船舶阻力第5章 船型對阻力的影響

1、1,船舶阻力第五章 船型對阻力的影響,船型選取是船舶設計的首要環(huán)節(jié)。在船舶設計中，根據船舶設計任務書的要求，綜合考慮船舶的總體布置、工藝結構、快速性、耐波性、穩(wěn)性、航區(qū)和經濟性等來選定船型。,船型與阻力關系密切。尤其對興波阻力而言，船型的微小變化會對興波阻力產生大的影響。,研究船型與阻力的關系對設計優(yōu)良的低阻船型具有非常重要的意義。,2,§5-1 船型對阻力影響的基本概念,一、船型分類及其主要阻力成分,1、低速船：Fr<

2、0.20，興波阻力很小，設計時主要考慮減小粘性阻力，形狀比較肥大。,2、中速船：0.20<Fr<0.30，興波阻力較小，設計時既考慮減小興波阻力，又要防止其它阻力成分增大，船型適當趨于瘦削。,3、高速船：0.30<Fr，興波阻力比較大，設計時要減小興波阻力，船型比較瘦長。,3,二、比較影響阻力的船型參數,1、主尺度比：長寬比、寬度吃水比、吃水長度比。,2、船型系數：方形系數、菱形系數、船中橫剖面系數和排水體積長度系數等

3、。,3、船體形狀：橫剖面面積曲線形狀、滿載水線面曲線和船體首尾形狀。,4,§5-2 船體主尺度的影響,一、排水量長度系數對阻力的影響,排水量長度系數 又稱修長系數，表示船舶的瘦長程度。該系數大，意味著同樣船長范圍內分布著更多的排水量。它包含排水量和船長兩個變量。,5,1、排水量一定，修長系數減小對阻力的影響,1）對摩擦阻力的影響,,6,2）對剩余阻力的影響,,7,3）對總阻力的影響,,8,選擇船長必須考慮：,1、

4、布置要求,2、阻力性能,3、操縱性,4、經濟性,9,2、船長一定，修長系數增大對阻力的影響,1）對摩擦阻力的影響,,10,2）對剩余阻力的影響,,11,3）對總阻力的影響,,12,二、寬度吃水比對阻力的影響,,1對摩擦阻力的影響,13,2）對剩余阻力的影響,,14,3）對總阻力的影響,,15,§5-3 主要船型系數的影響,一、菱形系數對阻力的影響,1、菱形系數對摩擦阻力的影響,,16,2、菱形系數對剩余阻力的影響,,17,3、

5、結論由上分析可知，棱形系數的變化將改變船型，因而對興波阻力產生不同的影響。由于不同航速時興波情況不同，所以從阻力觀點來看，所要求的CP值是不同的。在整個速度范圍內可以得出一條最佳棱形系數曲線。,4、經驗公式確定棱形系數,18,二、船中橫剖面系數的影響,1、對阻力的影響根據泰洛試驗結果知，Cm很大的范圍內變化，不但對濕面積影響不大，即對摩擦阻力影響不大，而且其剩余阻力的差別也很小。2、 Cm值的選取Cm值的選取實際上是取決于方形

6、系數，高速船由于希望有較小的Cm值。,19,,20,三方形系數對阻力的影響,,21,§5-4 橫剖面面積曲線形狀的影響,一、浮心縱向位置的影響,浮心縱向位置即橫剖面面積曲線所圍面積的形心縱向位置。它表示排水體積對于船中分布不對稱的程度。浮心離船中越后，表示船尾部越肥，船首部越瘦；反之，浮心離船中超前則表示尾部越瘦，首部越肥。,22,1、浮心縱向位置對阻力的影響,浮心縱向位置的改變對船體濕面積影響不大，故對摩擦阻力影響很小，然

7、而對剩余阻力的影響比較大。,23,2、浮心縱向位置的選擇,由于浮心縱向位置的變化會引起粘壓阻力和興波阻力完全不同的變化，為此應該根據各類船舶的各阻力成分所占的比重不同選取相應的浮心縱向坐標值。1）低速船：浮心縱向位置在船中前為宜；2）中速船：浮心位置應適當移向船中部；3）高速船：浮心位置取在船中后為宜。,24,二、平行中體長度和位置的影響,采用平行中體可以簡化施工工藝，降低造價。同時又能增加艙容，滿足船的載重量要求。此外，有時對阻

8、力性能產生有利影響。,隨著航速增高，設置平行中體對阻力性能的有利因素將下降，不利因素增加，故平行中體長度隨之縮短，直至達到某一航速時，完全不宜采用平行中體。由此可得結論：最佳平行中體長度主要與船速有關。,25,三、橫剖面面積曲線兩端形狀的影響,低速船：兩端宜為直線形；中速船：前端宜取微凹或凹形，后端直線或 微凹高速肥：兩端宜取直線或微凸。,,26,§5-5 滿載水線形狀的影響,,27,§5-6 首尾端性形

9、狀的影響,一、船首柱尾柱形狀,二、船尾柱尾柱形狀,28,1）垂直式船首,當航行過程中產生尾傾時，首柱將向后傾倒。目前不采用。,29,2）斜直式船首,有力于減小縱搖和升沉運動，可增加甲板面積，有利于甲板機械的布置，也比較美觀。目前多采用。,30,3）傾斜式船首,有力于減小縱搖，降低波浪中的阻力增值，可增加甲板面積，改善淹濕性，也比較美觀。,31,4）球鼻船首,有力于減小興波阻力、破波阻力和舭渦阻力。大型船舶采用者很多。但制造工藝較復雜，對

10、首錨的使用也有影響。,32,5）飛剪式船首,33,6）破冰式船首,此船首用于破冰船,34,球鼻首的減阻機理：,1、減小興波阻力,2、減小破波阻力,3、減小舭渦阻力,35,球鼻首的形狀,,36,,37,,1 橢圓形尾,因船尾甲板成橢圓形而得名。以往民船多采用，現已被巡洋艦尾代替。,二、船尾柱尾柱形狀,38,巡洋艦型船艉將滿載水線附近的尾部水線向后作適當延長，增加了水線長度，有利于減小興波阻力和粘性阻力。尾部甲板面積增大，有利于增

11、加初穩(wěn)性，并便于布置舵機，對螺旋槳和舵具有保護作用．可提高推進效率，且尾部容積較大，有利于布置傳動機械及工作艙室，可以減小尾傾和尾部拍擊現象。,2 巡洋艦尾,39,,因水線面的尾部形狀接近方形而得名。形成“虛長度”，在不增大濕表面積的前提下，增大了設計水線長，即摩擦阻力不增大的前提下，減小了剩余阻力。,3方尾,40,,41,Fr0.4的高速水面艦船多采用方尾，特別是快艇和驅逐艦均采用方尾，故也稱之為驅逐艦式船尾。,高速船舶采