我国小水线面双体船的发展朱泉、吴喜振摘要：本文重点介绍了我国自行设计和建造的小水线面双体船的优异性能和关键建造技术以及开拓发展情况和应用前景主题词：小水线面双体船动力装置重量控制精度控制实船应用小水线面双体船在我国过去人们对它是比较陌生的，而现在也渐渐被人们熟悉千百年来，人类制造各种各样的船型，但由于汹涌的波涛，使船摇摆给人造成晕船人们梦想船在大风浪中航行，如果不晕船多好呀科学家们经过不断的研究实践，终于找到了同样大小的船，在相同的风浪中航行摇摆最小的，失速最小的就是小水线面双体船它的出现使人们不晕船的梦想实现了，使人们乘船不晕船或大大地减少晕船的可能性一、小水线面双体船优异性能小水线面双体船是新型高性能船型，是由水下潜体、支柱和水上箱体组成二个片体，再由抗扭箱、连接桥连成一体，比其他船型有它独特的优越性1 、优良的耐波性能小水线面双体船的船体是以流线型支柱与水面接触，由于水线面狭小，在波浪中受到的扰动力小，使引起船体摇荡和激励力也小；加上水下有两个圆筒体，当船摇荡时产生了很大的阻尼力也可将船设计得具有较大的固有摇荡周期，使谐摇的峰值减少我们做过试验，把我国第一艘小水线面双体船与三艘排水量相当的单体海关艇、渔政艇、拖船作比较试验，在同一海区，五级海况中作停航试验比较，测量每艘艇的横摇角度，小水线面双体船横摇角度最小，只有2 ～3 度，而其他船横摇角度比较大，一般达到十几度，有的船横摇达2 5 度左右。
并且船上部分人员晕船，而小水线面艇上没有一个人晕船小水线面双体船的优良的耐波性能比一·2 弭0 ·般单体船要好得多2 、良好的操纵性小水线面双体船两个片体相距大，埋入水中的两个瘦长潜体、吃水深，受到海面波浪影响小，两个片体支柱与水面接触小，因此受到波浪的冲击小而尾轴、螺旋桨分别装在两个水下的潜体尾部，在全速满舵回转，船横倾角只有3 4 度，而单体船稳定横倾角则较大，达到1 0 度左右小水线面双体船在使用进倒车，左、右螺旋桨正、反转时，产生回转力矩大，基本上可以就地回转，而单体船实现就地回转或回转半径要小的话，就必须装上首侧推装置小水线面双体船能用双舵操纵船航行，也可以用单舵操纵航行由于该型船有两个延伸很长的支柱在水中，所以其航向稳定性特别好，基本上不要打舵，就能直线航行，它良好的操纵性，是一般的单体船不可比拟的3 、在风浪中航行失速小船的航行速度是与主机功率、螺旋桨设计、船体阻力有关系的，这三者是相互关联的当主机功率确定后，船的航速就是取决于螺旋桨和船体形状、线型设计由于小水线面双体船是经过巧妙设计的船型，与一般常规的单体船、双体船是不同的它以流线型支柱与水面接触最小，而普通的单体船的水线面最大，一般双体船次之。
船体接触水线面越大受到海面波浪冲击力就越大，船受到的阻力也就越大由于该型船水线面小，船体主要部分在水下，因此其兴波阻力要比相同的单体船要小，尤其在较高的航速下在高速时，兴波阻力占主要成分，该型船在推进方面的一个最大好处是在波浪中的失速小，因为它在风浪中的摇荡比较小我们用第一艘小水线面双体船与三艘排水量相当的艇在五级海况中作过航行失速测试比较，按艇原最高速航行，三艘单体艇受到船的骑浪品质，甲板上浪和船底砰击的影响，船的航速开不上去，而航速降低较多，只有原速度的一半，小水线面双体航速基本没有降、仍以较大航速前进在较高海况中航行失速小，是小水线面双体船优异性能之一，是其他船型难以实现的4 、宽敞甲板使用性好小水线面双体船还有一个最显著特点就是甲板面宽敞，有利于总体布置，有利于提高船员的工作和生活条件，也为精密电子仪器提供好的工作环境，充分发挥这些仪器的作用特别是对那些设备在使用中要求船比较平稳、摇摆小、振动小的设备仪器安装使用，这种船要比同吨位的单体船提供甲板使用面积率高—倍左右这型船适用于需要甲板使用面积比较宽敞的船5 、较强的生命力小水线面双体船的稳性和不沉性设计的自由度比单体船大单体船要改善稳性，需要加大船宽，从而带来航速损失。
