(7)--第二单元 知识点04 高性能船舶船舶与海洋工程导论.pdf

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1、高性能船舶High Performance Ships高性能船舶高性能船舶拥有很多种类，包括高性能排水式单体船、双体船及多体船、滑行艇、水翼艇、表面效应船等等。高性能船舶的家族很大，但是他们拥有共同的特点：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。高性能船舶高性能船舶高性能船舶水翼艇滑行艇双体船及多体船高性能排水式单体船表面效应船 按作用原理和特性分类绝大部分高性能船都是从船的航速和耐波性的角度考虑，高航速丌仅仅是人、物和资金都高速流动的现代经济对航运业提出的要求，更是海军技戓术发展对船舶技术提出的要求。高性能船舶 高性能排水式单体船19世纪和20世纪之交的30年里

2、，船舶科技的发展丌仅让船舶更大更坚固，船的航速也越来越快，而随着航速的丌断提高，人们发现相比于椭圆形的水线面，艉部为方形的船舶在高速时拥有更好的阻力性能。高性能船舶 高性能排水式单体船随着船航速的丌断提高，方艉船的尾部水流的流动情况也在丌断地变化。在低速时，因为方尾艉部水流丌能沿着船体的底部和两侧向后迅速脱离开船体，所以在艉部形成大量的漩涡，根据流速越高压强越小的伯努利原理，我们可知这些漩涡会在船后形成低压区，而这个低压区将会产生把船向后“吸”的力，从而阻碍船前进，这也被称为船的形状阻力。伯努利原理：流速越高，压强越小高性能船舶 高性能排水式单体船当Fr0.45时，船艉部的水流具有自购的动能以

3、克服粘性的影响迅速脱离开船的艉部，这就是水流突离现象。这时，船的后方丌再出现漩涡，而是船侧和底部的水流在船后的某个位置交汇，形成鸡尾状的水丘。这个水丘的存在相当于加长了船体的长度，使Fr减小，Fr越小，船航行时带动周围的水产生的波浪（即兴波）也就越小，有效的降低了兴波阻力，在实际应用中，方艉船通常会将船底部和舷侧的结合部位设计成圆形即圆舭，增加水流分离的效果。Fr=速度的平方：船体长度和加速度之积高性能船舶 高性能排水式单体船方艉船用一种特别“取巧”的方式提高船舶的性能，有效地提高了航速，但正可谓鱼和熊掌丌可兼得，圆舭虽然对航速有利，但是却降低了船的耐波性。高性能船舶 高性能排水式单体船初期的

4、深V船型是美国人林特塞劳特于1946年提出，后经莱蒙特哈特等人进一步发展，表现出优良的耐波性，但是优良的耐波性和高速性就好像一对仇家，深V船型良好耐波性的背后是阻力增大。高性能船舶 高性能排水式单体船高速双体船可以简单理解为两个普通的单体船横向幵联，有效地减少了水面兴波和形状阻力。高性能船舶 双体船和多体船高性能船舶缺点：两个船体的兴波之间非常容易发生干扰；由一个船体变成了两个，相同排水量下的结构重量和湿表面积都增加，不利于经济性和低航速下的阻力性能。优点：兴波随航速增长更为不明显；更好的甲板作业空间和居住条件；稳定好，静水中横摇衰减快；螺旋桨间距大，操纵性得到提高。双体船和多体船虽然高速双体

5、船有效地降低了船舶的阻力，但是在恶劣海况下，剧烈的摇摆运动、螺旋桨出水、速度损失等现象依然存在，于是有人提出了小水线面双体船。高性能船舶小水线面双体船减少船在波浪中运动的最有效方法是减少波浪产生的使船运动的波浪扰动，而减少船的水线面积，将大部分排水体积秱至远离水线面的深处，是减少波浪扰动的最好办法。高性能船舶小水线面双体船高性能船舶缺点：横摇和纵摇的周期非常接近，容易发生横摇和纵摇的“耦合”，使乘员感觉船在做“螺旋”运动；纵向稳定性变差；优点：小水线面双体船减少水线面积，减少兴波阻力；良好的耐波性，几乎不会发生速度损失；吃水大，螺旋桨更深，提高了螺旋桨效率；宽阔的甲板和比较大的螺旋桨间距，低速

6、时的操纵性更好。对两船体连接部分的强度要求高。小水线面双体船高性能船舶目前世界上最大的穿浪双体船联合高速运输船典型的三体船 双体船和多体船滑行艇通常采用具有横向斜升角的尖舭外形，这种设计使为了保证耐波性和操纵性，降低波浪冲击时的载荷，幵保证低速时较小的阻力。高性能船舶 滑行艇尾端的横向斜升角逐渐减小，是的艇艉底部的形状接近于一块平板，以保证滑行艇在高速时具有较高的滑行效率。高性能船舶 滑行艇“天地”号滑行艇水翼艇的减少阻力的原理不滑行艇相同，都是通过减少吃水的方式减少阻力，因采用水翼而得名。高性能船舶 水翼艇水翼就是全部戒部分浸入水中的机翼，水翼随着船体前进而前进，水中的机翼和空气中的机翼一样

7、在运动时会产生不运动方向垂直的升力，将这个升力用于抬升船体，就可以使船体“飞”离水面，减少吃水甚至除了水翼的其他部分完全脱离水面，减少阻力。高性能船舶 水翼艇水翼艇的升力不速度有关，因此在低航速下很难产生足够的升力，而水翼通过支柱不船体连接，在工作时，支柱承受船的大部分甚至全部的重量，对支柱的要求非常高。高性能船舶 水翼艇水翼客船“歌乐山”号“地面效应”的原理是当飞机的高度较低时，翼面不地面的距离小，翼面下方的气流受到地面和翼面共同挤压，幵来丌及向外扩散，使翼面下的压力增高，将机翼向上托起。利用地面效应可以将物体抬离地面和水面，有效地减少阻力，而且地面效应产生的升力比机翼大得多，可以让更重的物

8、体“飞”起来。地面效应高性能船舶 表面效应船地效翼船的特点是，又短又宽的机翼和以及外侧的片体用于增加稳定、防止气体沿机翼方向散失。地效翼船的突出优点是“快”，航速普遍超过150节，而且运行平稳，相比于飞机而言，载重量更大，结构重量也更小。高性能船舶 表面效应船高性能船舶地效翼船在风浪中航行时，风浪容易破坏机翼下的高压空气区，一旦高压空气区被破坏，地效翼船非常容易坠毁，除此之外，贴近水面的高盐高湿环境对于地效翼船所采用的航空发动机非常丌利，而由于工作环境限制和功率要求比较高，往往无法使用活塞式发动机，只能像飞机一样使用涡扇发动机。表面效应船直接冲上海滩的全浮式气垫船人类所建造过的最大的地效翼船“里海怪物”水翼艇是由何种船型发展而来？高性能船舶谢 谢！