学生-2013-船舶概论2-2

1、 近二十多年各种交通工具不断地向高速化发近二十多年各种交通工具不断地向高速化发展展, ,而现在一般商船而现在一般商船:15:152020节节, ,高速大型客船高速大型客船33333535节。节。 速度提不高的原因速度提不高的原因: : （1) 1) 水具有比空气大水具有比空气大800800多倍的密度。多倍的密度。 （2)2)要提高航速要提高航速, ,主机功率就会急剧增加（而当主机功率就会急剧增加（而当船航速超过一定范围时）。船航速超过一定范围时）。2.4 2.4 高性能船舶与船型发展高性能船舶与船型发展 减少船与水的阻力减少船与水的阻力( (包括兴波阻力包括兴波阻力, ,摩擦阻力摩擦阻力) )

2、 以期获得较高航速，仍在如下一些方面进行不断探以期获得较高航速，仍在如下一些方面进行不断探索：索： （1 1）改进船体线型或提高推进效率。）改进船体线型或提高推进效率。 （2 2）在船与水之间形成一个空气隔层。）在船与水之间形成一个空气隔层。 （3 3）把主船体抬出水。）把主船体抬出水。 （4 4）主体完全沉入水下。）主体完全沉入水下。2.4 高性能船舶与船型发展高性能船舶与船型发展 高性能船舶高性能船舶：以现代流体力学理论为基础，：以现代流体力学理论为基础，采用先进的推进、传动、控制、新型材料等多方采用先进的推进、传动、控制、新型材料等多方面高新技术、有别于常规排水船型，并以面高新技术、有别

3、于常规排水船型，并以高速度高速度、高适航性高适航性、高效费高效费比为只要标志的特种船艇。比为只要标志的特种船艇。 2.4 高性能船舶与船型发展高性能船舶与船型发展 高性能船舶（按其不同船舶原理）分：高性能船舶（按其不同船舶原理）分： 以机翼理论为基础的水翼艇、以气垫理论为基以机翼理论为基础的水翼艇、以气垫理论为基础的气垫船，以机翼贴近地面或水面运动产生增压础的气垫船，以机翼贴近地面或水面运动产生增压效应理论为基础的地效翼船、以流体动压力理论为效应理论为基础的地效翼船、以流体动压力理论为基础的滑行艇、以耐波理论发展起来的小水面船，基础的滑行艇、以耐波理论发展起来的小水面船，以及双体、多体船排水型

4、船和复合型船。以及双体、多体船排水型船和复合型船。2.4 高性能船舶与船型发展高性能船舶与船型发展 一、高性能包括多种船型：一、高性能包括多种船型： 1 1静水力支撑静水力支撑 a) a) 高速单体船（含深高速单体船（含深V V型等型）型等型） b)b)高速双体船（含穿浪型）高速双体船（含穿浪型） c)c)小水线面双体船小水线面双体船 2 2、水动力支撑型（滑行艇、水翼艇）、水动力支撑型（滑行艇、水翼艇） 3 3空气静力支撑空气静力支撑 ：气垫船（全浮，侧壁）：气垫船（全浮，侧壁） 4 4空气动力支撑型：地效应船空气动力支撑型：地效应船2.4 高性能船舶与船型发展高性能船舶与船型发展 二、性能

5、包括：二、性能包括： 机动性（快速性、操纵性等）机动性（快速性、操纵性等） 2 2两栖性（空海、陆海、越障能力等）两栖性（空海、陆海、越障能力等） 适居性（平台的稳定性、摇摆的缓和性等）适居性（平台的稳定性、摇摆的缓和性等） 经济性经济性( (效费比高、军民兼容、寿命长）效费比高、军民兼容、寿命长） 5 5安全性（生命力强、抗沉性能好、防火、救安全性（生命力强、抗沉性能好、防火、救援等）援等） 6 6可用性可用性( (可靠性高、维修简便、支援保障容易可靠性高、维修简便、支援保障容易) ) 7 7隐身性隐身性( (形隐身、声隐身、光隐身、电磁场隐形隐身、声隐身、光隐身、电磁场隐身、电磁波隐身等）

