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双体船

双体船,是指在两个分离的水下船体上部用加强构架连接成一个整体的“船舶”。两个船体内各设一部主机和一个推进器。连接两个船体的强力构架称为连接桥,上设较多舱室。具有稳定性好、安全舒适和操纵灵活等优点,常用作中、小型客船和渡船,但结构复杂,摇摆周期短,中间体结构较弱。不宜远洋航行。有两个以上船体的船称多体船。 [1]

双体船顾名思义,人们一般把由两个单船体横向固联在一起而构成的船称为双体船。

人类最早使用双体船是由于发现将两艘船横向连接在一起,可以从内河到海上航行而不容易翻船,早期曾将这种方法用在帆船上,建造了双体帆船,这种帆船在海上可以承受较大的风浪。在此基础上,人们又发现双体船与同样吨位的单体船相比,具有更大的甲板面积和舱容,因此而被用于货船。20世纪60年代后,随着海上高速客运的迅速发展,高速双体船由于有宽大的甲板面积、空间和便于豪华装饰而被普遍看好,成为近几十年来高性能船中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种。

典型的高速双体船由两个瘦长的单体船(称为片体)组成,上部用甲板桥连接,体内设置动力装置、电站等设备,甲板桥上部安置上层建筑,内设客舱、生活设施等。高速双体船由于把单一船体分成两个片体,使每个片体更瘦长,从而减小了兴波阻力,使其具有较高的航速,其航速已普遍达到35-40节;由于双体船的宽度比单体船大得多,其稳定性明显优于单体船,且具有承受较大风浪的能力;双体船不仅具有良好的操纵性,而且还具有阻力峰不明显、装载量大等特点,因而被世界各国广泛应用于军用和民用船舶。

1 稳性好。为了追求快速性能,现代军舰基本都是细长的,长宽比7:1,甚至9:1。船倾斜后的回复力矩和水线面的惯性矩有关,简单来说细长的船体横摇时回复力矩小,很容易左右摇晃。但是双体船船体分为左右两个,横摇时回复力矩是同样排水量的单体船的若干倍。就好比一个扁担和一块木板扔在水面上,扁担能左右晃不停而木板很稳。稳定性对于舰船而言,当然是十分重要的。横摇的厉害,舰炮就打不准。除了舰炮之外,雷达,声纳等很多设备工作也要求船体平稳。

2 甲板开阔,方便布置。军舰上的东西多,雷达天线等等打架抢位置是很正常的,尤其是现在开始流行带直升机,还要挤地方放停机坪。双体船在这方面有明显优势,甲板面积比同排水量的单体船大出许多,船上设备的布置方便许多。

3 隐身性能好。主机排烟口是十分明显的红外辐射源,有隐身性要求的军舰要在烟囱上装隐蔽装置-价格不菲呢。双体船可以把排烟口放在连接桥下,利用两侧船体挡住红外辐射。

4 双体船的一个分支-小水线面双体船(swath)是一种不错的高速船型,最典型的是022导弹艇。

双体船的缺点:

1 船体自重高,排水量有瓶颈。海上无风三尺浪,单体船左右舷浮力都会有差异,双体船左右两个船体受到的浮力肯定不会一样,在连接桥处就会产生应力和力矩。 力矩=力x距离, 双体船比单体船宽的多,应力的力矩自然比单体船大的多。为了保证同等海况下船体不至于扭曲变形or解体,双体船就必须设计更强的结构,占用更多的船体重量,牺牲的是载重量。以目前技术而言,五千吨大概是钢质双体船的排水量上限。

2造价极高,由于结构强度要求高,材料规格比一般军舰还要好,美国的第一艘独立级濒海战斗舰造价7亿美元,要知道我军同级别的054A不过才3亿美元。 [2]

为进一步改善高速双体船的综合性能,人们在高速双体船的基础上派生了若干新型的双体船型,主要著名的有小水线面双体船和穿浪双体船等。

所谓小水线面双体船,是由潜没于水中的鱼雷状下体、高于水面的平台(上体)和穿越水面联接上下体的支柱三部分组成,其优点在于水线面面积较小,受波浪干扰力较小,在波浪中具有优越的耐波性。另外,还具有宽阔的甲板面和充裕的使用空间。但也存在船体结构复杂,对重量分布较为敏感等问题。美国小水线面双体船发展大致经历了三个阶段:第一阶段创立了小水线面双体船新概念,在线型、流体、结构、耐波性、操纵性等基础理论与研究试验方面取得了一系列成果,并拥有相当的技术储备;第二阶段,在1990年至1995年,坚持军民结合,向实用化、大型化、高速化、多功能和隐身化方面发展,其技术日益成熟;第三阶段是1995年以后,建成并正在建造一批技术更加先进的实用型小水线面船,且已出现第二代新型号。1997年,美国建造了“司莱斯”号小水线面四体四支柱船,在五级海情下可保持30节的高速,代表了新一代小水线面船型。近年来,国外许多有关的研究机构对小水线面双体船在军事上的应用前景做了专门的分析论证。北约组织对高性能船长期规划探讨后认为,小水线面双体船最适用于3000吨-6000吨左右的反潜护卫舰、6000吨-12000吨左右的护航航空母舰和12000吨-24000吨左右的小型航空母舰。此外,还可用于其他1500吨-3000吨左右的海洋作战舰船。

