱向運動（縱搖、垂蕩運動）一般是不穩(wěn)定的。因此，當航速達到一定值之后，就必須研究它在縱向平面內的運動（簡稱為縱向運動）的穩(wěn)定性問題?；诖耍撐脑谛∷€面雙體船型的運動穩(wěn)定性方面，根據(jù)前人研究的結果，主要討論了以下幾個問題： （1）靜水中，小水線面雙體船型的縱向運動穩(wěn)定性 a. 縱向運動穩(wěn)定性特征方程及其求解； b. 縱向運動的三個特征參數(shù)； c. 對縱向運動

7、穩(wěn)定性進行了定量的計算。 （2）迎浪航行時，小水線面雙體船型的縱向運動穩(wěn)定性 a. 縱向運動特性； b. 縱向運動消減的最優(yōu)控制。 4） 小水線面雙體船的結構初步設計和分析 本文最后一部分對小水線面雙體船開展結構初步設計和分析。首先借鑒國外相關資料進行該船典型橫剖面結構型式設計，并按照中國船級社的相關規(guī)范初定出結構型式和材料。 對于小水線面雙體船這種新高速船型，結構初步設計應當充分借鑒國內