
一、概念
最早使用雙體船是由于發(fā)現(xiàn)將兩艘船橫向連接在一起,可以從內(nèi)河到海上航行而不容易翻船,早期曾將這種方法用在帆船上,建造了雙體帆船,這種帆船在海上可以承受較大的風浪。在此基礎(chǔ)上,人們又發(fā)現(xiàn)雙體船與同樣噸位的單體船相比,具有更大的甲板面積和艙容,因此而被用于貨船。20世紀60年代后,隨著海上高速客運的迅速發(fā)展,高速雙體船由于有寬大的甲板面積、空間和便于豪華裝飾而被普遍看好,成為近幾十年來高性能船中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、建造數(shù)量最多的一種。
典型的高速雙體船由兩個瘦長的單體船(稱為片體)組成,上部用甲板橋連接,體內(nèi)設(shè)置動力裝置、電站等設(shè)備,甲板橋上部安置上層建筑,內(nèi)設(shè)客艙、生活設(shè)施等。高速雙體船由于把單一船體分成兩個片體,使每個片體更瘦長,從而減小了興波阻力,使其具有較高的航速,目前其航速已普遍達到35-40節(jié);由于雙體船的寬度比單體船大得多,其穩(wěn)定性明顯優(yōu)于單體船,且具有承受較大風浪的能力;雙體船不僅具有良好的操縱性,而且還具有阻力峰不明顯、裝載量大等特點,因而被世界各國廣泛應(yīng)用于軍用和民用船舶。與同噸位的單體船相比,雙體船的總寬度較大,因而往往有更大的甲板面積和艙室容積,尤其適合于裝載那些體積很大而重量不大的低密度貨物,可以具有較高的運輸效率。將單一船體分成兩個,可以使每個船體更瘦長,從而有可能減小船的興波阻力,尤其在高速時,興波阻力有較大幅度的降低。
以前的雙體船多為雙體風帆,現(xiàn)在多為動力雙體船。
雙體風帆和單體風帆相比,雙體風帆的速度較高。基本上,多體船比單體的速度較高,原因是:雙體船每個船身的橫切面比單體薄,水阻較少;雙體船的龍骨無需配重,因此較輕;雙體船的整體艦寛較闊,因此較為穩(wěn)定,亦可張更多的帆;因為雙體船較為穩(wěn)定,故此大風時較大機會保持垂直。
為進一步改善高速雙體船的綜合性能,人們在高速雙體船的基礎(chǔ)上派生了若干新型的雙體船型,主要著名的有小水線面雙體船和穿浪雙體船等。
動力雙體船使用兩個瘦長的船體,多數(shù)配合渦輪噴氣發(fā)動機的推動,以噴射水流的方式,把水快速推向船后,根據(jù)牛頓第三定律,可獲得巨大的向前推進力(反作用力),比采用普通的螺旋槳推動更快速,而在高速時,瘦長船身的阻力更會大幅的降低。
美軍的大型高速雙體船和雙體風帆一樣,擁有較為穩(wěn)定,水阻少,較輕,不易翻船等優(yōu)點。是近年發(fā)展較快的一種,經(jīng)常被應(yīng)用在渡輪及軍事運輸上。
由于雙體船的船體較長,在高速行駛時興波阻力比單體小,而且艦寬較闊亦較為穩(wěn)定。用以運載低密度的貨物(例如作渡輪、觀光船)十分合適。自60年代后開始出現(xiàn)不同的雙體船設(shè)計。現(xiàn)代高性能的雙體船有如下四類:一、小水線面雙體船;二、穿浪雙體船;三、高速雙體船;四、復(fù)合型雙體船。
小水線面雙體船(Small WaterPlane Area Twin Hull,SWATH):浮力由兩個樣子好像是水雷,全浸在水中的船身提供。水線正好在連接全浸船身跟水上船體的支架部分。換一種說法,潛沒于水中的魚雷狀下體、高于水面的平臺(上體)和穿越水面聯(lián)接上下體的支柱三部分組成,其優(yōu)點在于水線面面積較小,受波浪干擾力較小,在波浪中具有優(yōu)越的耐波性。另外,還具有寬闊的甲板面和充裕的使用空間。但也存在船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對重量分布較為敏感等問題。這種船較少受浪的影響。因為這部分面積較小,小水線面雙體船主要是用來提高船的穩(wěn)定性,速度一般都并不太高。
