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[测评] 双体船、三体船和proa

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发表于 2021-11-24 17:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 begun 于 2021-11-25 14:04 编辑

现在双体帆船越来越普及了,给大家分享一些这类船的知识吧!
双体船相对于单体船来说,首先的最直观感觉就是宽阔敞亮。同样长度的双体船可使用面积比单体船大了很多。这样显得生活品质有很大提升。

单体帆船无论标榜多豪华,本质上都是闷罐,老外有时称之为“红木地窖”,有的设计为了降低这种幽闭感,在船体中部开了很大的窗户,但这种开口是对船体强度非常不利的,因为一般船体中部受力最大,你却在最脆弱的地方挖这么大的洞。一些试图折中的设计,在中部不设置这种开口而改为头尾开大窗户。反正他们的思路就是拼命挖窗洞。未来会不会出现整体全透明材料的帆船(这样就省得挖洞了)也很难说,至少从技术上来说没啥问题。
当然对于很大的单体船来说,你完全可以把沙龙做在甲板之上的独立空间里,四面完全通透,闷罐不复存在。

然后就是航行平稳。单体船平时航行的时候基本是歪着身子前进的。有一些注重品质的单体帆船在船体中部两侧设置了压载水舱,通过给受风一侧注水来保持船体航行直立。双体船不需要这些复杂的构造就可以天然保持直立。当然这些好的感受仅限于风浪比较小的时候。停泊的时候双体船也显著性的舒适感强于单体船。

风浪恶劣的时候双体船的体验感受是很差的。
我们来模拟一下大浪时候单体和双体船的不同。
如果浪从纵向来,那两者没啥区别都是表现一样的上下跌宕和纵摇。
如果横向或者侧向那就不同了。单体船先是向一侧歪,但由于侧倾扶力矩有限,歪的速度比较慢(比浪涌过来的速度要低),然后浪扫过船体,单体船开始向另外一侧歪的倾向(只是开始减速而实际可能继续歪),由于浪的周期比较长(大概10秒左右),单体船左右摇晃的周期也比较长,不过这里要注意 船本身的固有摇晃周期不能和浪的同步不然就要出危险了。
双体船怎么样呢?它的侧倾扶正力矩相对单体船可是非常大的,基本就要跟着浪同步。另外双体船有两个船体,海浪波峰扫过两个船体的时间间隔非常短(因为距离短),结果造成两次非常短促的振荡,低于1秒,基本和你的心跳差不多同步了,这种感受就非常不好了。

另外是双体船普遍比单体船航行速度快。
造成这个现象的原因是多方面的。

最高航速快,这主要是双体船两个船体是狭长的,波阻低(本质上来说,是船体侧面和前进方向的夹角小导致波阻大大降低)。而在高速航行的时候,波阻是主要阻力来源。

不过这样看低速的时候双体船因为浸湿面积要大于单体帆船,似乎要更慢,因为低速的时候摩擦阻力占主要成分。但实际情况并不是这样的,双体船至少不慢。这又是为啥呢?

这要说到单体帆船一个不可缺失的部件,就是压载。这导致单体帆船是要比同类型的双体帆船多出30%的左右的重量。而双体帆船是不需要压载的。这些额外的重量得靠船的排水量来支撑,那就意味着浸湿面积也增大了。结果导致同类型的双体帆船的浸湿面积并没有比单体帆船多。

有的双体船船体底下还有个“龙骨”,额,本质上来说,这个只是个提供拮抗侧风航行偏航的稳向板,并不是单体船上一般的压载龙骨。这个凸出的板子造成吃水加深。另外一些双体船把这个稳向板装在中间的桥跨上了,可收放而又不用穿透船体在船身上开洞。


有的同学以为双体帆船有什么“小水线面”“穿浪体”设计,这些都是错觉,并没有这么些高科技玩意。
首先这个小水线面,说的是,水线处船体的宽度(也包括长度但主要是宽度)比水下部分要窄。通过压窄水线处截面宽度来降低波阻来提高船只高速航行的航速。极限的小水线面船只有几个细支柱支撑着水下的潜艇状浮体和水上的舱室连接。
有很多双体帆船,其船体都在水线面之上放宽了,这只是为了增大使用空间,而不是为了降低水下船体的阻力。实际这类船都不是小水线面,而且大多数都是“大水线面”,因为水下V形船体截面的缘故导致水线比水下任何一个地方都要宽。
那双体帆船为啥没有搞成高速艇那样的小水线面呢?这是帆的因素导致的。因为风压的缘故,背风一侧的船体必须在下沉的时候提供足够的浮力增量来拮抗风压力。小水线面船因为水线处面积太小,导致下沉后无法提供足够的浮力增量。

