【正文】 （214）將恢復(fù)力系數(shù)的表達式帶入式（213），得： （215）式中，第一項為靜縱向恢復(fù)力矩，第二項為Munk力矩，第三項是由粘性升力引起的力矩，第四項是鰭所引起的縱向力矩，它們各自乘以縱傾角即分別表示相應(yīng)的縱向力矩。穩(wěn)定性判據(jù)的這一簡化不僅使穩(wěn)定性判別簡便和計算簡化，而且也更便于分析各種因素對縱向穩(wěn)定性的影響。 “SWATH 6A”首尾鰭在不同航速的穩(wěn)定性參數(shù)航速2930313235321341352362373384448特征根 臨界速度（節(jié)）判斷穩(wěn)定性穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)不穩(wěn)注：；。相應(yīng)的1 ，,，其面積顯然比該船1 尾鰭小， 。通常首鰭面積都比尾鰭小，故尾鰭不過大，首鰭亦不會過大。只要尾鰭面積不超過此值，采用作為縱向穩(wěn)定性的唯一判據(jù)仍是可行的，通常實用尾鰭面積不會大到超過此值.首鰭對穩(wěn)定性帶來的不利影響，因而通常不單獨安裝首鰭，但可以與尾鰭同時使用，構(gòu)成組合鰭 。因而從縱向穩(wěn)定性考慮，尾鰭面積應(yīng)有一最大限制值。這可能是因為尾鰭面積增大后不僅使增大，從而使增大，而且也使運動方程中的水動力系數(shù),發(fā)生變化，相應(yīng)地使特征方程的其他系數(shù)均發(fā)生變化。至于0，則由于項數(shù)太多，難以從直觀上解釋清楚。這可能是因為SWATH的水線面積很小，系數(shù)、的值要比質(zhì)量M和質(zhì)量慣性矩小得多，故系數(shù) a、b均大于零。反之，當(dāng) e0時，則至少有一正實部的特征根，運動失穩(wěn)。 “SWATH 6A”不同尾鰭的穩(wěn)定參數(shù)（航速為30節(jié)）鰭尺度裸體鰭面積/下體投影面積0%%%%%12%臨界速度（節(jié)）20判斷穩(wěn)定性不穩(wěn)穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)不穩(wěn)不穩(wěn)注：。如SWATH6A 1后鰭的尺寸為:展長 ，,。，尾鰭的縱向位置均在距船重心約25米的下潛體中后部，航速均取節(jié) 。表中，.、為特征方程(24)的系數(shù)。 SWATH6A的外形圖計算SWATH6A船在各種狀態(tài)下的穩(wěn)定性參數(shù)，包括裸船體不同航速，安裝不同尺度尾鰭，尾鰭縱向位置變動，以及安裝不同尺度組合的首鰭和尾鰭。為此進行了SWATH6A實船的縱向穩(wěn)定性計算，其中穩(wěn)定鰭采用的是平面形狀為矩形的NACA0015鰭型。由這四個特征根，可得到SWATH船的振蕩頻率為和，以及三個重要的表征船的垂蕩和縱搖運動性能的特征參數(shù)：（1）自然振動周期 （27） （28）（2）半衰期 （29） （210）（3）阻尼比 （211） （212）四個特征根凡是由水動力系數(shù)決定的,所以小水線面雙體船的縱向運動的固有周期!半衰周期和阻尼比也取決于方程(3一12)中各水動力系數(shù)和恢復(fù)力系數(shù)通過設(shè)計合適面積的首尾穩(wěn)定鰭的目的就是改變船體的水動力系數(shù),從而達到使船體具有合適的固有周期!半衰周期和阻尼比的值,以提高小水線面雙體船在波浪的運動性能相反的,通過對三個縱向運動特征參數(shù)的比較,可以對各個穩(wěn)定鰭尺寸和位置方案的優(yōu)劣衡量提供一個數(shù)字指標 航速對SWATH船縱向運動穩(wěn)定性的影響 穩(wěn)定性判據(jù)的簡化——單一的 e0判據(jù)按式(25)判定SWATH的穩(wěn)定性相當(dāng)繁。根據(jù)穩(wěn)定性理論中的勞斯赫爾維茨判據(jù)可知，特征方程（24）的特征根具有負實部的充要條件為：勞斯行列式的各階主子式均大于零，且。這表明垂蕩振蕩衰減得比縱搖慢，其自然周期則比縱搖短。假設(shè)在升沉與縱搖的耦合運動中，對擾動的響應(yīng)是振蕩響應(yīng)可以將其分為四種情況[9]：（1）為正實數(shù)，運動是不穩(wěn)定；（2）為具有正實部的復(fù)數(shù)，運動是振蕩的但不穩(wěn)定；（3）為負實數(shù)，運動不經(jīng)過振蕩便能達到穩(wěn)定；（4）為具有負實部的負數(shù)，運動振蕩并收斂。當(dāng)特征根都是負實數(shù)時，擾動運動響應(yīng)呈指數(shù)律衰減。顯然，方程（24）有四個根，設(shè)這四個根為，則它們可能是實根，也可能是虛根，若是復(fù)根必成對共軛。 SWATH船縱向運動的穩(wěn)定性判據(jù)由于方程組（22）為常系數(shù)的齊次線性微分方程組，其特解應(yīng)具有下述形式： （23）式中，、為常數(shù)，為特征根，為時間。