船舶性能计算 阻力与推进讲义4

1四、船型对阻力的影响及限制航道中的阻力2、船型参数主要指表征船体水下部分的特征参数和几何形状。影响阻力是不同的。为此，在船舶设计过程中考虑参数选择的出发点应视1）低速船航速较低，兴波阻力很小，其总阻力中摩擦阻力与粘压阻力占主要此在设计这类船舶时，重点在于减小摩擦阻力和粘②但是这类船易于产生旋涡，因此必须注意去流段的设计，以防止粘压阻力的增大。2）中速船的航速较低速船有所增大，兴波阻力成分随之增大，故在设计过程中既要注①恰当地选择船型参数以造成首尾波系的有利②船型适当地趋于瘦削，这样可以避免产生大量旋涡，有利于减小粘压阻力。2系数▽/L3（亦有采用排水量长度系数Δ/(L/100)3，或者长度排水体积系数L/▽1/3由此可知，船长增大时，湿面积将随之增加RfRfRrRt因而对总阻力的影响作用将取决于Rf与Rr两者增减的数值而定。但由前知，对于不同航速的Rf占总阻力的主要成分，可达总阻力的①当排水量一定时，增长L时(即减小,剩余阻力减小，但减小值不大。Vs=常数（低速）Δ=常数RtRfRrLΔ/（0.01L）(a)②当排水量一定时，增长L时(即减小，摩擦3Vs=常数（高速）Vs=常数（高速）=常数RtRfRrLoptLRfRrRt用上，低速船的船长尽量取得小些， 尽量大些，船型短肥，这不仅从阻RfRrRt增大，即减小，总阻力的变化情况设计者常选用阻力不过高的最短船长，以便降低船速船要小得多，故船型显得比较瘦长，L/B4）船长的选择必须考虑的几个方面的要求③操纵性：船长与操纵性关系密切，船过长，其回转性差，要考虑港口、航道内的操④经济性：如果在最低阻力所对应的最佳船长附近范围的总阻力差别不大时，应选用4将增大，而且由于船型变肥，粘压阻力亦随之增大，剩余阻力Rr如图所示为泰洛系列船模资料在较低速度(Fr=0.208)和较高速度(Fr=0.298)时的单位排RR/Δ(N/t)RR/Δ(N/t)Rr/Δ几乎保持常数，因此可以认为排水量长度系数对Rr/Δ的影响是不大的。尽管排水量长度系数增大会引起船型变化，但对Rr/Δ的影响中占主要成分，总阻力的变化很大程度上由Rf/Δ的变化所决定，所以Rr/Δ低般说来，当排水量长度系数值减小时，Rr/Δ将下降，Rt/Δ亦是下1）低、中速船的排水量长度系数宜取适当大一些；随着航速增大，则应降低53）由于排水量长度系数的变化对摩擦阻力和剩余阻力两种阻力成分产生相反的影响。1）当B/d=3.0附近时，船体湿面积最小，摩擦阻力最小。B/d对总阻力将有所影响，但是这种影响作用往往不大。体积▽和船长一定时，Cp小者表示排水体积集中于船中部，船首尾两端较瘦削；Cp大者表Cp′P2′R2<Fr＜0.30Cp′P2′R2P1RR1′3）在高速时，当Fr＞P1RR1′CpP2R2数并不有利，如取适当大的CpP2R2P1*棱形系数对剩余阻力的影响，随航速而发生变化P1的原因是与不同航速时的兴高速波峰区中速波峰区部比较尖瘦，因而水压力在运动方向的分量较小，阻力亦小，所以设计时，选择较小的Cp63）在高速时，整个船体均产生较大的兴波作用，若排水体积沿船长分布比较均匀，则当给定时，每一个Fr有一个对应于最小剩余阻力的最佳Cp值Fr=0.39Fr=0.390.3270.3570.3270.357R/ΔR/Δ(N/t)0.300C0.800.700.600.500.150.200.300.400.50Fr0.501.00V/L1.502.00注意：在实际船舶设计中主要从船舶的使用性增加不大，但可以得到较大的排水量，提高了船舶的经2）然而对剩余阻力的影响比较大。前体形状特别是船首丰满会使兴波阻力增加；船尾71）低速船：由于兴波阻力所占比重较小，应注意2）中速船：由于兴波阻力的比重渐趋增加，首部不能过肥，因而浮心位置应适当移向3）高速船：其方形系数较小，船型比较瘦削，一般不致产生大量旋涡，而且兴波阻力在排水体积一定的情况下，适当地设置平行中体可使船首尾两端但由于平行中体的存在，船的前体(进流段)和后体(去流段)与平行中体之间将形成“前肩”2）对高速船，如果设置平行中体，必然使船首过分瘦削，水线成为S形，这样在较高系和肩部附近的严重旋涡将使阻力性能恶化。所以高速船均不采用平行中体方8方尾几乎是水面高速舰艇普遍采用的船尾形式。采用方尾的最主要优1、它的尾部纵剖线坡度缓和近于直线。这样可使水流大致沿纵剖线方向流动，作用相当于增加了船体的有效长度，这样摩擦阻3、此外，由于方尾的尾部排水体积较大可以减小航行过程中的尾倾现象，从 (a)(b)(a)方尾尾部流动状态；(b)方尾的“虚长度”为了克服常规双桨船的这些缺点，国内外相继研究了双尾和双进效率，而其总阻力增加不大，甚至几乎无甚（1）双尾船型的单个尾体宽度约为整个船宽的40%～60%，因而相当于增（2）同时，采用双尾船型后，后体相当于“分解”成较瘦削的三部分，因而最大剖面9（3）此外，采用双尾船型，虽然尾部湿表面积较常规双桨综上诸因素，可以说明采用双尾船型的总阻力并不比常规双桨船增中剖线中剖线中剖线深水航道：航道边界不受限制的情况称为深υhhΔυ>υΔυ>Δυ由于浅水对流场影响使回流速度增大的②由于船底和河床边界层厚度均自船首综上分析知，浅水航道将引起船体周围流场变化，从而使粘性水深傅汝德数是影响兴波情况的重要参数。19o2819o2854o4