吳家鳴

摘要：高性能船舶是指與常規(guī)排水型船有顯著差異，以能實(shí)現(xiàn)高航速、良好的適航性和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性為主要標(biāo)志的船舶。除了高速性這一顯著特點(diǎn)外，不同類型的高性能船舶還分別具備了良好的耐波性和操縱性、兩棲性、淺吃水性、低物理場(chǎng)輻射等特征。本文對(duì)不同類型的高性能船舶的特點(diǎn)作一簡(jiǎn)要的介紹與分析。

關(guān)鍵詞：高性能船舶；滑行艇；水翼艇；氣墊船；地效翼船；小水線面雙體船

Types and Characteristics of High-Performance Ships

WU Jiaming

(South China University of Technology,Guangzhou 510640 )

Abstract: High-performance ship is a kind of ship characterized with high speed, good navigability and cost effectiveness. The ship is of distinct difference with ships of normal displacement type. Different types of highperformance ships possess different features of excellent sea-keeping and maneuverability, amphibian, small draught and low physical field radiation besides its high-speed performance. The characteristics of different types of highperformance ships are introduced and analyzed in this paper.

Key words: High-performance ship; Gliding boat; Hydrofoil Craft; Air-cushion vehicle; Wing-in-ground-effect aircraft; SWATH ship

1高性能船舶的類型及特點(diǎn)^【1-6】

高性能船舶是指：與常規(guī)排水量型船有顯著差異，以能實(shí)現(xiàn)高航速、良好的適航性和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)的船舶。高性能船舶在高速航行時(shí)全部或部分脫離水面，以減小水的阻力，尤其是興波阻力，同時(shí)大幅度地減輕由波浪造成的船體的搖擺，從而能有效提高船舶的航速和耐波性。這類船舶在高速航行時(shí)，船體所受的浮力很多時(shí)候已經(jīng)不作為支承船舶重量的主要因素。一般認(rèn)為，高性能船舶包括以下類型：滑行艇、水翼艇、氣墊船、掠海地效翼船、小水線面雙體船等，以下對(duì)這幾種類型高性能船舶的主要特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹和分析。

1.1滑行艇^【7-12】

1.1.1常規(guī)滑行艇（無(wú)斷級(jí)滑行艇）

常規(guī)滑行艇的特點(diǎn)是在高速航行時(shí)，僅部分船底與水面接觸。滑行艇的船型與一般的船不一樣，它的底部比較平坦，當(dāng)船高速前進(jìn)時(shí)由于艇底向前擠壓水，從而使底部的水壓力升高，形成水動(dòng)升力，艇體的重量主要是靠所形成的水動(dòng)升力支承。這種艇在縱長(zhǎng)方向沒(méi)有設(shè)置斷級(jí)，所以也稱為“無(wú)斷級(jí)滑行艇”。這種艇一般采用舭部帶折角的V型線型，艇底與舷側(cè)以折角線連接，以使艇底水流在舷側(cè)處拋出，從而使艇體表面濕表面積減少。同時(shí)，艇底也成為一個(gè)滑行面，所產(chǎn)生的升力將艇體大部分托離水面，從而達(dá)到減少水阻力的目的。為了改善滑行艇的噴濺性能，增加艇底升力，滑行艇舭部一般都裝有防濺板條—舭板。當(dāng)滑行艇的航速達(dá)到某個(gè)臨界值時(shí)，艇體在水動(dòng)升力的作用下從水中被托起，達(dá)到全滑行速度后，艇的浸水長(zhǎng)度和濕面積大為減少，較大幅度地降低摩擦阻力從而實(shí)現(xiàn)其高速航行。常規(guī)滑行艇的航速可達(dá)40～60節(jié)。

常規(guī)滑行艇的主要缺點(diǎn)是耐波性較差，不適于在大風(fēng)浪中航行，滑行狀態(tài)時(shí)波浪對(duì)艇體產(chǎn)生很大的砰擊力。因此需要對(duì)艇體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提出較高的要求。

