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[摘 要]船体线型设计是船型优化的关键，它直接影响船舶的快速性能。在船舶主尺度要素及主机功率相同的情况下，往往由于采用不同的线型而使航速有较大的差异。本文就船舶线型设计进行研究分析。
[关键词]船舶；线型；设计
中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0117-01
引言
为了满足日趋严格的环境保护要求和规范规则，在相同条件下对船舶的载重量及油耗指标提出了更高的要求。许多设计单位为此而开展了优良船型的开发研究工作。
一、线型设计
双体船的特点是水下体积小，粘压阻力小。但是片体间的流场干扰现象较明显，而且由于片体间水流速度大于外侧，其摩擦阻力也有所增加。
一般来说，船型对阻力的影响与船速有着密切关系，船型参数对阻力的影响有本质上的差别。对一般水面排水性船舶的阻力问题，按傅汝得数分为低速船（Fn<0.2），中速船（0.20.3）。本船傅汝得数，属于高速船范畴，在高速船的阻力组成中兴波阻力往往占据着主要的位置，但在相同的长度和排水量下，对称双体船的兴波阻力对比单体船明显减少，而这时片体间的波系干扰在Fn=0.36～0.51范围中常为正值。除了兴波阻力受到片体间波系干扰外，摩擦阻力也因两片体内侧的水流速度大于外侧而有所增加。由最初的船模试验得知，片体间水流不够稳定对航速带来很大的影响，所以在本船线型设计中主要致力于片体间水流的稳定。
最初的方案中设想的是两个对称宽度为4.5m的片体，两柱间长42.1m，中间连接桥宽6m，片体分成前后两部分。前半部分中轴线向内侧偏移0.75m，即内侧宽度为1.5m，外侧宽度为3m；后半部分中轴线向内侧偏移0.25m，即内侧宽度为2m，外侧宽度为2.5m，见图1最初线型方案。
船模实验结果发现片体间干扰强度还是比较明显，艉部流场不够稳定，艏部碎波较多。为改善这些问题，设计前期尝试了好几种方案，发现经过各种计算和分析，最后终于得到了较为理想的线型。
实船的两柱间长增加到42.5m，增加了波长有利纵向的稳定，几乎没有平行中体；片体型线尽量尖瘦，艏部削尖，尽量使进流段呈现笔直的外壳流线，有效减少摩擦阻力，使船在波浪中行进更为轻松，艏部承受的砰击力也显著下降；艏部采用上翘约7。的球鼻首，针对高速船可产生有利的兴波；由于本船不设尾鳍，艉部在艉柱后方稍稍压低，使得艉部的水量增多，螺旋桨推进效率提高的同时压低艉部波浪的幅度；片体仍然分成前后两部分，前半部分中轴线向内侧偏移2.25m，即内侧为直壁（舭部导圆），外侧宽度为4.5in；后半部分中轴线向内侧偏移0.25m，即内侧宽度为2m，外侧宽度为2.5m，见图2最终线型方案。
可见，双体船由于受到片体间摩擦阻力和波系干扰作用，片体间距和内侧线型的考虑显得十分重要，虽然有些经验公式可供参考，但这些公式的使用范围和合理性局限了设计目标。目前双体船的设计主要依赖于设计者的经验和船模实验，本文仅将线型设计构思呈给读者共享，实际上双体船的线型设计现在仍然不多，但是由于其小巧快速稳定，双体船，甚至三体船的设计也许会越来越多。
二、稳性计算要点
当线型确定，下一步就是稳性的校核，由于本船报货船入级检验，在稳性计算中本应按照货船的衡准进行校核，但是中国船级社（CCS）的相关法规中并没有双体货船的校核标准，仅有双体客船的章节。如果按照单体货船的计算方法校核，双体船的长宽比较大，横摇周期和横摇角计算结果明显偏大，不太合理；如果按照双体客船的计算方法校核，对于旅客舒适性特別提出的横摇加速度衡准无法满足。经过多次与船级社的沟通，本船按照稳性要求计算，采用货船的衡准校核，但是相关参数的计算参考双体客船，为提高本船的工作环境的适应性，特别增加了乘客集中一舷静倾角及全速回航静倾角的计算。
跟一般油船不一样的是不再按照IMO的计算衡准，一般在IMO中都比较强调静稳性曲线，即横倾角与复原力臂的关系曲线，与横倾角30。、40。时的面积比，但是本船比较强调的是稳性衡准数K，即
lq：最小倾覆力臂m；lf风压倾侧力臂m。
