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开题报告

船舶与海洋工程

片列四体船大倾角稳性计算

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

在很久以前，印度尼西亚人为了提高独木舟的稳性，曾在独木舟的两侧各安装一

个小型的舷外浮体，这两个浮体通过两根横向布置的竹竿和中间的独木舟连在一起，

这就是多体船的雏形。在小型风帆船中，多体船概念已应用多年。

由单体船发展，将船体改设计成两个关联的细长片体降低了兴波阻力获得较高的

航速，于是有了高速双体船的船型概念该型船较适用,于沿海高速客运不太适应内河航

道，因其生成的尾浪大需要的回旋半径大易掀翻其周围的小船。为提高船舶的耐波性

能，为取得更高的航速，澳大利亚新南威尔士大学的学者于20世纪末开发了一种超细

长双体船其两个片体各长35米，宽仅1米（单体船船体的长宽比一般不超过10），长度

排水量系数约为11.2（即整个船体的长度值除以排水体积的立方根值之数，该数显示

船体的肥瘦程度）用335千瓦功率的柴油机2台推动61吨排水量的船，航速达到23海里/

小时，快速性能极佳，开发成功后不久，有6艘此型船下水。

1998年8月，英国国防部(MOD)与沃斯伯·桑尼克罗夫(VosperThornycroft)公司签

订合同，设计和建造一艘长约100米，宽20米，排水量为1000t~1300t，主机功率5MW，

最大行组22kn的三体船。该船1999年开工，2000年8月交船并命名为“RVTriton”(研

究船“海神”号)，见图。建成后至2002年9月的两年时间里完成了实船的各种性能和

船体结构强度方面的航行实验，以及海上补给与舰载直升机的起飞与着陆试验。现代

高速三体船设计不仅是为了提高船舶的稳性，三体船还具有其他的许多优点，如：宽

敞的露天甲板、能降低高速航行时的兴波阻力、耐波性能好等。

在改善船舶航行性能的同时，新的船型不断出现，如为了提高其他性能，在小水

线面船的基础上派生了四体船；在三体船的基础上，又派生出五体船等。

DanielTollet最早提出了四体船设计概念，并于1990在法国主持建造了第一艘四

体船“Alexander”号。它长17.5m，重13.5吨，由四个300马力的发动机推进，航速达

到了60节。“Alexander”号在法国地中海沿岸航行了五年，运载了大量的旅客。

20世纪90年代，人们进行了对各种尺寸四体船的设计。法国的大型钢铁企业

SOLLAC看到了高强度钢质大型四体船的市场，于是赞助122~175m长的四体货船的设计

工作。26m长的四体货船“Roxelane”号在法国建成，并在加勒比海的马提尼克成功试

航。它的设计航速只有30节。美国的营造商在诺福克的MoonEngineering公司订购了另

外一艘26m长时速高达50节的铝质四体渡船。

“Alexander”号四体船设计概念是在常规双体船的基础上，进一步提高船舶的快

速性，扩大甲板面积和增大船舶的吨位，使之向大尺度船舶发展。由于片体形状为瘦

长的窄楔型，并采用相互平行的并列布置形式，使四体船不仅在高速时具有较低的兴

波阻力，同时具有更好的横稳性。在相同的排水量的情况下，它的吃水可以做到比

单、双体船都要浅，适合于浅水道航行；同时尾流很小。此外，与双体船相比，四体

船的抗沉性与破舱稳性都能得到进一步的提高。在推进方面，对于平行孤立的4个片

体，螺旋桨能够获得均匀的水流，提高了螺旋桨的工作效率。这种形式的四体船，不

适合在较低速度航行，因为低速时兴波阻力占总阻力的比重不大，主要为摩擦阻力。

显而易见，四体船的湿面积较大，而且四个片体彼此排列较紧密，会阻碍水流和气流

畅通，而且无论对于粘性阻力还是对于性波阻力都必然存在强烈的不利干扰，从而增

加阻力。

在布置方面，由于片体内的空间狭小，很难布置足够功率的主机，因此限制了四

体船航速的提高与优势的发挥。向大型化发展的并列四体船将是必然的趋势。

1998年，美国海军开发建造了一艘用于海上巡逻的新型小水线面高速四体船，命

名为“海飞削”号（SEASLICE）。在纵、横两个方向上，它的片体采用错位布局并通过

四个支柱支撑上平台，构成小水线面四体多功能公务艇。