1.1.2斷級(jí)滑行艇

常規(guī)滑行艇高速航行時(shí)經(jīng)常會(huì)由于艇體重心與水動(dòng)力中心的縱向位置不重合，引起較大的縱搖運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，因?yàn)榻L(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)而使滑行艇摩擦阻力較小的特長(zhǎng)未得到充分發(fā)揮。為此，對(duì)于超高速滑行艇，通?？梢栽谕У啄[部沿縱向設(shè)置一個(gè)或多個(gè)橫向斷級(jí)，這樣可以增加艇底與水體之間的氣隙空間，利用空氣潤(rùn)滑減阻原理，降低艇的滑行摩擦阻力，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高其滑行效率和減少其縱搖運(yùn)動(dòng)的目的，這種艇稱為斷級(jí)滑行艇。

斷級(jí)滑行艇與無(wú)斷級(jí)滑行艇的差別在于它是由兩個(gè)或多個(gè)滑行面支持，由于斷級(jí)的存在，艇底浸濕表面積比無(wú)斷級(jí)滑行艇少，因而阻力減少，升阻比大，斷級(jí)滑行艇適用于較高航速的要求。但斷級(jí)滑行艇的耐波性能不如無(wú)斷級(jí)滑行艇。

1.1.3槽道滑行艇

槽道滑行艇是70年代末期出現(xiàn)的一種新型滑行艇。槽道滑行艇的主要特征是：主船體底部有一條對(duì)稱于縱中剖面并縱向貫通艏艉的槽道，該槽道將艇體分成左右兩個(gè)片體。這種槽道滑行艇，既不同于常規(guī)滑行艇，也有別于常規(guī)雙體船。常規(guī)雙體船沒(méi)有滑行面，無(wú)論是靜浮狀態(tài)還是航行狀態(tài)，槽道頂部均處于通氣狀態(tài)，而槽道滑行艇在靜浮或低速航行時(shí)，槽道內(nèi)充滿了水。當(dāng)高速滑行時(shí)，槽道頂部的艇體和水體之間形成一種空氣隔層效應(yīng)，避免了槽道頂部與水的接觸，發(fā)揮了空氣的減阻作用，從而進(jìn)一步減少了水的摩擦阻力；由于槽道左右兩個(gè)片體的端板作用，阻止了空氣隔層中氣體的從艇體二側(cè)溢出，使其有較高的滑行效率；此外，空氣隔層有一定吸收能量的作用，可減緩?fù)w在波浪中所受到的拍擊，槽道中所形成的空氣隔層具有顯著的緩沖、減振、減少砰擊的作用；槽道中的水流在尾部以噴柱形式射出，減少了艇的升沉和縱搖。因此，在降低了滑行艇高速航行時(shí)阻力的同時(shí)，槽道的作用也提高了滑行艇的耐波性和航向穩(wěn)定性。

1.1.4槽道水翼滑行艇

槽道水翼滑行艇是在槽道滑行艇的基礎(chǔ)上，加裝具有升力效應(yīng)的槽道水翼和壓浪板所形成。槽道水翼滑行艇的支持力主要是來(lái)自于槽道滑行面所產(chǎn)生的流體動(dòng)升力，其次來(lái)源于槽道水翼的升力?；型У奈舶逄幇惭b壓浪板，對(duì)降低滑行艇的峰阻有較大的作用。

1.2水翼艇^【13-16】

水翼艇是從滑行艇演變和發(fā)展而來(lái)的一種船型。它是在常規(guī)滑行艇的底部加裝水翼變化而成，水翼的橫截面呈機(jī)翼形狀。水翼艇在高速航行時(shí)，利用艇底設(shè)置的水翼所產(chǎn)生的升力將艇體托起。當(dāng)水翼所產(chǎn)生的升力與排水量相等時(shí)，水翼將艇體托離水面，只有水翼、推進(jìn)器和支架與水接觸，這種狀態(tài)稱為翼航狀態(tài)。翼航狀態(tài)下，水翼艇所受的阻力特別是興波阻力以及波浪對(duì)艇體運(yùn)動(dòng)的擾動(dòng)都將大大降低，從而使水翼艇獲得較高的航速和良好的耐波性。水翼所產(chǎn)生的升力隨航速的不同而改變，航速越高，升力也越大。當(dāng)水翼艇低速航行或靜止時(shí)，它和排水型船一樣，艇體所受的浮力與重力平衡，這種狀態(tài)稱為浮航狀態(tài)。