6、身、电磁波隐身等）2.4 高性能船舶与船型发展高性能船舶与船型发展 滑行艇滑行艇: :航行速度在航行速度在 ，艇体重量几，艇体重量几乎全由作用在艇底的流体动升力所支持的高速艇。乎全由作用在艇底的流体动升力所支持的高速艇。 这种艇与过渡型快艇相比，航速范围更高。这种艇与过渡型快艇相比，航速范围更高。 滑行艇具有尖舭的特殊形状，使艇进入滑行滑行艇具有尖舭的特殊形状，使艇进入滑行状态比较容易。状态比较容易。0 . 3Fr 滑行艇艇体所获得的流体动支持力与滑行艇艇体所获得的流体动支持力与艇体尺度的平方成正比，而艇重则与尺度艇体尺度的平方成正比，而艇重则与尺度的立方成正比。因此只能限于小型的的立方成正比

7、。因此只能限于小型的“艇艇”上，即长度不大于上，即长度不大于40405050米的船。米的船。 滑行艇海军用作鱼雷艇、导弹艇、侦滑行艇海军用作鱼雷艇、导弹艇、侦察艇、巡逻艇等。察艇、巡逻艇等。 民用方面用作运动艇、交通艇等。民用方面用作运动艇、交通艇等。 缺点：耐波性较差，在波浪中底部冲缺点：耐波性较差，在波浪中底部冲击严重，失速较大，不适于在大风浪中航击严重，失速较大，不适于在大风浪中航行。行。 水翼艇：全部或部分艇体重量由安装在艇底水翼艇：全部或部分艇体重量由安装在艇底下的水翼所产生的水动力升力来支持的高速快艇。下的水翼所产生的水动力升力来支持的高速快艇。 水翼艇艇体被抬出水面，几乎不受波浪

8、影响。水翼艇艇体被抬出水面，几乎不受波浪影响。它具有航速高、适航性好、尾波小等特点。它具有航速高、适航性好、尾波小等特点。 主要优点：兴波小，阻力低；波浪中失速小；主要优点：兴波小，阻力低；波浪中失速小；耐波性好。耐波性好。 缺点：艇体下有水翼，不适用浅航道，水翼缺点：艇体下有水翼，不适用浅航道，水翼宽大于船宽，靠码头有些不便，为减轻主机重量宽大于船宽，靠码头有些不便，为减轻主机重量常采用高速内燃机或燃气轮机，使用寿命短，对常采用高速内燃机或燃气轮机，使用寿命短，对燃油要求高，经济性较差。燃油要求高，经济性较差。2.4.2 水翼艇水翼艇 目前，水翼艇技术被广泛地用于目前，水翼艇技术被广泛地用于

9、导弹艇、护卫艇、猎潜艇、巡逻艇。导弹艇、护卫艇、猎潜艇、巡逻艇。俄罗斯不仅坚持发展水翼鱼雷艇、导俄罗斯不仅坚持发展水翼鱼雷艇、导弹艇，而且积极应用于江海客运。弹艇，而且积极应用于江海客运。2.4.2 水翼艇水翼艇 水翼系统主要有：水翼系统主要有： 单水翼系统和双水翼系统。单水翼系统和双水翼系统。 只在艇首部装水翼，航行时首部艇体由水翼支只在艇首部装水翼，航行时首部艇体由水翼支撑脱离水面，而尾部仍在水中滑行，称为翼滑艇撑脱离水面，而尾部仍在水中滑行，称为翼滑艇（也称单水翼艇）。（也称单水翼艇）。 艇的前后装有水翼，航行时艇体完全离开水面，艇的前后装有水翼，航行时艇体完全离开水面，称为双水翼艇。称

