多體型游艇設(shè)計(jì)規(guī)律與方法探究

喬柏鈞*

(武漢理工大學(xué)，湖北武漢，430070)

引言

我國(guó)擁有豐富的海洋資源，因此對(duì)海洋資源進(jìn)行充分地開(kāi)發(fā)與保護(hù)對(duì)于國(guó)家主權(quán)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義。高性能多體船開(kāi)啟了21世紀(jì)海洋船舶運(yùn)力的新篇章，船舶設(shè)計(jì)必然會(huì)面臨有一次全新的革命，多體船將是這次革命歷史舞臺(tái)的主角。另外，我國(guó)海洋主權(quán)爭(zhēng)端形勢(shì)愈演愈烈，國(guó)家急需建設(shè)一支強(qiáng)大的海軍，將艦船與武器裝備提升到一個(gè)更高的水平，而多體船也同樣是重要的研究方向。

1 多體船概述

1.1 多體船的定義

所謂多體船，即船體利用間隔一定距離的兩個(gè)或兩個(gè)以上的部分組成的瘦形船體。目前世界上出現(xiàn)的多體船有：雙體船、三體船、四體船和五體船。同單體船相比，多體船具有更加優(yōu)越的浮性、穩(wěn)定性、耐波性、隱身性，并能夠大量裝載武器，抗打擊能力較強(qiáng)，因此在民用和軍用領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用[1]。

1.2 多體船的特點(diǎn)

第一，多體船的總寬度較大，因此具有很大的甲板面積與穩(wěn)定性。一艘雙體船的初橫穩(wěn)心高度是同樣長(zhǎng)度和排水量的單體船的8～10倍，多體船的橫穩(wěn)性則更好[1]。

第二，多體船的主船體和兩側(cè)的片體皆為細(xì)長(zhǎng)體，長(zhǎng)寬比顯著大于單體船。此外，考慮到合理分配各船體的排水量和產(chǎn)生有利干擾的橫向間距，可使興波阻力顯著降低[2]。

第三，優(yōu)良的耐波性能也是多體船的顯著特點(diǎn)之一。雙體船與同比的單體船相比，橫搖幅度值較小，而縱搖角度近似相等；三體船的橫搖和縱搖性能又優(yōu)于雙體船[3]。多體船的縱向力和力矩相對(duì)較小，因此多體船的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和船體重量主要依據(jù)于水平的橫向力和橫向彎矩，幾乎與航速無(wú)關(guān)，使多體船能夠在波浪中保持高速航行。

1.3 多體船開(kāi)發(fā)案例

雙體船在大型商船領(lǐng)域的運(yùn)用十分令人矚目。在日本，最初小型雙體船被用來(lái)作為湖泊游覽船與東京灣車客渡船，隨后于瀨戶內(nèi)海建造了 4艘大型雙體車客渡船。但是由于燃油價(jià)格越來(lái)越高昂，過(guò)大的復(fù)原力造成了旅客乘坐的不適，以及搭載車輛時(shí)晃動(dòng)過(guò)大等問(wèn)題，最后被單體船代替[3]。

日本多體船的開(kāi)發(fā)計(jì)劃名為TSL，在該計(jì)劃中建造了一艘載重量1000噸、航速 50節(jié)的雙體貨船，在亞洲等近海區(qū)域進(jìn)行高速航運(yùn)，然而建造完成的SES型（表面效應(yīng)船）實(shí)船，名為“TSL小笠原”號(hào)，由于其燃費(fèi)過(guò)于高昂，至今仍未投入使用。

在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家也有過(guò)與日本的 TSL計(jì)劃類似的大型多體船開(kāi)發(fā)計(jì)劃，不過(guò)多以建造短途航線適用型的車客渡船為目標(biāo)[4]。澳洲的Incat公司與奧斯塔公司相繼開(kāi)發(fā)出了40節(jié)速度級(jí)的超高速雙體渡船。這種可用于短距離航線的超高速雙體渡船也十分符合渡船公司的需求，因此以歐洲與南美為中心，廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)[5]。