其中最小倾覆力臂必须由计及船舶横摇影响后的动稳性曲线来确定，而动稳性曲线是静稳性曲线的积分曲线，即横倾角与动稳性力臂的关系曲线。具体的最小倾覆力臂计算方法在《国内航行海船法定检验技术规则》中有相当详细的描述，这里就不再赘述，但值得注意的是如果动稳性曲线因进水角中断时，要用动稳性曲线中断处的割线代替切线计算。
风压倾覆力臂的计算与IMO的计算公式是一样的，但是单位计算风压在IMO中一般取504Pa，但《国内航行海船法定检验技术规则》中却针对不同航区和计算风力作用力臂z有不同的P值，计算时应查表选取对应的P值计算。
在本船的计算过程中，一部分计算不能用TRIBON直接计算，故作者都用手工计算。同时也发现，在计算需用重心高度曲线的时候，本船基本取决于该值的限制。稳性计算在《国内航行海船法定检验技术规则》中还有另外附加的要求，其中涉及所有水炮和泡沫炮同时喷射时产生的最大倾覆力矩M，对于该力矩的计算作用方向，因为M所涉及的计算公式是用作计算初稳性高的，故最后采用了对垂向方向的力矩。
另外，本船不属于要求进行破舱稳性计算的船舶，故本船并没有破舱稳性计算。
值得注意的是，排水量越小的船，对空船重量的敏感度越大，本船空船重量从最初的不Nsoo吨到最终超过600吨的变化给载重量带来很大的限制，除了不可减少的货物及必须的压载水外，剩余的重量裕度不足以装满所有的消耗油水舱。经过与船东、船级社的协调及合理性考虑，在原结构不变的基础上，增加一项结构吃水，装载工况中消耗油水舱仅部分满舱，以期获得良好的稳性和工作能力。
三、结束语
本船虽然是小船（总长～46m），但涉及的很多方面却是作者以前没有遇到过的，趁此机会开拓眼界的同时也感叹于其技术内涵。人们总说浓缩就是精华，本文仅将表面的些微几点呈现出来，为以后的设计提供参考，相信未来的某天总有人能窥其内在。
参考文献
[1] 王平.船体线型光顺手法的探讨[J].中国水运（下半月），2016，16（04）：3-5+15.
[2] 张黎，査晶晶，杨佑宗.灵便型散货船线型方案优化研究[J].中国造船，2015，56（01）：87-94.
[3] 孙存楼，徐炳香，韩文玉.基于母型船的船体线型优化设计研究[J].船舶工程，2015，37（01）：20-23.
[4] 王玉成，陈远超，张泽基.基于CFD的船舶线型优化设计方法研究[J].中国水运（下半月），2014，14（12）：5-7+9.
[5] 盛庆武.大灵便型散货船的线型设计与优化[A]..2010年中国造船工程学会优秀学术论文集[C].：，2011：10.
[关键词]船舶；线型；设计
中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0117-01
引言
为了满足日趋严格的环境保护要求和规范规则，在相同条件下对船舶的载重量及油耗指标提出了更高的要求。许多设计单位为此而开展了优良船型的开发研究工作。
一、线型设计
双体船的特点是水下体积小，粘压阻力小。但是片体间的流场干扰现象较明显，而且由于片体间水流速度大于外侧，其摩擦阻力也有所增加。
一般来说，船型对阻力的影响与船速有着密切关系，船型参数对阻力的影响有本质上的差别。对一般水面排水性船舶的阻力问题，按傅汝得数分为低速船（Fn<0.2），中速船（0.2
最初的方案中设想的是两个对称宽度为4.5m的片体，两柱间长42.1m，中间连接桥宽6m，片体分成前后两部分。前半部分中轴线向内侧偏移0.75m，即内侧宽度为1.5m，外侧宽度为3m；后半部分中轴线向内侧偏移0.25m，即内侧宽度为2m，外侧宽度为2.5m，见图1最初线型方案。
船模实验结果发现片体间干扰强度还是比较明显，艉部流场不够稳定，艏部碎波较多。为改善这些问题，设计前期尝试了好几种方案，发现经过各种计算和分析，最后终于得到了较为理想的线型。
实船的两柱间长增加到42.5m，增加了波长有利纵向的稳定，几乎没有平行中体；片体型线尽量尖瘦，艏部削尖，尽量使进流段呈现笔直的外壳流线，有效减少摩擦阻力，使船在波浪中行进更为轻松，艏部承受的砰击力也显著下降；艏部采用上翘约7。的球鼻首，针对高速船可产生有利的兴波；由于本船不设尾鳍，艉部在艉柱后方稍稍压低，使得艉部的水量增多，螺旋桨推进效率提高的同时压低艉部波浪的幅度；片体仍然分成前后两部分，前半部分中轴线向内侧偏移2.25m，即内侧为直壁（舭部导圆），外侧宽度为4.5in；后半部分中轴线向内侧偏移0.25m，即内侧宽度为2m，外侧宽度为2.5m，见图2最终线型方案。