10、为双水翼艇。2.4.2.2 2.4.2.2 水翼系统水翼系统 近二十多年来，我国在理论上，实践上，近二十多年来，我国在理论上，实践上，进行了不断探索，使气垫船得到迅速发展。它进行了不断探索，使气垫船得到迅速发展。它解决了水翼艇航速低，吨位小和适航性差的问解决了水翼艇航速低，吨位小和适航性差的问题。题。 气垫船气垫船：利用船上的垫升风机将压缩空气：利用船上的垫升风机将压缩空气压入船底，在船底与水面或地面之间形成气垫，压入船底，在船底与水面或地面之间形成气垫，使船体全部或大部分垫升航行的高速船。使船体全部或大部分垫升航行的高速船。 原理：靠升力风扇把压缩空气打入气束，原理：靠升力风扇把压缩空气打入

11、气束，从气束周边喷流射口射出而形成气垫，将船体从气束周边喷流射口射出而形成气垫，将船体全部抬出水面。要求在船底四周安装了柔性围全部抬出水面。要求在船底四周安装了柔性围裙（全垫升）裙（全垫升）, ,以防止气流逸出以防止气流逸出, ,保证形成一定保证形成一定厚度的气垫厚度的气垫 气垫船分：全垫升式气垫船和侧壁式气垫气垫船分：全垫升式气垫船和侧壁式气垫船。船。 1.1.全垫升式气垫船全垫升式气垫船 全垫升式气垫船分：全垫升式两栖型气垫全垫升式气垫船分：全垫升式两栖型气垫船和全垫升式非两栖型气垫船。船和全垫升式非两栖型气垫船。 （1 1）全垫升式两栖型气垫船）全垫升式两栖型气垫船 全垫升式两栖型气垫船

12、的船底四周用柔性全垫升式两栖型气垫船的船底四周用柔性围裙封闭全，用空气螺旋桨推进。围裙封闭全，用空气螺旋桨推进。 特点特点: : 在水面、陆地、沼泽地、沙滩，并具有良在水面、陆地、沼泽地、沙滩，并具有良好的通过性：好的通过性：a)a)飞越一定的宽度壕沟；飞越一定的宽度壕沟； b)b)跨过一定宽度的垂直障碍；跨过一定宽度的垂直障碍； c)c)爬过一定角度斜度。爬过一定角度斜度。 可用做短途客车、渡船及军用方面可用做短途客车、渡船及军用方面, ,航速航速8080100Kn100Kn。 缺点：缺点： 1 1、噪音大（在海面、噪音大（在海面60 Kn60 Kn，陆地，陆地40 Kn40 Kn时，时，噪

13、音大，使人无法忍受）；噪音大，使人无法忍受）； 2 2、遇大风时操纵困难，在波浪中失速大，、遇大风时操纵困难，在波浪中失速大，空气螺旋桨推进效率低，因而限制了向大型发空气螺旋桨推进效率低，因而限制了向大型发展。展。 （2 2）全垫升式非两栖型气垫船）全垫升式非两栖型气垫船 全垫升式非两栖型气垫船的船底四周用柔全垫升式非两栖型气垫船的船底四周用柔性围裙封闭，采用超空泡水螺旋桨或喷水推进。性围裙封闭，采用超空泡水螺旋桨或喷水推进。 优点：推进效率高，噪音小，建造吨位比优点：推进效率高，噪音小，建造吨位比两栖型气垫船大。两栖型气垫船大。 缺点：只能在水中航行。缺点：只能在水中航行。 海军用作登陆艇、

14、扫雷艇、布雷艇、导弹艇、海军用作登陆艇、扫雷艇、布雷艇、导弹艇、反潜舰艇、巡逻艇等。反潜舰艇、巡逻艇等。 民用方面用作民用运输、油田工作、冰山使用、民用方面用作民用运输、油田工作、冰山使用、工作艇等。工作艇等。气垫船气垫船 地效应船是利用空气动力的地面效应（动地效应船是利用空气动力的地面效应（动态气垫）得到支持力。态气垫）得到支持力。 原理：当艇高速航行时原理：当艇高速航行时, ,迫使气体流入艇迫使气体流入艇与水面之间与水面之间, ,空气被强烈的阻滞空气被强烈的阻滞, ,使翼面下的压使翼面下的压力增高力增高, ,形成动态气垫形成动态气垫, ,使艇支持在水面以上一使艇支持在水面以上一定距离的空气