小水線面雙體船
穿浪雙體船 (WavePiercingCatamaran):船身經(jīng)過特別的動力設(shè)計,在船首部份減少浮力,以減少船身跟隨波浪上下擺動。穿浪雙體船是在高速雙體船的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是將小水線面和深V型船在波浪中的優(yōu)良航行性能、雙體船的結(jié)構(gòu)形式及水翼船弧形支柱等優(yōu)點復(fù)合在一起的產(chǎn)物,具有良好的適航性,而且繼承了雙體船寬甲板的特點。
穿浪雙體船
高速雙體船(Catamaran):近年大量應(yīng)用在渡輪上。高速雙體船渡輪由于船身較寬,設(shè)計時要考慮將來使用海面的波浪情況統(tǒng)計。否則船的自然頻率跟海浪接近,雙體船可能比單體船搖晃更嚴重。部分高速雙體船有一個位于水線以上的中央船身,用來改善于浪中的穩(wěn)定性。
復(fù)合雙體船:有半小水線面雙體船(前半船身為小水線面,后半為普通船身);水翼輔助雙體船;三體船等多種。
目前,雙體船為滿足使用要求大都在逐步向大型化發(fā)展,并為改善快速性和耐波性嘗試向復(fù)合船型發(fā)展。其中,小水線面船型將從雙體演化成單體或三體、四體、五體等多體。為提高雙體船在高海況下的航行能力,各國的研究方向大都集中在開發(fā)超細長體雙體船的系統(tǒng)技術(shù)、優(yōu)化線形設(shè)計和采用大功率噴水推進系統(tǒng)等方面。2001年,一艘雙體風帆ClubMed 在 62天內(nèi)環(huán)游世界,平均速度為十八節(jié)?,F(xiàn)在不少的雙體船渡輪都可達到四十節(jié)以上的高速。
二、民用大顯身手
近年來,越來越多的雙體船占據(jù)了民用和軍用船舶市場。它們新穎的外觀、獨特的綜合性能受到世界各國的矚目。
人類最早使用雙體船是由于發(fā)現(xiàn)將兩艘船橫向連接在一起,可以從內(nèi)河到海上航行而不容易翻船,早期曾將這種方法用在帆船上,建造了雙體帆船,這種帆船在海上可以承受較大的風浪。在此基礎(chǔ)上,人們又發(fā)現(xiàn)雙體船與同樣噸位的單體船相比,具有更大的甲板面積和艙容,因此而被用于貨船。20世紀60年代后,隨著海上高速客運的迅速發(fā)展,高速雙體船由于有寬大的甲板面積、空間和便于豪華裝飾而被普遍看好,成為近幾十年來高性能船中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、建造數(shù)量最多的一種?! ?/p>
典型的高速雙體船由兩個瘦長的單體船(稱為片體)組成,上部用甲板橋連接,體內(nèi)設(shè)置動力裝置、電站等設(shè)備,甲板橋上部安置上層建筑,內(nèi)設(shè)客艙、生活設(shè)施等。高速雙體船由于把單一船體分成兩個片體,使每個片體更瘦長,從而減小了興波阻力,使其具有較高的航速,目前其航速已普遍達到35-40節(jié);由于雙體船的寬度比單體船大得多,其穩(wěn)定性明顯優(yōu)于單體船,且具有承受較大風浪的能力;雙體船不僅具有良好的操縱性,而且還具有阻力峰不明顯、裝載量大等特點,因而被世界各國廣泛應(yīng)用于軍用和民用船舶。
為進一步改善高速雙體船的綜合性能,人們在高速雙體船的基礎(chǔ)上派生了若干新型的雙體船型,主要著名的有小水線面雙體船和穿浪雙體船等?! ?/p>
所謂小水線面雙體船,是由潛沒于水中的魚雷狀下體、高于水面的平臺(上體)和穿越水面聯(lián)接上下體的支柱三部分組成,其優(yōu)點在于水線面面積較小,受波浪干擾力較小,在波浪中具有優(yōu)越的耐波性。另外,還具有寬闊的甲板面和充裕的使用空間。但也存在船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對重量分布較為敏感等問題?! ?/p>