可见，双体船由于受到片体间摩擦阻力和波系干扰作用，片体间距和内侧线型的考虑显得十分重要，虽然有些经验公式可供参考，但这些公式的使用范围和合理性局限了设计目标。目前双体船的设计主要依赖于设计者的经验和船模实验，本文仅将线型设计构思呈给读者共享，实际上双体船的线型设计现在仍然不多，但是由于其小巧快速稳定，双体船，甚至三体船的设计也许会越来越多。
二、稳性计算要点
当线型确定，下一步就是稳性的校核，由于本船报货船入级检验，在稳性计算中本应按照货船的衡准进行校核，但是中国船级社（CCS）的相关法规中并没有双体货船的校核标准，仅有双体客船的章节。如果按照单体货船的计算方法校核，双体船的长宽比较大，横摇周期和横摇角计算结果明显偏大，不太合理；如果按照双体客船的计算方法校核，对于旅客舒适性特別提出的横摇加速度衡准无法满足。经过多次与船级社的沟通，本船按照稳性要求计算，采用货船的衡准校核，但是相关参数的计算参考双体客船，为提高本船的工作环境的适应性，特别增加了乘客集中一舷静倾角及全速回航静倾角的计算。
跟一般油船不一样的是不再按照IMO的计算衡准，一般在IMO中都比较强调静稳性曲线，即横倾角与复原力臂的关系曲线，与横倾角30。、40。时的面积比，但是本船比较强调的是稳性衡准数K，即
lq：最小倾覆力臂m；lf风压倾侧力臂m。
其中最小倾覆力臂必须由计及船舶横摇影响后的动稳性曲线来确定，而动稳性曲线是静稳性曲线的积分曲线，即横倾角与动稳性力臂的关系曲线。具体的最小倾覆力臂计算方法在《国内航行海船法定检验技术规则》中有相当详细的描述，这里就不再赘述，但值得注意的是如果动稳性曲线因进水角中断时，要用动稳性曲线中断处的割线代替切线计算。
风压倾覆力臂的计算与IMO的计算公式是一样的，但是单位计算风压在IMO中一般取504Pa，但《国内航行海船法定检验技术规则》中却针对不同航区和计算风力作用力臂z有不同的P值，计算时应查表选取对应的P值计算。
在本船的计算过程中，一部分计算不能用TRIBON直接计算，故作者都用手工计算。同时也发现，在计算需用重心高度曲线的时候，本船基本取决于该值的限制。稳性计算在《国内航行海船法定检验技术规则》中还有另外附加的要求，其中涉及所有水炮和泡沫炮同时喷射时产生的最大倾覆力矩M，对于该力矩的计算作用方向，因为M所涉及的计算公式是用作计算初稳性高的，故最后采用了对垂向方向的力矩。
另外，本船不属于要求进行破舱稳性计算的船舶，故本船并没有破舱稳性计算。
值得注意的是，排水量越小的船，对空船重量的敏感度越大，本船空船重量从最初的不Nsoo吨到最终超过600吨的变化给载重量带来很大的限制，除了不可减少的货物及必须的压载水外，剩余的重量裕度不足以装满所有的消耗油水舱。经过与船东、船级社的协调及合理性考虑，在原结构不变的基础上，增加一项结构吃水，装载工况中消耗油水舱仅部分满舱，以期获得良好的稳性和工作能力。
三、结束语
本船虽然是小船（总长～46m），但涉及的很多方面却是作者以前没有遇到过的，趁此机会开拓眼界的同时也感叹于其技术内涵。人们总说浓缩就是精华，本文仅将表面的些微几点呈现出来，为以后的设计提供参考，相信未来的某天总有人能窥其内在。
参考文献
[1] 王平.船体线型光顺手法的探讨[J].中国水运（下半月），2016，16（04）：3-5+15.
[2] 张黎，査晶晶，杨佑宗.灵便型散货船线型方案优化研究[J].中国造船，2015，56（01）：87-94.
[3] 孙存楼，徐炳香，韩文玉.基于母型船的船体线型优化设计研究[J].船舶工程，2015，37（01）：20-23.
[4] 王玉成，陈远超，张泽基.基于CFD的船舶线型优化设计方法研究[J].中国水运（下半月），2014，14（12）：5-7+9.
[5] 盛庆武.大灵便型散货船的线型设计与优化[A]..2010年中国造船工程学会优秀学术论文集[C].：，2011：10.