水翼艇按水翼數(shù)量的多少，分為單水翼艇（只有前水翼，又稱翼滑艇）和雙水翼艇（前后水翼），單水翼艇艏部一般通過(guò)淺浸水翼支撐艇體，尾部為滑行面，雙水翼艇則利用前、后二個(gè)水翼支撐艇體航行，雙水翼艇可以實(shí)現(xiàn)翼航狀態(tài)；按翼航時(shí)水翼是否穿越水面，分為割劃式、全浸式；按水翼攻角可否調(diào)節(jié)，可分為自控和非自控（固定）兩種。

水面割劃式水翼在航行時(shí)有一部分露在水面之上，僅部分面積浸沒(méi)在水中，它依靠改變水翼浸水狀況來(lái)調(diào)節(jié)水翼升力，而不需要其他附屬設(shè)備。因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠。水面割劃式水翼艇的優(yōu)點(diǎn)是自穩(wěn)性好、儲(chǔ)備水翼面積大、進(jìn)入翼航狀態(tài)速度低等。它的缺點(diǎn)是對(duì)波浪擾動(dòng)比較敏感，在波浪中不容易維持穩(wěn)定的升力，不適宜在風(fēng)浪較大的海域高速航行。

全浸式水翼艇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是水翼全部浸沉在水中，艇體由連接水翼的垂直支柱支撐。全浸式水翼艇按照水翼浸深的不同，可分為淺浸式和深浸式。水翼浸水深度小于水翼弦長(zhǎng)的稱為淺浸式，深于弦長(zhǎng)的為深浸式。淺浸式水翼艇利用水翼浸水深度的變化來(lái)控制艇體的穩(wěn)定，因?yàn)樗斫疃炔淮?，?dāng)艇體發(fā)生傾斜時(shí)，一側(cè)水翼可能被抬出水面，產(chǎn)生的升力減?。欢疃却蟮囊粋?cè)水翼則產(chǎn)生比另一側(cè)更大的升力，以這一方式所形成的回復(fù)力矩將傾斜的艇體扶正。割劃式水翼的平衡原理與淺浸水翼大致相同，都是利用兩側(cè)水翼的升力差異產(chǎn)生的回復(fù)力矩來(lái)扶正艇體，淺浸式水翼艇和割劃式水翼艇都具有自穩(wěn)性。而深浸式水翼艇的水翼所產(chǎn)生的升力不會(huì)因?yàn)樗斫疃鹊母淖兌淖儯@個(gè)特性使得深浸式水翼艇能在一定風(fēng)浪條件下平穩(wěn)高速航行時(shí)不具備自穩(wěn)性的功能。深浸式水翼艇水翼升力的調(diào)節(jié)主要是通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制水冀的攻角或調(diào)節(jié)水翼后緣襟翼的攻角等來(lái)實(shí)現(xiàn)。以此來(lái)維持深浸式水翼艇航行過(guò)程中的穩(wěn)定。

全浸式水翼艇按前后水翼所承擔(dān)的載荷不同通常分為三種：1）鴨式布置。即后翼為主翼，承擔(dān)70%艇重，前翼承擔(dān)30%艇重。此時(shí)，前翼兼起舵的作用。2）飛機(jī)式布置。即前翼為主翼，承擔(dān)70%艇重，后翼兼起舵的作用并設(shè)置推進(jìn)螺旋槳。3）串列式布置。首尾水翼各承擔(dān)50%艇重。鴨式布置的優(yōu)點(diǎn)是它在波浪中的操縱性能好，尤其是當(dāng)前翼出水時(shí)不會(huì)像飛機(jī)式布置那樣產(chǎn)生激烈的縱搖、橫搖和偏航；飛機(jī)式布置的優(yōu)點(diǎn)在于能利用后翼設(shè)置推進(jìn)效率較高的螺旋槳，低速浮航狀態(tài)時(shí)機(jī)動(dòng)性好，但在波浪中的操縱性能不如鴨式布置；串列式布置的特點(diǎn)在前二者之間。