穿浪雙體船是在高速雙體船的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是將小水線面和深V型船在波浪中的優(yōu)良航行性能、雙體船的結(jié)構(gòu)形式及水翼船弧形支柱等優(yōu)點復(fù)合在一起的產(chǎn)物,具有良好的適航性,而且繼承了雙體船寬甲板的特點。
目前,雙體船為滿足使用要求大都在逐步向大型化發(fā)展,并為改善快速性和耐波性嘗試向復(fù)合船型發(fā)展。其中,小水線面船型將從雙體演化成單體或三體、四體、五體等多體。為提高雙體船在高海況下的航行能力,各國的研究方向大都集中在開發(fā)超細長體雙體船的系統(tǒng)技術(shù)、優(yōu)化線形設(shè)計和采用大功率噴水推進系統(tǒng)等方面。
和單體帆船相比,雙體帆船的速度較快。帆船除了在各類體育賽事中普遍可見,用于家庭度假、休閑娛樂、商務(wù)交際的巡航雙體帆船在歐美非常風靡盛行,現(xiàn)在這類雙體船在中國也開始流行起來,在各大主要游艇港口都到處可見?! ∵@類雙體船的設(shè)計通常考慮到家庭使用的方便性,裝潢也體現(xiàn)出家庭氛圍的溫馨舒適性,適合于家庭出航休閑度假、放松身心的選擇。裝潢考究、豪華的雙體船,也可以說是豪華游艇,一般被大型企業(yè)集團的老總或私人老板購買用于商務(wù)會議、公司聚會、小型Party等。
雙體船設(shè)計的一個最新發(fā)展是動力雙體船, “動力”型雙體船薈萃了機動船的所有優(yōu)點,并融合了多體船的很多特點。
通常,動力雙體船沒有任何航海儀器,如圖所示。動力雙體船使用兩個瘦長的船體,多數(shù)配合渦輪噴氣發(fā)動機的推動,以噴射水流的方式,把水快速推向船后,根據(jù)牛頓第三定律,可獲得巨大的向前推進力(反作用力),比采用普通的螺旋槳推動更快速,而在高速時,瘦長船身的阻力更會大幅的降低。雙體船是船舶的一種,就是把兩個船體橫向以甲板固定在一起。有時也會把三個船體一起串聯(lián),稱為三體船。雙體船的英文叫Catamaran,此詞源自泰米爾文。雙體船設(shè)計雖然是一種相對較新的設(shè)計,常見于競技及娛樂用的船只設(shè)計;但其實在太平洋上的波利尼西亞,雙體船的使用己經(jīng)歷了數(shù)個世紀。
三、未來海戰(zhàn)新寵
隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和前蘇聯(lián)強大遠洋艦隊的解體,美國海軍在全球水面上沒有任何實質(zhì)性的威脅。進入21世紀,曾經(jīng)縱橫全球、叱咤風云的美國海軍在日漸深入的轉(zhuǎn)型過程中越來越多地發(fā)現(xiàn),與他們那些巨大且昂貴的海上作戰(zhàn)平臺相比,在局部戰(zhàn)爭中與其對壘的往往并不是正宗大牌的海軍艦隊,而是眾多“散兵游勇”、打了就跑的普通船只。自1960年越南戰(zhàn)爭以后,除了應(yīng)對少量小規(guī)模沖突以外,美國海軍至今還沒有直接面臨對抗近岸威脅。但是,正所謂尺有所短,從90年代海灣戰(zhàn)爭開始,美國艦隊所有的作戰(zhàn)海域已經(jīng)是礁石和淺灘等惡劣水域環(huán)境的敵方近海,大型艦船無法靠近,不確定的危險劇增。那些停留在領(lǐng)海內(nèi)的弱小海軍利用各類反艦導(dǎo)彈、岸基作戰(zhàn)飛機及電子戰(zhàn)裝備,借助淺海復(fù)雜的海況做掩護,向遠道而來的現(xiàn)代化戰(zhàn)艦群發(fā)起變化多端的“海上游擊戰(zhàn)”,從而給正規(guī)艦隊構(gòu)成極大威脅。同時也使美國海軍引領(lǐng)世界海軍發(fā)展潮流的先進理論——“從海上……到前沿”碰到了前所未有的尷尬,遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。因此,以美國為首的西方海軍開始及時調(diào)整近海作戰(zhàn)對策,欲使近海作戰(zhàn)高技術(shù)化,試圖憑藉技術(shù)優(yōu)勢打垮對方。一時間,新的海戰(zhàn)理論、新的技術(shù)體制、新的武器裝備紛紛登臺亮相,高速雙體船就是這種思維演化的產(chǎn)物。