15、中完全摆脱了水面。定距离的空气中完全摆脱了水面。 优点：优点：1.1.超低空、高航速、两栖性、比一超低空、高航速、两栖性、比一般飞机有更大装载量与经济性。般飞机有更大装载量与经济性。 2.2.具有独特的超低空飞行本领（具有独特的超低空飞行本领（0 050m50m空空中飞行）。中飞行）。 3.3.速度：速度：6060200Kn200Kn（与直升飞机速度相（与直升飞机速度相当）。当）。 4.4.两栖性和抗风能力。两栖性和抗风能力。 与飞机的区别与飞机的区别: : 飞机靠机翼产生升力支持机体在空气中。飞机靠机翼产生升力支持机体在空气中。地效应船靠地面效应支持。地效应船靠地面效应支持。 地效应船是利用

16、机翼表面效应产生的气动地效应船是利用机翼表面效应产生的气动升力支持艇重航行的高速船。升力支持艇重航行的高速船。 最大特点是飞机的快速性和船舶的经济性。最大特点是飞机的快速性和船舶的经济性。适用于海上高速客货运输，战时可作军事用途。适用于海上高速客货运输，战时可作军事用途。 俄罗斯俄罗斯“雌鹞雌鹞”级地效翼导弹艇，级地效翼导弹艇，19891989年年服役，该艇总重服役，该艇总重370370400400吨，航速吨，航速300300节，最节，最大航程可达大航程可达30003000海里，携带海里，携带6 6枚枚SS-N-22SS-N-22反舰导反舰导弹。弹。 水翼艇和气垫船的共同缺点水翼艇和气垫船的共

17、同缺点: : 1) 1)受风浪影响大受风浪影响大 2)2)适航性差适航性差 目前常规双体船的耐波性也较差。目前常规双体船的耐波性也较差。 研究表明：如果减小船水线面积，将大部研究表明：如果减小船水线面积，将大部排水体积移至远离水线面的深处，从而降低波排水体积移至远离水线面的深处，从而降低波浪的扰动力浪的扰动力, ,其航行性能可大大改善其航行性能可大大改善, , 引出了引出了半潜式小水面船。半潜式小水面船。 它是由潜体、上体（包括桥体结构）和支它是由潜体、上体（包括桥体结构）和支柱三大部分组成。柱三大部分组成。 优点：在大风浪中，具有常规船难以达到优点：在大风浪中，具有常规船难以达到的良好耐波性

18、、宽阔的甲板面积、高速航行时的良好耐波性、宽阔的甲板面积、高速航行时阻力小。阻力小。 缺点：吃水较深、船宽较大，易受航道限缺点：吃水较深、船宽较大，易受航道限制。湿面积大，摩擦阻力大、建造工艺复杂等。制。湿面积大，摩擦阻力大、建造工艺复杂等。 海军用作猎潜艇、导弹艇、护卫艇、巡逻海军用作猎潜艇、导弹艇、护卫艇、巡逻艇等。艇等。 “海影海影”号号 穿浪双体船（穿浪双体船（Wave-Piercing CatamaranWave-Piercing Catamaran，缩写为缩写为WPCatWPCat）是澳大利亚首先开发的一种船）是澳大利亚首先开发的一种船型。它是由高速双体船和小水线面船概念复合型。它是由高速双体船和小水线面船概念复合而成的新型高性能船舶。它是由浮体、支柱及而成的新型高性能船舶。它是由浮体、支柱及中央艇体三部分组成。中央艇体三部分组成。 优点：航速高、耐波性好、宽阔的甲板面优点：航速高、耐波性好、宽阔的甲板面积等。积等。 2.4.6 高速穿浪双体船（高速穿浪双体船（WPC） 海洋开发船海洋开发船：专门从事海洋开发的船。：专门从事海洋开发的