全浸式水翼艇一般通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)水翼的攻角，使之根據(jù)水翼艇前波浪擾動(dòng)的改變，來(lái)維持水翼艇的平穩(wěn)航行。當(dāng)某個(gè)外界因素使水翼艇的航速降低時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將水翼的攻角增大，使之升力提高；當(dāng)航速增加以至引起升力增大時(shí)，該系統(tǒng)又能自動(dòng)減少水翼的攻角，使其升力降低以便與艇體的重量相平衡。正是這種可以迅速調(diào)節(jié)攻角的全浸式水翼在波浪中的靈敏反應(yīng)，使水翼艇具有良好的適航性、可以在不規(guī)則變化的海浪中高速平穩(wěn)航行。但是，由于這種水翼系統(tǒng)的水翼支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制系統(tǒng)及附屬的液壓操縱設(shè)備復(fù)雜而且昂貴。

水翼艇的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）高速航行時(shí)阻力低。水翼艇在翼航狀態(tài)時(shí)，艇體被水翼托出水面，水下部件只有水翼、舵和軸系等。因此，水阻力大幅度降低，航速得以大幅度提高?，F(xiàn)有的水翼艇最高速度可達(dá)70節(jié)。（2）耐波性好。由于翼航狀態(tài)時(shí)艇體被托離水面，波浪對(duì)水翼艇的擾動(dòng)降低，故水翼船在風(fēng)浪中的搖蕩運(yùn)動(dòng)減小，其耐波性得到較大的改善。（3）高速航行興起的波浪小。由于翼航狀態(tài)時(shí)僅有水翼、舵等部件處于水中，所以興起的波浪很小。因此，水翼艇十分適合于內(nèi)河航運(yùn)，它可以大大地降低興波對(duì)堤岸的破壞。（4）物理場(chǎng)輻射性低。水翼艇在翼航狀態(tài)時(shí)，由于艇體被脫離水面，艇體的物理場(chǎng)輻射將會(huì)減弱，特別是聲輻射將會(huì)大幅度降低。水翼艇的低物理場(chǎng)輻射特性有利于提高艦船的隱身性，降低遭水下攻擊的危險(xiǎn)。（5）操縱性好。水翼艇在翼航時(shí)，利用襟翼和舵的聯(lián)合作用，使艇體產(chǎn)生具有安全性的內(nèi)傾回轉(zhuǎn)，因而具有較好的回轉(zhuǎn)性。

水翼艇的主要缺點(diǎn)是：艇體之下有水翼，不適用淺水航道；水翼寬往往大于船寬，靠泊碼頭不方便；為減輕主機(jī)重量常采用高速內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)，使用壽命短，對(duì)燃油要求高，經(jīng)濟(jì)性較差；由于水翼升力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，難以大型化。

水翼艇可用于軍用和民用。軍用水翼艇有炮艇、導(dǎo)彈艇、巡邏艇、獵潛艇等。民用水翼艇有游艇、客艇、客貨艇、渡船等。

1.3氣墊船^【17】

氣墊船在船底和水面之間充以高于大氣壓的空氣，使之產(chǎn)生氣墊，利用這一被之稱為靜態(tài)氣墊的支持力把船抬起，由于船體被抬離了水面，擺脫了水阻力束縛，從而可以實(shí)現(xiàn)高航速。氣墊船的航速一般為30～80節(jié)，軍用氣墊船可達(dá)90～100節(jié)。

氣墊船形成氣墊的方法有許多種，較為常見(jiàn)的是用離心式風(fēng)扇來(lái)產(chǎn)生用以產(chǎn)生增壓空氣?？諝馔ㄟ^(guò)氣墊船下部四周的環(huán)狀噴嘴噴出，形成氣幕，氣幕圍蔽氣墊船下方的空氣而形成靜態(tài)氣墊，氣墊的壓力高于外界大氣壓，將船墊升至離開(kāi)水面一定高度。氣墊船按氣墊封閉裝置的類型分為全墊升式和側(cè)壁式二種。

全墊升式氣墊船的船體四周采用柔性圍裙將增壓空氣圍起形成氣墊，氣墊支承了船體的全部重量，船體完全脫離水面。全墊升式氣墊船推進(jìn)通常采用空氣螺旋槳或噴氣推進(jìn)器，裝在其后方的垂直尾翼則起舵的作用，控制氣墊船的前進(jìn)方向。全墊升式氣墊船具有獨(dú)特的兩棲性和良好的通航性。它不僅能在江河湖海、急流險(xiǎn)灘地區(qū)航行，也能在草原、沙漠、沼澤、冰雪地等夏雜環(huán)境下行駛，而且具有一定的越障能力。其缺點(diǎn)是：耐波性和操縱性稍差，噪聲大，空氣螺旋槳推進(jìn)效率低。全墊升式氣墊船可用作登陸艇、導(dǎo)彈艇、巡邏艇、短途高速客船、渡船等。