軍事需求推動了雙體船的產(chǎn)生發(fā)與發(fā)展所謂雙體船,就是將兩個單船體橫向固聯(lián)在一起所構(gòu)成的船。也可以將兩個以上的船體固連在一起構(gòu)成三體船或多體船。目前建造和使用的基本為雙體船,三體船或多體船仍處于研究和試驗階段?,F(xiàn)代高性能雙體船主要包括有小水線面雙體船、穿浪雙體船、高速雙體船與復(fù)合型雙體船等四大類。不過,這種劃分并不絕對,隨著新材料技術(shù)及新船舶建造工藝的發(fā)展,以上四種船型在技術(shù)上已逐步相互融合。其中,高速雙體船是雙體船中速度較高的一類,也是當今雙體船中發(fā)展較快的一種,從外形上看,高速雙體船由兩個瘦長型的單體船組成,單體船內(nèi)設(shè)置有動力裝置等設(shè)備,單體船上部則用甲板橋相連接,甲板橋上部可安置上層建筑,內(nèi)設(shè)客艙等設(shè)施。
人類最早使用雙體船是由于發(fā)現(xiàn)將兩艘船橫向連結(jié)在一起時,在海上可承受較大風浪而不易翻船。后來又發(fā)現(xiàn),與同噸位的船比較,雙體船的總寬度較大,因而往往有更大的甲板面積和艙室面積,尤其適合裝載那些體積很大而重量不大的低密度貨物,具有很高的運輸效率。20世紀60年代,隨著人們對水面艦船規(guī)律認識的加深,發(fā)現(xiàn)將單一船體分成兩個,可以使每個船體更瘦長,從而有可能減小船的興波阻力,尤其在高速行駛時,興波阻力會有較大幅度的降低,從而誕生了近代雙體船。
與其他許多新技術(shù)的發(fā)展歷程類似,冷戰(zhàn)時期海上軍事斗爭的需要促進了雙體船的發(fā)展。20世紀60年代后期,美國海軍為對付大洋深處的前蘇聯(lián)核潛艇,迫切需要發(fā)展一種在復(fù)雜海情下既具有較高航速、又能穩(wěn)定航行、并能有效地使用聲納的新型艦艇,從而將雙體船作為高性能船型列入研究計畫。1973年,美國率先建成世界上第一艘、小水線面雙體船“凱瑪利諾”號。該船排水量為220噸,船長27米,寬14米。在建成后的兩年里,它經(jīng)歷了各種試驗,包括直升機的起降試驗,充分顯示出了優(yōu)良的性能。接著,美國又先后建造了兩艘試驗艇,主要用于探討發(fā)展大型雙體艦艇的可行性。繼美國之后,一些發(fā)達國家也紛紛對雙體船的發(fā)展產(chǎn)生了濃厚的興趣,對開發(fā)這種新船型進行了大量基礎(chǔ)理論研究和模型試驗技術(shù)的探索。
世界上最先制造出雙體船的是美國,但讓它在軍事領(lǐng)域“揚名”的卻是澳大利亞海軍。其實,在上個世紀60年代末,美國海軍就已開始重視雙體船的研制,并于1973年率先建造出世界上第一艘小型雙體船“凱瑪利諾”號。20世紀80年代中期以來,雙體船得到了進一步發(fā)展。1985年,日本建造出當時世界上最大的小水線面雙體船——3000噸級海上作業(yè)試驗船“海洋”號。1991年,美國也建成了3400噸級大型小水線面雙體船“勝利”級。這為今后發(fā)展更大噸位的小水線面雙體船提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。目前,越來越多的國家和地區(qū)正在參與雙體船的研制。英國、德國、荷蘭、挪威、芬蘭、韓國、丹麥、瑞典、俄羅斯等國也都提出了建造計畫和設(shè)計方案,世界上正在掀起競相發(fā)展雙體船的熱潮。
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