與波浪中SWATH船縱向運動方程（21）相比，靜水中SWATH船縱向運動方程（22）的右邊不存在波浪擾動力和力矩。 靜水中SWATH船的縱向運動數(shù)學(xué)模型假定SWATH船在靜水中以穩(wěn)定的平均速度和穩(wěn)定的航向作直線前進運動，且其片體水下部分足夠細長，滿足應(yīng)用切片理論計算運動方程中各水動力系數(shù)的要求。在這些假設(shè)條件下，可得到SWATH船縱向運動的線性方程為： （21）式中，下標3和5分別表示垂蕩和縱搖運動模式；和分別是船的質(zhì)量及其對通過船重心的橫軸的慣性矩；和分別表示船的垂蕩和縱搖位移；、和（）分別表示廣義的附加質(zhì)量、阻尼系數(shù)和恢復(fù)力系數(shù)；和分別為外部擾動力和力矩的復(fù)幅值；為遭遇頻率。同時，為了簡化方程中水動力系數(shù)的計算，假定船所在的水域為無限深，不存在流和風(fēng)，船以穩(wěn)定的平均速度和穩(wěn)定的航向作直線前進運動。運動坐標系隨船一起運動，原點取在SWATH船的重心上，軸正向指向船艏，平面與SWATH船的縱向中心面剖面重合，軸垂直向上為正。為描述SWATH船的縱向運動，建立兩個右手直角坐標系：固定坐標系和運動坐標系。其中，縱向運動是影響SWATH船運動穩(wěn)定性和運動性能的主要因素。本章在C．M．Lee、董祖舜和董文才文章的基礎(chǔ)上進一步分析了穩(wěn)定性判據(jù) ，提出了適合工程應(yīng)用的SWATH縱向運動穩(wěn)定性的簡化判據(jù)和臨界巡航速度計算公式，并在此基礎(chǔ)上分析了船形和鰭對運動穩(wěn)定性的影響 。2 SWATH船縱向運動的模型及穩(wěn)定性分析目前在現(xiàn)有的中高速SWATH實船上，大都采用鰭來確?？v向運動穩(wěn)定性[8]。其中，穩(wěn)定鰭各參數(shù)對SWATH船縱向運動性能的影響是一個需要深入研究的問題。由于其較小的水線面積和下潛體受到的水動力縱傾力矩作用，高速時很容易發(fā)生縱向運動不穩(wěn)定。七是信息化信息技術(shù)的提高，全球范圍的通信變的越來越方便，而快捷準確的信息將在航海領(lǐng)域里開拓一片新天地。五是專業(yè)化，應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⑦M一步細化，尤其是軍用方面的要求更高，另外民用與旅行及特殊作業(yè)方面的應(yīng)用也越來越廣泛。將從體船型的航行穩(wěn)定性和其他非排水型船型的低阻力特性相結(jié)合，是高性能船舶發(fā)展的一個重要方向。由于多體船水線面橫向?qū)挾却?、穩(wěn)定性高是執(zhí)行多種任務(wù)的理想平臺，正越來越引起高度重視。這表明，建造更大排水量的小水線面雙體船的技術(shù)基礎(chǔ)業(yè)已形成。展望未來，雙體船的發(fā)展趨勢具有以下特點[12]：一是大型化。為了更能發(fā)揮小水線面雙體船的耐波性優(yōu)勢，克服縱向穩(wěn)定性不足的缺點，隨著研究的深入，目前，解決這一問題的普遍有效手段是加裝穩(wěn)定鰭，而且穩(wěn)定鰭的安裝位置、鰭型以及尺寸都對SWATH船的縱向運動穩(wěn)定性和運動性能有重要的影響。 SWATH船的發(fā)展趨勢同單體船相比，多體船具有更加優(yōu)越的浮性和穩(wěn)定性、耐波性、機動性和隱身性，能夠大量裝載，抗打擊能力強，因此在民用和軍用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其穩(wěn)性儲備是相當(dāng)大的。SWATH船只要改變左右兩個支柱的距離，就可改善穩(wěn)性，對其他方面影響不大。（5）穩(wěn)性和不沉性對SWATH船來說，穩(wěn)性設(shè)計的自由度比單體船大。（4）在操縱性方面由于SWATH船有兩個延伸很長的支柱，因此其航向穩(wěn)定性特別好，基本上不需要打舵就能直線航行，因而對拖曳聲吶的工作和聲吶數(shù)據(jù)的處理都帶來很大好處。在低速時由于摩擦阻力占主要成分，所以小水線面雙體船的阻力較大，而在高速時，興波阻力占主要成分，因此其阻力可以相應(yīng)減低。(3)SWATH船在推進方面的一個最大好處是在波浪中的失速小。因此具有較好的耐波性。在同樣條件下，其縱搖、橫搖、垂蕩的幅值都小得多，在高海況下一般不會出現(xiàn)底部砰擊和甲板上浪等現(xiàn)象。其綜合結(jié)果表現(xiàn)在小水線面雙體船具有較好的快速性，優(yōu)良的耐波性，杰出的可布置性以及良好的穩(wěn)性等優(yōu)點。 SWATH船的特點SWATH船借助于兩個潛入水下的魚雷狀浮體通過若干個流線型支柱來支撐水面上方的主船體，其水線面積是很狹小的，僅相當(dāng)于排水量型常規(guī)