船舶阻力-第6章 船型对阻力的影响.ppt

第六章第六章 船型对阻力的影响船型对阻力的影响船型参数：船型参数：船体水下部分一些物理量及几何形状特征船体水下部分一些物理量及几何形状特征 Slide 2上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力6-1 6-1 船型对阻力影响的基本概念船型对阻力影响的基本概念 1. “优良船型”的含义 在某一速度范围内阻力较低的船型 在前面章，已讲过不同船型的阻力性能比较发现：a. 不同船型在不同船速范围内，阻力优劣是不同的b. 同一船型，在不同航速范围内，阻力优劣是不同的启示： 船型对阻力的影响，应分成不同航速范围讨论Slide 3上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力2. 船舶分类及其主要阻力成分种类 速度范围 主要阻力成分 设计思想低速船 中速船 高速船 使 ，船型肥短； ，去流段要注意 （i） 不能过大，利用 有利干扰 ii） 仍要注意（i）船型瘦削全船兴波（ii）前体比后体更瘦Slide 4上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力船型表达 无因次化 (1) 主尺度比(2) 船型系数二二. . 确定影响阻力的船型参数确定影响阻力的船型参数Slide 5上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力以上六个参数，独立参数四个 。

Slide 6上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力(3)船体形状 横剖面面积曲线（主要看：浮心位置Xc，平行 体长度Lp和位置，以及前尾形状） 满载水线面的形状（主要看：满载水线面积，满载水线平行中段，满载水线首尾形状，以及首端进流段） 首尾形状（包括：首尾横剖面形状，纵剖面形状）Slide 7上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力正反两个问题u 正问题 先给定船型改变船型，看 如何变化（ 固定），使 u 反问题 速度已定，寻找优良船型，而设计问题实际是反问题三三. .船型对阻力影响问题的研究方法船型对阻力影响问题的研究方法Slide 8上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力n 两点阶段 60年代以前，主要研究主尺度比，船型参数对阻力影响这是宏观研究，参数相对较少，可用“系列试验”来研究选定母船型，并系统变化影响船体阻力的系数） 60年代以后，进入“微观、局部”的阶段真正进入了船的型线的影响比如球首，船尾，节能装置，直至型线的某些细节的改进Slide 9上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力6-2 6-2 船体主尺度的影响船体主尺度的影响一. 排水量长度系数对阻力的影响 瘦长程度 Slide 10上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Case 1. 改变(1)对Rf 随 但较平坦 结论：随 Slide 11上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力（2）对于剩余阻力Rr 船体细长，兴波阻力小，粘压阻力也小，CrSlide 12上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力（3）对于总阻力Rt（一定）当排水量一定时 低速船 ，就是下图6-3(a)。

因为摩擦阻力为主要部分，船长应尽量选小些，则 大一些，船型均短而肥 高速船 ，就是下图6-3(b)这时剩余阻力为主要部分，船长增加，剩余阻力减小，但船长增加到一定程度时，摩擦阻力成为主要部分，所以存在总阻力最佳的船长LoptSlide 13上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 14上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力（4）船长选择u 依据 总布置 船舶性能（阻力，操纵） 对民船涉及经济性u 原则：总阻力角度而言，L总略小于Lopt，阻力增 加不多，造价可望下降5）确定船长的经验公式a) 巴士久宁公式b) 艾亚公式c) 杰克公式d) 诺吉德公式Slide 15上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Case 2. (1) 对一定Slide 16上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力(2) 对Rr，（L不变）表明BT,则船变肥 CrFn越高，增长越快（但Fn小时，增长不明显）(3) 对Rt（船长一定） 对大Cp船（低速船）随 ， 但总体来说， 变化不大 对小Cp船（高速船）随 ， （见下图）Slide 17上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 18上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力（4） 的选取中低速船（Cp大）， 主要为摩擦阻力， 应取略大，随着航速增加，应适当降低 。

高速船（Cp小），主要为兴波阻力 应取小些 对于摩擦阻力和兴波阻力正好相反，因此存在最佳 值见下图6-5）Slide 19上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 20上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力B/T代表扁平度，越大约扁1.对Rf的影响 只有S可能受B/T影响 从2-6节中，S的经验公式（如长江船型等）与B/T有关 下图6-6中给出了对应最小湿面积的B/T值从图中可知，B/T的变化，对湿表面积影响不是很大二.二.宽度吃水比的影响宽度吃水比的影响B/TB/TSlide 21上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 22上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力2. 对Rr的影响B,T的分别影响综合来说，B/T, Cr有所3. B/T对Rt/的影响 B/T对Rt/的影响不大不太重要 一般观点，B/T时，Rt/略有增大 Slide 23上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 24上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力uB/T的实际选择（主要不是从阻力观点出发）I.B的选择布置，稳性出发II. T的选择港口、航道情况III.由B/T与L的关系而定u目前倾向性，对中低速船，有意略为增大B 值，目的L/B. CbSlide 25上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力 好处：a) 从阻力上b) 稳性有利c) 经济上L/B，结构重量小 造价减小Slide 26上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力6-3 6-3 主要船型系数的影响主要船型系数的影响u 主要讨论Cp、Cm和Cb对阻力的影响一. Cp对阻力的影响1. Cp的意义 排水体积沿船长方向的分布 Cp小：排水量相对集中于船舯，两端较瘦削。

