小水線面雙體船是指一種水線面積小，且由兩個潛水體和一個水上箱體，中間有兩個流線型支柱連接起來的船舶。該船型最大的特點(diǎn)是耐波性好，尤其是在高航速、高波浪時，這一特點(diǎn)更明顯。
簡述
小水線面雙體船，亦稱半潛雙體船。20世紀(jì)70年代為改善船的耐波性而研制成功的一種新船型。因其水線面積僅相當(dāng)于排水量相同的普通船只的1/4左右而得名。由水上平臺、水下浮體和穿過水面的支柱3部分組成。
小水線面雙體船的排水容積大部分深浸于水中，支柱的水線面積很小，可大大減小興波阻力，并使海浪的干擾作用明顯減弱，從而減少船在波浪中的搖蕩運(yùn)動和波浪拍擊，其耐渡性優(yōu)于普通船型和一般雙體船。同時具有雙體船的各項優(yōu)點(diǎn)，即甲板面積大；穩(wěn)性、操縱性、高速時的快速性均優(yōu)于普通船型。但其低速時的功率消耗較大，吃水較深，為保證其縱向運(yùn)動穩(wěn)定性需加裝自動控制水平鰭，增加了技術(shù)的復(fù)雜性和造價。
發(fā)展
早在19世紀(jì)就有人提出小水線面雙體船的設(shè)想，而世界上第一艘小水線面雙體船直到1973年才建成，即美國“卡瑪林諾”(Kaimalino)號海上靶場試驗保障船。船主要用于監(jiān)測火箭飛行軌道，打撈和回收返回地球的彈頭數(shù)據(jù)艙等。其使用經(jīng)驗表明，小水線面雙體船具有適應(yīng)惡劣海況的特點(diǎn)。20世紀(jì)70年代以后，小水線面雙體船在各國得到了迅速發(fā)展，使得各種類型和用途的小水線面雙體船紛紛問世。2001年4月，我國第一艘小水線面雙體船交付使用，該船為一型海關(guān)監(jiān)管船，主要用于珠江口執(zhí)行反走私任務(wù)。
1．世界各國發(fā)展小水線面雙體船的概況
世界上小水線面雙體船自20世紀(jì)80年代開始迅速發(fā)展，應(yīng)用繁多。按功能劃分，海上作業(yè)用得最多；交通客運(yùn)和油田服務(wù)次之；軍用靶場保障、水聲監(jiān)聽為第三；旅游娛樂為第四；其他用于試驗演示。
美國1983年建成的“海影”號，是隱身先進(jìn)技術(shù)演示船，顯示出小水線面雙體船在未來高性能船和水面艦艇發(fā)展中的重要地位；1991年建成的勝利號，是世界上首次成批建造的小水線面雙體船；1998年建成的“完美”號，排水量和拖帶水聲陣的能力都加大，耐波性更好，作為美海軍對核潛艇監(jiān)視的勤務(wù)保障船。在高速小水線面發(fā)展的過程中還出現(xiàn)了四支柱、四潛體小水線面船“SLICE”號。SLICE的基本設(shè)計目標(biāo)是在保持SWATH原有耐波性能的前提下減小阻力，提高航速。
日本、韓國等國在開發(fā)小水線面雙體船上的起步時間不同，水平也有差別。日本采取試制、試用、營運(yùn)，再開發(fā)、再推廣、再提高完善的技術(shù)路線。其普通海鷗2型高速客運(yùn)渡船基本上達(dá)到全海候運(yùn)營。從20世紀(jì)90年代起，日本還建造了水聲監(jiān)聽船，韓國建造了試驗保障船，英國建造了軍用交通艇，德國建造了水下系統(tǒng)研究試驗船，芬蘭建造了世界最大的萬噸級小水線面雙體豪華旅游船。
2．小水線面雙體船在我國的應(yīng)用
我國從20世紀(jì)70年代中期開始進(jìn)行了SWATH船型的研究，并先后由多人對其阻力、耐波性、縱向穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。中國船舶科學(xué)研究中心與大連理工大學(xué)借助其試驗環(huán)境，進(jìn)行了SWATH船型優(yōu)化與阻力性能研究、耐波性能以及縱向運(yùn)動穩(wěn)定性的研究，并進(jìn)行了大尺度船模試驗。中國艦船研究設(shè)計中心、中國船舶科學(xué)研究中心和中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院則開展了軍用與民用方案的設(shè)汁應(yīng)用設(shè)計研究。2004年，中國艦船研究設(shè)計中心與中國船舶科學(xué)研究中心聯(lián)合設(shè)計了1500t小水線面雙體工作船。該型船潛體為變截面，采用雙機(jī)、雙槳、雙舵、前后雙鰭，采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，是國內(nèi)首艘進(jìn)行電力推進(jìn)的小水線面雙體船。