側(cè)壁式氣墊船的兩舷用和船體做成一體的剛性側(cè)壁插入水中，圍住氣墊，只有前后兩端才用柔性圍裙阻攔空氣逸出，空氣溢出率較全墊升式氣墊船低，因而可以降低鼓風(fēng)風(fēng)扇的功率需求。側(cè)壁式氣墊船不全部脫離水面航行，氣墊支承船體的大部分重量，采用水動(dòng)力螺旋槳或噴水推進(jìn)器推進(jìn)，船只能在水面航行。它雖然不再具有越障和兩棲的能力，但速度高，吃水淺，有較好的操縱性和航向穩(wěn)定性，加之所消耗的墊升功率較小，經(jīng)濟(jì)性比全墊升式氣墊船好。因此，側(cè)壁式氣墊船在民用上得到的應(yīng)用更多。在民用上可用作氣墊高速客船、內(nèi)河淺水航道的運(yùn)輸船舶等；在軍用上可作巡邏艇、導(dǎo)彈艇等。

由于氣墊船的墊升合力隨船舶尺度的加大而增加，船越大底面積愈大，氣墊產(chǎn)生的墊升合力也越大。所以，氣墊船在尺度上的限制比其它類型的高性能船舶小，容易向大型化方向發(fā)展。

與其它類型的艦船相比，氣墊船具有以下特點(diǎn)：（1）阻力低、航速高。氣墊的作用擺脫了常規(guī)排水量船高速航行時(shí)水阻力隨航速成指數(shù)增長(zhǎng)的障礙，為較大幅度提高艦船的航速提供了基礎(chǔ)條件。（2）兩棲性。全墊升式氣墊船具有獨(dú)特的兩棲性，能夠穿越淺水、沼澤、冰雪、灘涂及陸地等，具有良好的通航性，無(wú)需碼頭設(shè)施即可登陸及越障。（3）可設(shè)置寬大的甲板面積和倉(cāng)容。由于氣墊船船體大部分脫離水面，體積增大不至于產(chǎn)生過(guò)大的阻力。因此，可以按需要設(shè)置寬大的甲板面積和倉(cāng)容而不會(huì)構(gòu)成太大的阻力障礙。（4）良好的超載能力。與水翼艇、滑行艇不同，氣墊船是靠與推進(jìn)系統(tǒng)分離的墊升系統(tǒng)產(chǎn)生墊升力的，超載只會(huì)引起航速的緩慢下降，不像滑行艇或水翼船那樣因超載而無(wú)法滑航或翼航導(dǎo)致航速突降。（5）物理場(chǎng)輻射性低。氣墊對(duì)水表面的作用是一個(gè)均勻的低壓力場(chǎng)，其水下噪音也因采用空氣螺旋槳或噴水推進(jìn)器而較低，物理場(chǎng)輻射性比常規(guī)艦船要低得多。由于氣墊船航行時(shí)沒(méi)有深入水下的船體，因此水雷對(duì)其威脅的程度比常規(guī)艦船要低得多。因此，氣墊船也可以用于布設(shè)水雷。

1.4地效翼船^【17-18】

地效翼船也稱沖翼船、表面效應(yīng)船、掠海地效翼船、地效飛行器、沖翼艇、沖壓式氣墊船、氣翼艇等。地效翼船的形狀像飛機(jī)，兩側(cè)有形似機(jī)翼的船翼，有的沖翼船船身也做成翼狀。在高速航行時(shí)，由于船體離水面或地面較近，使得進(jìn)入船體與水面之間的空氣被強(qiáng)烈阻滯，翼面下的壓力增高，形成動(dòng)態(tài)氣墊，從而將船體托離水面以上一定距離的空氣中。