Cp大：排水量分布比较均匀，首尾部较丰满Slide 27上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 28上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力2. 对阻力的影响a)Cp对Rf影响不大，Cp对Rr的影响也就是对Ct的影响b)在低速时，Fn0.3， Cm0.960.75（见下图6-11，6-12）Slide 34上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 35上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 36上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力三. 方形系数商船：从经济性考虑，着眼点是装载量因此、L 决定后，再决定Cb高速船：从减少兴波阻力考虑，则着眼于Cp中低速船：从Cm对阻力变化不大，因此Cb=Cp*Cm Cp就反映了Cb的影响lCb对摩擦阻力影响较少，对剩余阻力影响较大， 和Cp一样存在临界Cb Slide 37上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力u 方形系数的选取 经验公式 根据Cp、Cm和Cb三者关系确定（见下图6-13，6-14）Slide 38上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 39上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 40上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力6-4 6-4 横剖面面积曲线形状的影响横剖面面积曲线形状的影响横剖面面积曲线A(x)可表现三个量的特征1. 浮心纵向位置2. 平行中体长度 和位置3. A(x)两端形状Slide 41上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力 是A(x)的形心，表示排水体积对船中分布的 不对称程度。

表示浮心在船中之前，首肥尾瘦 表示浮心在船中之后，首瘦尾肥1.对阻力的影响 的改变对湿面积影响不大，从而对Rf影响很小，主要是影响剩余阻力 一一. .浮心纵向位置的影响浮心纵向位置的影响Slide 42上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力2. 不同船型的 选择 主要概念是，不同速度范围的船型Cw和Cpv占比重不同，因而对 的要求各异低速船，Cpv是主要矛盾；要高速船，Cw是主要矛盾；要 ， 大小与Fn有关中速船，介乎两者之间， 在0附近，取决于航速和 CB （或Cp）大小Slide 43上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力u 给定速度后，存在最佳 一般船， 附近 对阻力影响不大（见下图6-15） 对于高速舰艇，浮心位置对阻力影响很敏感（一般在船中后）Slide 44上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 45上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力 平行中体是指A(x)=Am的一段，即基本上与船中横剖面形状相同的一段简化工艺，降低造价增加舱容 意味着： 向中部集中，对降低Cw和Cpv有利 形成“前肩”、“后肩”，提供兴波源和漩 涡，提高Cw和Cpv二二. .平行平行中体长度和位置的影响中体长度和位置的影响Slide 46上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力 一般来说，若非极端对阻力有利，一般中低速船都有Lp。

高速船，兴波首峰后移，不利，由前肩兴波源影响明显，不设Lp 随航速上升而下降， Fn0.24,0.25时， 位置与 配合，低速.中心在前，随速度上升而后移 进流段 去流段 .or.结论：结论：Slide 47上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力 Fn0.25, Lp=0, Amax的位置随Fn后移，Fn=0.3，Amax在船中，Fn=0.5, Amax在船中后约5%Slide 48上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力 直线形 微凹 凹形 首端取决于兴波的比重和首波峰位置，与Cp的讨 论对应 尾端取决于粘压阻力，后端影响较前端小，一 般取直线具体横剖面面积曲线首尾端形状可见表6-1三三.A(x).A(x)在首尾端形状在首尾端形状Slide 49上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 50上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 51上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力6-5 6-5 满载水线形状的影响满载水线形状的影响 横剖面面积曲线决定后，最重要的问题是确定满载水线的形状满载水线就在自由表面附近，对兴波的作用自然很大 描述满载水线的参数是：满载水线面积系数平行中段首尾形状首端进流角Slide 52上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力一. 满载水线面面积系数Cwp Cwp与稳性，适航性和快速性有关，它的效应和Cp, Cb类似。

一般 对于系列60二. 满载水线平行中段长度各吃水的水线面都可有平行中段，但从上而下长度逐渐减小中低速船 Lp为平行中体长度Slide 53上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力三. 满载水线首尾端的形状 首尾端形状：凸形、直线形、凹形 首端对波阻影响较大，趋势与A(x)相同 低速 中速 高速横剖面A(x) 直线形 微凹或凹形 微凸或直线满载水线w(x) 凸 凹 直线或微凸 尾端涉及粘压阻力，但影响不及首端水线形状，保持直线形与A(x)基本相同 Slide 54上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力四.满载水线首端半进角 ie随Fn上升而下降，但要考虑到水线首端形状低速船 高速船水线首端凸，ie大些；凹时，ie小些具体满载水线首端形状和半进角见表6-2 Slide 55上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 56上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 57上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力6-6 6-6 首尾端形状的影响首尾端形状的影响一.首尾横剖面形状1. 横剖面形状的形式 U形，V形U形特点： 横剖面沿吃水分布较均匀 满载水线较窄，与凹形水线配合V形特点： 集中上部 满载水线较宽，与凸或直线形水线配合。

Slide 58上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力2. 对阻力的影响U形： 分布于下部，满载水线较窄，半进流角小，Cw 单桨伴流较均匀，推进效率高，振动小 对中高速船，较V尾阻力高可达7%，舭涡严重些（指船尾部分）V形： 湿面积稍小，Rf有所减小 舭部相对较瘦，有利于减少舭涡和尾部分离 水线宽，适于布置双桨u 首尾端形状的选择 低速船，首部用V形，中高速选U形，高速船用V形 双桨船V形，单桨多U形Slide 59上海交通大学船舶原理 之 船舶阻力Slide 60上海交通大学船舶原理 之 。