構(gòu)造
小水線面雙體船的上船體（亦稱箱體）的建造材料一般為鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金或玻璃鋼。
由于不必過多地考慮阻力性能，上船體通常采取相對容易建造的簡單造型，外形一般呈長方形，內(nèi)部設(shè)置艙室，頂部為寬闊的甲板平臺，可根據(jù)不同的功能要求布置有效載荷這些載荷可以是各種設(shè)備、武備、艙室、直升機(jī)或集裝箱貨物等下潛體（又稱下船體）為兩個彼此平行而且相互對稱的流線型箱體結(jié)構(gòu)，尾部裝有推進(jìn)器．正常航行時這兩個下潛體沒入水中，小水線面雙體船的主要浮力由下潛體提供推進(jìn)器或推進(jìn)器傳動機(jī)構(gòu)、穩(wěn)定鰭的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及各種油水艙一般也都布置在下潛體內(nèi)，支柱體橫截面為流線型。它從下潛體向上穿過水面與上船體連接、將上船體與下潛體構(gòu)成了一個整體。支柱體也是上、下船體之間的聯(lián)系通道。
優(yōu)點(diǎn)
小水線面雙體船的主要優(yōu)點(diǎn)有：
(1)耐波性好。遠(yuǎn)離水表面的下潛體占小水線面雙體船排水量大部分，當(dāng)它在波浪中航行時，所受到的波浪擾動力比常規(guī)單體船和常規(guī)雙體船小很多。所以，小水線面雙體船的耐波性比同等排水量的單體船好，且橫搖周期長，經(jīng)實(shí)船驗證小水線面雙體船千噸級的橫搖周期與萬噸級的單體船相當(dāng)，橫向運(yùn)動小。另外，小水線面雙體船的幾何形狀變化調(diào)整空間大，這與單體船是不同的，設(shè)計人員可以通過改變下潛體的幾何形狀、重量分布等多種手段，調(diào)整小水線面雙體船的垂蕩、縱搖和橫搖運(yùn)動固有周期來避開海區(qū)中波浪出現(xiàn)頻率高的周期，從而降低其在海上的運(yùn)動響應(yīng)。
(2)推進(jìn)效率高。小水線面雙體船螺旋槳安裝在水下潛體尾部，螺旋槳工作區(qū)域伴流均勻，使得船身效率較高。另外，該狀態(tài)下螺旋槳浸深較大，螺旋槳直徑幾乎不受限，大直徑和低轉(zhuǎn)速螺旋槳的使用提高了推進(jìn)效率。
(3)寬大的甲板面積。小水線面雙體船其甲板面積比同等排水量的單體船要大很多，這有利于設(shè)計人員根據(jù)需要進(jìn)行總體布置優(yōu)化。
(4)操縱性好。小水線面雙體船的水下潛體與支柱相連的結(jié)構(gòu)形成，使得水下側(cè)面積大，有效保證了航向穩(wěn)定性。此外，小水線面雙體船一般為雙槳船，兩個橫向距離較遠(yuǎn)的螺旋槳正反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩較大，故回轉(zhuǎn)性較好。
(5)橫穩(wěn)性好。盡管小水線面雙體船支柱的水線面較小，但由于兩支柱體的間距大具有較大的復(fù)原力矩，故橫穩(wěn)性很好。
缺點(diǎn)
小水線面雙體船的主要缺點(diǎn)有：
(1)縱穩(wěn)性較差，單體船縱穩(wěn)心高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫穩(wěn)心高，而小水線面雙體船因支柱斷面小其縱傾恢復(fù)力矩僅為單體船的10%～20%。所以小水線面雙體船的縱穩(wěn)性也是必須考慮的一個因素。
(2)縱向穩(wěn)定性較差，小水線面雙體船在較高速度航行時，水動力引起的縱向埋首力矩Monk力矩與其縱向恢復(fù)力矩不能平衡，故極易產(chǎn)生縱向不穩(wěn)定，為此必須增加首尾鰭來平衡。
(3)小水線面雙體船的空船重量與同等排水量的單體船要大，裝載量相對減少。此外，由于水線面面積較小，較小的載荷變化(例如航行中燃油的消耗)會引起吃水的變化較大，這大大增加了技術(shù)復(fù)雜性和可靠性。
(4)濕面積大，摩擦阻力較大。小水線面雙體船的濕表面積與同等排水量的單體船相比增大80%左右。故小水線面雙體船低速航行時。由于摩擦阻力所占比例較大，其總阻力也較大。
(5)機(jī)器設(shè)備布置維護(hù)與檢修比較困難，主要是因為水下潛體與支柱體內(nèi)部空間狹小。小型的小水線面雙體船由于其下潛體容積小，難于布置主機(jī)，故將主機(jī)設(shè)于上船體內(nèi)，通過垂直傳動來驅(qū)動螺旋槳，這增加了技術(shù)復(fù)雜度。
參考資料 >