地效翼船可以說(shuō)是介于飛機(jī)和船舶之間的一種新型的運(yùn)載工具。它是一種充分利用地效、掠海低飛或浮水航行等特性的一種高技術(shù)船型。所謂“地效”是地面效應(yīng)的簡(jiǎn)稱，指飛行器在低高度飛行以及在起飛和著陸過(guò)程中地面產(chǎn)生出一種使機(jī)翼誘導(dǎo)阻力減少、升阻比增加、飛行器升力顯著提高的效應(yīng)。大量風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)機(jī)翼距地面高度為機(jī)翼長(zhǎng)度的15%時(shí)，地面效應(yīng)最明顯，機(jī)翼的升阻比可提高30%以上，這一區(qū)域被稱為地效區(qū)。

地效翼船在航行時(shí)不與水面直接接觸，只是貼近水面飛行。地效翼船最低可在緊貼水面0.5米的高度穩(wěn)定飛行。地效翼船巡航飛行高度通常為其翼展的0.05～0.2倍，屬特超低空飛行，這是它與飛機(jī)的最根本區(qū)別。而且它又能在水面或碼頭停泊，仍具有船的特征?；谶@些理由，我們把這樣一種利用地面效應(yīng)的飛行器歸類為高性能船舶。地效翼船的航速介于飛機(jī)和船舶之間，可達(dá)到100～300節(jié)，是當(dāng)今航速最快的船舶。

由于地效翼船外形與飛機(jī)相似，而且也在空中飛行，所以很容易被誤認(rèn)為與飛機(jī)的飛行原理相同。實(shí)際上，飛機(jī)同地效翼船的飛行機(jī)理有較大的差別。飛機(jī)是利用飛行時(shí)機(jī)翼在其上下表面產(chǎn)生的壓力差所形成的升力來(lái)支持其重量的，而地效翼船是利用空氣的動(dòng)力效應(yīng)在船翼下產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)氣墊來(lái)獲得支持力的。由于地效翼船在地效區(qū)內(nèi)比飛機(jī)有更大的升阻比、氣動(dòng)效率也更高，因此，它只有在地效區(qū)內(nèi)飛行才能將其優(yōu)越性顯示出來(lái)。研究表明：地效翼船的地面效應(yīng)是地效翼船相對(duì)飛高（地效翼船空氣動(dòng)力中心距地面的高度與2倍船翼展長(zhǎng)之比）和船翼展舷比的函數(shù)，相對(duì)飛高越小、船翼展舷比越大，地面效應(yīng)越強(qiáng)。

地效翼船與常規(guī)船舶和常規(guī)飛行器相比，具有以下特點(diǎn)：（1）高速性。由于地效翼船完全脫離水面，沒(méi)有水阻力，它的航速可大幅度的提高，其航速一般為100 ~ 300節(jié)，是船舶的數(shù)倍至數(shù)十倍。（2）隱蔽性。地效翼船可在超低空海面（地面）雷達(dá)的盲區(qū)飛行，不易被敵方發(fā)現(xiàn)，也不易被攻擊。作為作戰(zhàn)艦船，它具備了隱蔽性和突襲性的優(yōu)勢(shì)。（3）適航性。由于地效翼船托離水面飛行，海面波浪對(duì)它不會(huì)造成太大的干擾，具備了良好的航性。由于地效飛行器吃水深度很小，又可在水面隨處起飛和降落，它可以抵達(dá)一般船舶和飛機(jī)難以到達(dá)的島嶼和水域。（4）經(jīng)濟(jì)性。地效翼船利用了地面效應(yīng)原理，其升阻比要比一般飛機(jī)大1.5 ~ 2倍，因此在相同裝載量與航速條件下，需要的發(fā)動(dòng)機(jī)功率較低。另外，地效翼船在地效區(qū)內(nèi)飛行，而不是在同溫層大氣飛行，其艙室不需氣密；它在水面起降，不占用寶貴的土地資源，并可節(jié)省大量的機(jī)場(chǎng)和跑道建設(shè)費(fèi)用，其通訊、導(dǎo)航、空地勤保障條件要求也較低，所以它的建造和運(yùn)營(yíng)成本明顯低于飛機(jī)。（5）安全性。地效翼船貼近水面飛行，一旦出現(xiàn)緊急情況，可隨時(shí)在水面停泊，安全性高。（6）舒適性。地效翼船在水面以上飛行，不直接受海浪沖擊，所以顛簸程度比船舶小得多，也沒(méi)有高空強(qiáng)氣流造成的顛簸。艙內(nèi)噪音程度與大型客機(jī)相當(dāng)。（7）兩棲性。除了水面之外，地效翼船還可以在草原、灘涂、沼澤、冰雪平原等各種地區(qū)航行。