提高不沉性，要多加水密隔·2 4 l ·壁，给布置带来困难本型船只要改变左右两个片体的距离，就可以改善稳性，对其他方面影响不大通过合理的水密分舱，可以获得要求的不沉性，提高生命力它是由两个独立片体，两个独立水下潜体和两套分开独立动力装置及舵系统组成因此当其中一侧进水或动力装置、舵系统出现故障或损坏，船上是有较大恢复力矩，具有足够浮力，保持艇的不沉性，复原力臂曲线下所含面积要比单体船大好几倍利用一侧动力装置和舵，船还可以操纵航行本型船的生命力要比其他单体船型有较强的生命力二、小水线面双体船关键技术小水线面双体船独特的船型，它不同于单体船、双体船、水翼船、气垫船等船型具有常规船艇无法比拟的优良耐波性、良好操纵性、在风浪中航行失速小、有较强生命力和良好使用性，适合于多种用途使用要求的船型、为实现小水线面双体船的优异性能，必须对其关键技术研究1 、主尺度及线型优化小水线面双面体船的优异性能，是以其的精确主尺度及线型优化分不开的，是小水线面双体船设计关键技术之一，是影响船的主要性能主尺度的选择比单体船多，自由度也大出现了一些新的主要参数，如两片体距离，水下潜体的长度、宽度，支柱与下体相对位置等从而对参数综合分析和优化设计带来更大复杂性，需要通过实践去摸索。
这型船线型水上部分比较简单而且对船的流体动力性能影响不大，影响大的是水下潜体与支柱及其过渡部分的线型它要比单体船复杂些我国已有2 0 多年的研究成果，可以根据不同用途测算出该船型的主尺度及线型优化主尺度、吃水、线型对船性能的影响是很大的确保小水线面双体船优异性能，必须对主尺度、线型深入探索2 、船体结构强度小水线面双体船的船体结构强度与一般常规的单体船是不同的，它是小水线面双体船关键技术之一小水线面双体船在结构上可以分成五部分；第一部分是在水下部分称为潜体的两个小潜艇；第二部分是水上部分称为箱体，似两艘单体船在水上；第三部分是把水下潜体与水上箱体连在一起时，并以流线形与水面接触称为支柱，以上三部分连在一起称为左、右片体也就是两个船体；第四部分是把两片体连成一体部分称为前、后抗扭箱和连接桥甲板；第五部分是安装在甲板上面的称为上层建筑小水线面双体的结构受力复杂，主要是下部船体在波浪中所受到的侧·2 4 2 ·向力和由此产生的支柱上部连接点处的弯矩，湿甲板遭受海浪砰击因此，在船体结构设计上是与一般常规的水面单体船是不同的，它的结构不同于一般水面船舶，也不I 司于潜艇船体结构、支柱上的接点结构要求比较强，船的形状比较复杂，船体构件多，外板的覆盖面积大，表面面积要比单体船的面积要大两倍以上，所以它的船体结构重量要比单体船要大很多，如果使用钢质船体的总重量达到6 0 ％左右，船越小所占的百分比数越大。
因此既要保证船体结构强度，又要尽量减少船体的重量3 、重量及浮态控制小水线面双体船对重量是比较敏感的，重量及浮态控制也是本型船关键技术之一由于它的水线面积小，重量的改变对水线位置的影响要比单体船敏感得多本型船与相同排水量的单体船改变吃水一公分比较单体船重量需要的是本船的六倍以上，也就是说小水线面双体船增加或减少一些重量对船的浮态有一定影响，而单体船影响不大这就对设计的重量估算和建造的重量控制提出了更严格的要求因此本型船的重量设计计算要比一般单体船精确，每项设备、每个零件都把重量校对准确，同时不能漏项，凡装于船的一切东西都要计算上去由于是理论计算不是实物，因此总是有差异的，不可做到绝对准确，所以在设计上要留有一定的储备在建造上也要对重量进行控制，而且要找出理论计算与实际的差别因此，凡装上船上的设备、部件都要进行称重或用其他办法把重量精确地测下来，保证船建成后的排水量在控制之中由于船的装载变动对船的浮态影响比较大，要保持船的浮态水线位置，在设计中要考虑通过控制面来调整，或者用增减压载的办法来调整船的漂浮状态4 、航态变化控制船舶航行姿态、零航速下船舶在风浪中的纵横摇、升沉运动是性能设计的技术关键之一。
