游艇的艇型設(shè)計（中）

型線圖的簡介

下圖為一艘假想游艇的型線圖。設(shè)計水線常取滿載水線，按長度十等分形成0-10號站線，若曲線變化大，可增設(shè)站線。型線圖涵蓋主尺度、排水量等關(guān)鍵信息，艇體型線通常由三視圖構(gòu)成。

型線圖示意圖

（1）側(cè)剖面視圖

側(cè)剖面視圖呈現(xiàn)游艇側(cè)面輪廓，包含舷邊線、艏柱線等多種線條。其中，折角線和1/4艇寬縱剖線對游艇性能影響最大，艏腳線及中龍骨與艇體交線次之。中龍骨主要用于穩(wěn)定航向、保護推進器，而舷邊線等外型輪廓線則主要關(guān)乎艇的造型設(shè)計。

（2）橫剖面視圖

橫剖面視圖展示艇橫剖線、折角線投影等結(jié)構(gòu)。因艇體對稱，右舷顯示0-5站橫剖線，左舷顯示5-10站。艏、舯、艉部橫剖線的舭部斜升角顯著影響游艇性能，艏部干舷高度與外飄程度則對艇的淹濕性起關(guān)鍵作用。

（3）水線面視圖

水線面視圖主要給出艇的各條水線，其中，設(shè)計水線的形狀最為重要。該視圖也顯示舷邊線和折角線（面）水平投影線。

橫剖面形狀

現(xiàn)代游艇橫剖面多采用V形或深V形。深V形舭部斜升角大，能優(yōu)化風浪中性能，適合大風浪海域；普通V形舭部斜升角小，靜水中阻力更低，更適用于平靜水域。

V形游艇的橫剖面形狀有許多種，可大致分為凹形剖面、凸形剖面、直線剖面、倒鐘形剖面、平面舭剖面和碗形剖面，如下圖：

尖舭型橫剖面形狀示意圖

（1）凹形剖面

凹形剖面雖能使舭部水流易分離，具備較強平波能力與靜水中高動升力，但在波浪中易產(chǎn)生集中砰擊，對結(jié)構(gòu)設(shè)計要求極高。因此，現(xiàn)代游艇鮮少在海浪航行中采用該剖面形狀。

（2）凸形剖面

凸形剖面正好相反，相對于上述剖面，不僅不容易發(fā)生砰擊，而且即使發(fā)生，其砰擊力也容易被稀釋。這種剖面的主要問題是其水流不易從舭部分離，甲板上浪的概率較大。

（3）直線剖面

直線剖面介于上述兩者之間，主要優(yōu)點是成形簡單。

（4）倒鐘形剖面

倒鐘形剖面是前兩種剖面的有效組合，取兩者各自的優(yōu)點，并擯棄兩者各自的缺點，在現(xiàn)代游艇設(shè)計中比較常見。

（5）平面舭剖面

平面舭剖面與倒鐘形剖面功能相近，前者憑借更大動升力、更優(yōu)水流分離效果和更低飛濺度，成為現(xiàn)代中高速游艇主流選擇。但其缺點明顯，停泊或航行時，艙內(nèi)容易受波浪砰擊平面舭的噪聲困擾。

（6）碗形橫剖面

碗形橫剖面正好可以彌補這個不足，但它的飛濺程度比較大，有時為了減小飛濺，需要在艏部加防濺條。

小結(jié)

選擇游艇橫剖面形狀時，舭部斜升角β是關(guān)鍵參數(shù)，既影響艇的阻力性能，也對適航性起決定性作用。適航性主要受艏部斜升角β影響，β越大，艏部（1/2站附近）沖擊加速度越小，一般50°-60°為宜，且β從艏至艉逐漸減小，舯部取20°-25°，艉板處為10°-20°。設(shè)計橫剖面形狀還需考慮中心線附近形狀，中高速、高速游艇此處設(shè)計成圓弧狀有利于滑行，這也是平面舭剖面、碗形剖面受歡迎的原因之一。