而穿浪双体船型是吸收常规双体船高速低耗、小水线面船优良耐波性的优点设计的一种新的复合船型,它由左右两个瘦长的主船体、中央船体和上层建筑组成。两个瘦长主船体的舷部非常尖,因而其脯部的贮备浮力很少,加上特殊的船体线型,使船在波浪中航行时能平滑地切人波浪作穿浪运动,使船体的横摇、垂荡和纵摇都大大小于常规船型;在中央船体还有一个中央船艏,静水或小风浪时离开水面,在恶劣海况,特别是有较大随浪的情况下,它能提供足够的贮备浮力,避免出现埋舶现象;中央船体距水面较高,有效地减少了甲板上浪的次数,甲板面宽敞,便于总体布置。由于穿浪型船的上述特点,使其具备了阻力较小、运动响应少,具有较好的快速性、优良的耐波性和在波浪中失速小等优点。从实验船验证情况看,穿浪船还具有良好的操纵性,在全速航行时,回转直径只有2-4倍船长,惯性距离只有1.5-2倍船长,总体性能优于其他高性能船型。澳大利亚在穿浪型船的研制和应用方面走在各国的前列,率先应用于高速车客渡船,从1985年至今,已建造船长为25米、37米、45米、74米、101米等系列型号的30多艘穿浪船,营运于欧洲、美洲、亚洲和大洋洲等海域。随着穿浪船技术的不断成熟,在军事领域的应用得到了重视。美国海军、陆军、海军陆战队及特种作战司令部和海岸警备队成立了联合试验小组,探索以高速、远距离投送大量部队装备为目标的海运新手段,穿浪型船以高航速、大承载量、优良的适航胜能及载运方式的灵活性,被联合试验小组选用作为试验艇型。美军从澳大利亚租借了两艘商用穿浪型船,长96米的“HSV-Xl”号和长101米的“西太平洋快递”号。从现在的资料来看,美军将会对两艇进行适应改装,使其满足运载武装人员和重型装备的要求,改装后能一次运送400-500名武装人员及一部分Ml主战坦克等重型武器装备,货运能力达600吨,还将设直升机甲板,可以搭载SH-60、CH-46等型号的直升机。改装完成后,一个陆战队整营的人员和装备从日本本岛到冲绳之间的运送只需24小时就能完成,比空运的时间还大大缩短。 [3]

双体船为满足使用要求大都在逐步向大型化发展,并为改善快速性和耐波性尝试向复合船型发展。其中,小水线面船型将从双体演化成单体或三体、四体、五体等。为提高双体船在高海况下的航行能力,各国的研究方向大都集中在开发超细长体双体船的系统技术、优化线形设计和采用大功率喷水推进系统等方面。

1969年,荷兰建成第一艘半潜小水线面双体船“道格拉斯”号,排水量1200吨,航速9节。1973年,美国建成“卡玛林诺”号小水线面试验工作船,排水量约200吨,可携带直升机。

世界上已建成10余艘半潜小水线面双体船,用于水文调查、海洋工程作业、渔业或客运等,排水量由20余吨到3000余吨,航速9~30节。不少国家正在积极研究或设计小水线面战斗舰艇,从数百吨的巡逻艇到数千吨的驱逐舰,乃至数万吨的航空母舰等。

和单体帆船相比,双体帆船的速度较快。帆船除了在各类体育赛事中普遍可见,用于家庭度假、休闲娱乐、商务交际的巡航双体帆船在欧美非常风靡盛行,这类双体船在中国也开始流行起来,在各大主要游艇港口都到处可见。

这类双体船的设计通常考虑到家庭使用的方便性,装潢也体现出家庭氛围的温馨舒适性,适合于家庭出航休闲度假、放松身心的选择。装潢考究、豪华的双体船,也可以说是豪华游艇,一般被大型企业集团的老总或私人老板购买用于商务会议、公司聚会、小型Party等。 [4]

双体船设计的一个最新发展是动力双体船, “动力”型双体船荟萃了机动船的所有优 点,并融合了多体船的很多特点。

通常,动力双体船没有任何航海仪器,如图所示。动力双体船使用两个瘦长的船体,多数配合涡轮喷气发动机的推动,以喷射水流的方式,把水快速推向船后,根据牛顿第三定律,可获得巨大的向前推进力(反作用力),比采用普通的螺旋桨推动更快速,而在高速时,瘦长船身的阻力更会大幅的降低。

高速双体船和双体风帆一样,拥有较为稳定,水阻少,较轻,不易翻船等优点。是发展较快的一种,经常被应用在渡轮及军事运输上。

由于双体船的船体较长,在高速行驶时兴波阻力比单体小,而且舰宽较阔亦较为稳定。用以运载低密度的货物(例如作渡轮、观光船)十分合适。 [4]


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