小水线面双体船与常规单体船不同，船在航行时俯仰水动力矩的产生，引起纵向航态的改变，这种改变又随着航速增加船体表面的水压力发生变化，即在水动力作用下，船的首、尾吃水变化使船纵倾改变，所以船的航态与静水浮态不同小水线面双体船的水下潜体产生的纵倾水动力柜，有改变静水浮态增大纵倾趋势，加之支柱水线面纵向惯矩很小，产生的纵向稳定力矩不足以平衡纵倾水动力矩经过计算船模试验及实船航行试验，证实在不同航速作用下，船的航态是变化的这就需要在设计时考虑水下潜体和支柱的合理布局此外，一般都需要用首尾水平控制面来控制其纵向航态利用理论的计算分析、模型试验研究，确定不同支柱与不同水下潜体配合下船舶运动稳定性确定控制船舶航行姿态所需的力和力矩，作为首尾鳍设计控制论据，达到控制船舶航行姿态和波浪中的纵横摇和升沉运动，建立合理实用的首尾鳍布置和控制系统，调整和控制船所需航态·2 4 3 ·5 、主动力装置小水线面双体船的优异性能除了它与船体特殊的船型有关外也是离不开主动力装置的船舶主动力装置，不管是什么船型都是船舶关键重要设备之一小水线面双体船的主动力装置与单体船的主要区别是由于两个船体相距较远和船体为水上水下两部分造成的。
从而出现了主机布置在船体上或水下部分的选择和轴系传动问题，单体船的主动力装置布置比较成熟，一般没有多大风险，而小水线面双体船就不是，主动力装置选型，轴系布置方案较多，风险也较大，它甚至影响到小水线面双体船研制成败的关键根据这类船型特点，要选取体积小、重量轻、功率大、可靠性好的主动力装置，其布置方案要充分发挥其功率、效率，同时要考虑使用操作和维护保养目前世界上小水线面双体船动力装置布置形式有四种，而我国已交付使用的船和进行技术设计的四种类型的小水线面船有三种不同布置方案，一是大斜轴系布置；二是水平轴系布置；三是柴电推进布置，这为我国今后小水线双体船动力装置轴系布置提供了宝贵经验6 、建造工艺小水线面双体船的建造工艺是很重要的，它是保证该型船建造成功的关键工艺技术由于这种船型的特殊性，因此许多单体船的工艺是不适合，这类型船给建造带来许多新问题，新思路对该型船建造的关键技术，关键建造工艺进行研究需要根据船体结构，船体材料不同研究；主船体钢质、上层建筑玻璃钢混合结构；主船体钢质，上层建筑铝合金混合结构；船体与上建全钢结构；船体与上建全铝合金结构要针对船体结构特殊性、大型设备进舱、特别是水下潜体和支柱的设备安装、主机轴系安装和管子进舱部位狭窄、施工难度大以及重量要求严格等特点研究，采取相应施工措施，明确各道工序的精度和质量控制目标，使精度控制贯穿建造全过程，保证船的建造符合设计要求和纠正设计存在问题，为小水线面双体船研制成功打下基础。
三、我国小水线面双体船开拓发展小水线面双体船是船舶发展阶段的必然产物，我国小水线面双体船的诞生，标志着我国造船科学技术的提高，也是科学技术转化成生产力的一种成功的典范二十世纪7 0 年代我国已有—些科研单位开始对小水线面双体船舶进行资料收集和研究，预研和开创了这种新的船型由于小水线面双体船结构复杂、重量控制严格、轴系布置困难、两个片体连接以及航态变化控制等都是小水线面双体船关键技术，同时，外国．2 4 4 ·在这面的技术是对我国封锁的我国在这方面的研究应该说技术已经成熟，但是真正成熟应该用实船来验证1 、我国首制小水线面双体船诞生1 9 9 9 年底，海关总署与汕头大洋船舶工业总公司签署了“小水线面双支柱双体海关监管艇二艘设计建造合同”，由七0 二所和汕头大洋船舶工业总公司设计、由汕头大洋船舶总公司建造，第一艘于2 0 0 1 年4 月交付使用，第二艘于2 0 0 1 年1 1 月交付使用采用高速柴油机经减速齿轮箱、折线斜轴驱动的双机、双桨、双支柱半潜船型、主船体材料为钢质，上层建筑为玻璃钢总长3 9 ．9 5 m 、型宽1 3 ．3 0 m 、型深4 ．5 0 m 、。