小水线面船的这个特性还会导致一些别的问题。比如我们正常的船你走到一侧,并不会因为你的体重把船一侧能压下去很多。。但小水线面船就会这样,因为很小的重量分布不对称就导致一侧严重下沉。所以一般的小水线面船并没有走极端把水线面积做得极小。

穿浪体船则部分克服了这个问题。它的水下船体有小部分露出水面(或者说干舷极低),这样有较大的波涛扫过来的时候,完全被水淹没的船体不至于产生大的浮力而使得船只剧烈横摇。说白了,这种设计仅仅是为了提高抗波性的。比如以前只能在3级海情下航行,现在可以在5级下正常航行。
露出的这部分船体虽然不多,但拮抗少量重量不均衡分布还是没问题的(比如一些人集中在一侧或者头尾不至于引起剧烈横倾或者纵倾),在重量较小不均衡时它的表现和普通双体船一样平稳(直到船体完全被水淹没之前)。

现在的双体或者多体帆船里面并没有这样的穿浪设计。倒是在古老的波利尼西亚独木舟的平衡木上算得上这样的“穿浪体”设计。
proa2.jpg

这种不对称双体船,他们当地叫proa,也就是说一个主船体加一个较小的浮体。
YAW260.extra_boats.dji_0546_00_02_19_05_still002-630x394.jpg n.jpg.438ec68e3268ef92cd724f2ff52057b0.jpg
一个现代版本长这样。注意,这个旁边的小船体就不具备“穿浪”能力了,露出水面的体积太大了,波涛扫过时它只会被强行抬升导致强烈的横摇。对于船只耐波性能来说并没有古典的模式好。
nemo.jpg
这艘现代proa结构上比较仿古,两个螃蟹钳式的帆是最古老的帆形,旁边这个平衡木也非常小,算得上“穿浪体”。


gaiasdream.jpg GAIASDREAM3.jpg

这艘71英尺的GAIASDREAM号称最大的proa。这种不对称式双体结构在风浪中的表现比两个对称船体的双体帆船更好。没有那种波涛短时间连续通过两个船体后产生的震颤感。

然后我们再来看看三体船。
三体船看着有3个船体,不过在航行的时候,基本表现都只是两个船体着水。

Alt_unnamed251.jpg
也就是说它此时就是个proa

但为啥三体船或者proa不流行呢?这个主要问题是这些船在相等长度下,能提供的可使用空间都太小,比不上两个船体等长的双体船。
空间的问题是这样的,在一般小帆船的尺寸范围内,三体船中间那个船体的高度是够人站立的,但两侧的浮筒是完全没法使用的。而一般的双体船两个船体的内部高度都够人当舱室使用,而连接两个船体的桥跨也因为毗邻这两个船体可以实现错层效果。
三体船则只能把中间船体稍微向外扩展一点(扩展一个不需要人站立就可以应用的空间,比如座椅、床铺等),能获得的使用空间非常有限。除非三体船大到扩展空间已经够人站立的高度了(比如40米长的三体船),才能真正获得有用的空间。
proa也是这样,那个71尺的船里面小浮筒是不能当人活动的舱室的。


另外集中反应的问题是牵涉到码头收费太高。双体或者多体船一般码头收费都比同等单体船高30%以上,或者按长X宽的面积来收费。
但也有一些可收叠的方案来解决这个停泊费用太高的问题。
Farrier F-22-halfFolding.jpg Farrier F-22-.jpg Farrier F-22e.jpg

比如这个,把两个浮体向中间收拢,这样停泊占地面积就小了,收费可以低一些(和单体船一样)。完全展开的时候就和普通三体船一样。当然这样造价会高一些重量大一些。不过依然可以发现这艘三体船即使在中间主船体做了舱室外张设计,但实际可使用空间甚至比普通单体船还低一些。它获得的好处只是航速更快一些,另外低海况时航行更平稳。







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发表于 2021-11-30 22:13 | 显示全部楼层
分享的这么好的干货居然呗我抢了个沙发,
活着,就是要创造奇迹!
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