1/4艇寬縱剖線

現(xiàn)代中高速尖舭型游艇的航行縱傾角是影響性能的關(guān)鍵，與舯后縱剖線形狀密切相關(guān)，其中1/4艇寬縱剖線最具代表性。

舯后部縱剖線的形狀影響水流壓力分布和縱傾角，改變航行阻力，當設(shè)計弗勞德數(shù)F_L>0.4時，7站到艉板保持直線利于水流分離；更高航速下，縱剖線拉直點前移，艉板浸深加大。舯前部縱剖線的形狀多為上升曲線，艏部1/4水線長曲率過大，或艉部縱剖線內(nèi)凹，與舯后部縱剖線都會影響游艇動態(tài)穩(wěn)定性。

縱剖線近艉部的形狀示意圖

艉部局部縱剖線形狀通過改變航行縱傾角影響游艇性能：中低速時，艉部縱剖線局部下壓可減小過大的航行縱傾角，降低阻力；中速、中高速時，平直縱剖線表現(xiàn)更佳；中高速、高速時，艉部縱剖線局部上翹能讓縱傾角接近4°的最佳值，減少阻力。

（2）適航性

當艉部縱剖線由局部上翹向局部下壓轉(zhuǎn)換時，游艇的縱搖幅值會減小，而且這種下降有隨速度的增加而加劇的趨勢。此外，垂向加速度也會隨著這種轉(zhuǎn)換而減小。

（3）動態(tài)穩(wěn)定性

減小艉部縱剖線的局部下壓或增加其局部上翹都會改善游艇的動態(tài)橫向穩(wěn)定性，在較低速度下，艉部縱剖線的局部形狀影響不大；但在高速下，就要考慮它們的影響。

小結(jié)

一般來說，設(shè)計航速低于半滑行速度（F_V<3.0）時，選艉部下壓縱剖線可減小過大縱傾角；航速很高（F_V>4.5）時，選艉部上翹縱剖線增加縱傾角更利性能。但下壓或上翹都需適度，過度下壓會增阻、加劇飛濺并降低動態(tài)橫向穩(wěn)定性，過度上翹也有不良影響。

舭部折角線形狀

折角線形狀既關(guān)乎游艇外觀，也影響性能。其高低寬窄與舭部斜升角直接相關(guān)，而后者顯著影響游艇性能，因此折角線形狀選擇在艇型線設(shè)計中至關(guān)重要。游艇舭部折角線（面）的形狀如圖：

典型的游艇折角線（面）的形狀示意圖

（1）在側(cè)剖面圖上的形狀

折角線在側(cè)剖面圖上的形狀直接影響游艇外觀與性能，且因航速不同而有差異。中低速游艇折角線艏部低，顯沉穩(wěn)優(yōu)雅；中高速游艇折角線艏部高，具飄逸感。設(shè)計其側(cè)面形狀時，需關(guān)注三個要點：一是與設(shè)計水線交點位置，隨航速在3-5站范圍內(nèi)變動；二是與艏柱交點高度，航速越高交點越高、與水線交點越靠后，以應對砰擊，中低速艇則相反，靠前位置利于獲取動升力、減阻；三是艉端形狀，中速、中高速游艇艉端浸深大、夾角下壓0.5°-1.0°，中低速游艇浸深小、夾角稍上揚。

（2）在水線面上的形狀

折角線在水線面的形狀取決于舭、艉部所圍區(qū)域，其水平投影面積與形心位置，直接影響游艇動升力和動態(tài)橫向穩(wěn)定性。低速艇艉部折角線窄，形心靠前；高速艇則相反，且航速越高，艉板折角線越寬、形心越靠后。

小結(jié)

游艇折角線的最大寬度一般為5-6站，如果主機在艉部，可能會向后移到7站甚至8站。中速、中高速游艇的艉部折角線寬度約為最大折角線寬度的90%。

水下側(cè)面的形狀

水下側(cè)面形狀指航行時實際水線與折角線以下的側(cè)面輪廓。航行時，艏部抬升導致前部水下側(cè)面積大幅減小，后部因折角線遮擋，水下側(cè)面積也小于靜止狀態(tài)，即航行與靜止時的水下側(cè)面積存在差異。有下圖：

典型的游艇水下側(cè)面形狀示意圖

艇在航行時的水下側(cè)面積和面積形心位置對艇在風浪中的適航性和操控性有決定件的影響，主要表現(xiàn)在兩方面：

(1)艇在風浪中保持航向穩(wěn)定性的能力；

(2)艇對操舵指令的反應能力。