1.5小水線面雙體船^【19-22】

小水線面雙體船（SWATH ship，Small-WaterplaneArea Twin-Hull）是將雙體船的片體在水線處縮小形成狹長(zhǎng)流線型截面的雙體船，有時(shí)又稱為小水線面半潛式雙體船。與普通雙體船相比，小水線面雙體船興波阻力可以進(jìn)一步的減小、耐波性也得到了進(jìn)一步的改善。小水線面雙體船主要由上船體、支柱體和下潛體三部分組成。

小水線面雙體船的設(shè)計(jì)概念早在20世紀(jì)以前就已提出。但是，直到1973年美國(guó)才建成了世界上第一艘小水線面雙體船“卡瑪林諾”（Kaimalino）號(hào)。該船作為海上靶場(chǎng)試驗(yàn)保障船，用于監(jiān)測(cè)火箭飛行軌道，打撈、回收返回地球的彈頭數(shù)據(jù)艙等。它的使用結(jié)果表明：小水線面雙體船具有適應(yīng)惡劣海況和適合進(jìn)行海上特種作業(yè)的特點(diǎn)。2001年4月，我國(guó)第一艘小水線面雙體船—海關(guān)監(jiān)管船交付使用。該船在珠江口執(zhí)行反走私任務(wù)。

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(guò)多地考慮阻力性能，上船體通常采取相對(duì)容易建造的簡(jiǎn)單造型，外形一般呈長(zhǎng)方形，內(nèi)部設(shè)置艙室，頂部為寬闊的甲板平臺(tái)，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、直升飛機(jī)或集裝箱貨物等。下潛體（又稱下船體）為兩個(gè)彼此平行而且相互對(duì)稱的流線型箱體結(jié)構(gòu)，尾部裝有推進(jìn)器。正常航行時(shí)這兩個(gè)下潛體沒(méi)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(dòng)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(guò)水面與上船體連接、將上船體與下潛體構(gòu)成了一個(gè)整體。支柱體也是上、下船體之間的聯(lián)系通道。

這種小水線面雙體船，由于提供主要浮力的下潛體完全浸沒(méi)在水中，上船體（主船體）被支撐于水面之上，支柱的水線面積又很小，航行時(shí)水面波浪不容易對(duì)雙體船造成大的搖蕩運(yùn)動(dòng)，這極大地改善了船舶的耐波性；同時(shí)又因?yàn)楦咚俸叫袝r(shí)興波阻力的較小而使其可以達(dá)到較高的航速。

小水線面雙體船的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）高航速時(shí)阻力性能好。對(duì)于小水線面雙體船而言，提供船體浮力的排水量集中于距水面較深處的下潛體，使得水線面積大為縮小，航行中船體興波和興波阻力明顯減小。（2）推進(jìn)效率高。由于螺旋槳安裝在一種外形為流線型的下潛體尾部，螺旋槳得以在伴流比較均勻的流場(chǎng)中工作，這有利于船身效率的提高。另外，由于螺旋槳沉深較大，螺旋槳直徑受限制較少，可采用推進(jìn)效率較高的大直徑、低轉(zhuǎn)速螺旋槳。（3）耐波性能好。與單體船不同，小水線面雙體船的幾何形狀變化的自由度較大。設(shè)計(jì)者可以通過(guò)改變船體的幾何形狀、重量分布方式等手段，調(diào)整小水線面雙體船的垂蕩、縱搖、橫搖運(yùn)動(dòng)固有周期，以避開(kāi)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(dòng)響應(yīng)。其次，小水線面雙體船排水量大部分分布在遠(yuǎn)離水表面下潛體中，當(dāng)其在波浪中航行時(shí)，所受到的波浪擾動(dòng)力也較常規(guī)單體船和常規(guī)雙體船明顯減小。所以，小水線面雙體船的耐波性要比相等排水量的單體船好得多。（4）甲板面積大。雙體船的甲板面積比相同排水量的單體船要大得多，空間的使用比較充裕，這有利于設(shè)計(jì)者根據(jù)需要進(jìn)行合理的總體布置。（5）操縱性好。小水線面雙體船的下潛體與支柱體構(gòu)成兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)片體，從而保證了其航向穩(wěn)定性不論在低速還是高速均較好。此外，小水線面雙體船為雙槳雙舵船，相距中縱剖面較遠(yuǎn)的兩個(gè)螺旋槳正反轉(zhuǎn)時(shí)可以產(chǎn)生比較大的回轉(zhuǎn)力矩，同時(shí)也使安裝在槳后的舵的操舵效率提高，從而使低速航行時(shí)的回轉(zhuǎn)性亦較好。（6）靜穩(wěn)性好。雖然小水線面雙體船支柱體的水線面較小，但由于兩支柱體的間距大而有較大的水線面慣性矩，因而具有很好的靜穩(wěn)性。（7）建造成本低，建造周期短。小水線面雙體船幾乎全是平面和圓柱等簡(jiǎn)單形狀的組合，船體表面外形簡(jiǎn)單，便于模塊化設(shè)計(jì)和建造，有利于降低建造成本。