2 多體型游艇設(shè)計(jì)創(chuàng)新案例分析

本文針對(duì)兩項(xiàng)多體型游艇設(shè)計(jì)獲獎(jiǎng)作品進(jìn)行案例分析，總結(jié)其內(nèi)在規(guī)律，并結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與多體船的自身特點(diǎn)，提出適用于多體型游艇創(chuàng)新設(shè)計(jì)的有效方法。

2.1 渦輪式108英尺三體游艇設(shè)計(jì)分析

如圖1所示，渦輪式108英尺三體游艇設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于將要憤然悅動(dòng)的樹(shù)蛙的肢體語(yǔ)言，寓意著“悅動(dòng)”將要自由滑翔在大海之上，同時(shí)參考鷹喙外形，使整體造型大氣又不失銳利。

從悅動(dòng)的設(shè)計(jì)上可以看出，多體型游艇由于甲板的空間較大，為設(shè)計(jì)者提供了很大的設(shè)計(jì)自由度。設(shè)計(jì)者可以利用空間大的特征，加以靈活的設(shè)計(jì)想象，便可以做出多種豐富的造型設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以很輕松的添加一些單體船難以布置的功能結(jié)構(gòu)件。

作為一款游艇，露天的部分成為整船的設(shè)計(jì)重心所在，因此如圖所示，悅動(dòng)的俯視圖設(shè)計(jì)效果圖便可將船的大體設(shè)計(jì)思路清晰表達(dá)。多體型游艇同樣適用普通游艇的設(shè)計(jì)思路和方法。

圖1 悅動(dòng)三體游艇設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)：馮杰華 主持：鄭剛強(qiáng)）

2.2 36英尺混合動(dòng)力三體帆艇設(shè)計(jì)分析

如圖2所示，名為翔翼的36英尺混合動(dòng)力三體帆艇將傳統(tǒng)帆船與多體型游艇進(jìn)行融合式創(chuàng)新設(shè)計(jì)，由于多體船甲板空間較大的特點(diǎn)，翔翼得以表達(dá)出比普通帆船更多的設(shè)計(jì)語(yǔ)言。同時(shí)，分析其四視圖不難發(fā)現(xiàn)，整船的設(shè)計(jì)語(yǔ)言較多呈現(xiàn)在俯視圖上，因此與悅動(dòng)的設(shè)計(jì)思路較類似。

圖2 翔翼混合動(dòng)力三體帆艇設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)：宋洲、周依婷 主持：鄭剛強(qiáng)）

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)具有代表性的多體型創(chuàng)新性游艇設(shè)計(jì)的案例分析，由于多體船甲板空間較大的特點(diǎn)，多體船得以表達(dá)出比普通船更多的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，更容易發(fā)揮想象力與創(chuàng)新性，得出了多體型游艇的設(shè)計(jì)規(guī)律——造型可塑性與創(chuàng)新性極強(qiáng)。

同時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)多體型創(chuàng)新性游艇設(shè)計(jì)的案例分析可以得出，鑒于多體船造型設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)偏頂部的特點(diǎn)，結(jié)合多體型游艇自身的特點(diǎn)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，總結(jié)出適用于多體型游艇創(chuàng)新設(shè)計(jì)的有效方法——俯視圖整體創(chuàng)新設(shè)計(jì)法。為多體型游艇的創(chuàng)新式設(shè)計(jì)的發(fā)展指明了方向。

[1] 孫路.高性能多體船發(fā)展趨勢(shì)分析[J].中國(guó)水運(yùn),2013,13(9):10001.

[2] 沈蘇雯.多體船的發(fā)展與開(kāi)發(fā)實(shí)例[J].船舶與配套,2012(8):74-81.

[3] 沈蘇雯.時(shí)尚多體船[J].中國(guó)船檢,2012(8):70-74.

[4] 沈蘇雯.國(guó)外雙體船?多體船應(yīng)用實(shí)例探討[J].船舶經(jīng)濟(jì)貿(mào)易,2012(7):15-17.

[5] 黃冬.漸入主戰(zhàn)艦艇行列的軍用多體船[J].現(xiàn)代軍事,2005(2):42-46.