小水線面雙體船的主要缺點(diǎn)是：（1）與同排水量的單體船相比，小水線面雙體船空船重量大10% ~ 15%，部分結(jié)構(gòu)需要采用輕金屬以減輕重量，造價(jià)相對(duì)較高。（2）濕面積大，摩擦阻力較大。與相當(dāng)排水量的單體船相比，小水線面雙體船的濕表面積增大。所以小水線面雙體船低速航行時(shí)，由于摩擦阻力所占成分較大，其總阻力也會(huì)較大。（3）因?yàn)橄聺擉w與支柱體內(nèi)部空間較小，軸系的維護(hù)與檢修比較困難。（4）由于水線面面積較小，所以較小的重量變化（例如航行過(guò)程中燃油的減少）就會(huì)引起吃水的大幅度變化。另外，小水線面雙體船的每厘米吃水噸數(shù)僅相當(dāng)于同排水量單體船的20% ~ 40%，破艙后對(duì)其浮態(tài)影響較大，破艙穩(wěn)性較差。（5）由于縱穩(wěn)心高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫穩(wěn)心高，對(duì)單體船通常只需考慮其橫穩(wěn)性。而小水線面雙體船橫傾回復(fù)力矩大致與單體船相同，但由于其長(zhǎng)寬比較小，縱傾時(shí)的回復(fù)力矩僅為單體船的10% ~ 20%。所以小水線面雙體船的縱穩(wěn)性也是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)因素。

2結(jié)語(yǔ)

高性能船舶是從上世紀(jì)30年代開(kāi)始逐漸發(fā)展起來(lái)的一類新型船舶。人們探索、研究和開(kāi)發(fā)高性能船舶原始的思考出發(fā)點(diǎn)是：如何通過(guò)采用與常規(guī)船舶不同支承方式和流體力學(xué)作用原理，使船舶既能夠利用水體的支承作用、同時(shí)又能夠擺脫船體表面水摩擦阻力和自由表面興波阻力的束縛，從而實(shí)現(xiàn)船舶的高速航行。經(jīng)過(guò)幾十年的研究與發(fā)展，高性能船舶的研究、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，業(yè)界已經(jīng)研發(fā)出了各具特色、不同類型的高性能船舶，滿足了航運(yùn)界和軍方對(duì)船舶各種水面運(yùn)輸與作戰(zhàn)的各種特殊要求。作為古老水面運(yùn)輸手段的一個(gè)年輕的分支，高性能船舶正在民用與國(guó)防領(lǐng)域起著越來(lái)越顯著的作用。

從以上的分析看，大部分高性能船舶有以下共同的特點(diǎn)：通過(guò)構(gòu)造特殊的船體結(jié)構(gòu)布置形式和利用高速航行時(shí)所產(chǎn)生的流體動(dòng)升力或氣墊支撐力將主船體托離水面、避免或減少船體在高速航行時(shí)所產(chǎn)生興波，繞開(kāi)了常規(guī)排水量船在向高航速過(guò)渡時(shí)難以逾越的興波阻力障礙，實(shí)現(xiàn)了水面船舶向高航速的跨越；大部分的高性能船由于主船體被不同程度的托離水面，水面波浪擾動(dòng)對(duì)船體搖蕩運(yùn)動(dòng)的影響相對(duì)較小，這些類型的船舶體現(xiàn)了良好的耐波性能。

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