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Chapter 7 Relation of Hull Form to Resistance,In merchant ships speed is seldom the dominant consideration, and the proportions and shape of the hull, as a rule cannot be chosen solely to attain minimum resistance. Nevertheless, lower power and lower fuel costs have an important effect on the profits a ship can earn.,Some containerships are capable of speeds as high as 30 knots. Such ships have stimulated renewed interest in the design of hull forms which can achieve such speeds economically in smooth water and still have good sea-keeping qualities and small loss of speed in rough weather. At the other end of the scale are the bulk carriers, such as oil tankers and ore ships. Speed is not so important in such ships, because the minimum cost of transport per ten-mile is achieved by carrying as great a deadweight as possible in one ship at moderate speeds.,本章主要内容： 1.影响船舶阻力的因素 2.型线设计过程中如何考虑阻力因素,2500吨级科学考察船,在某一速度范围内阻力较低的船型 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,1. “优良船型”的含义,2. 阻力成分,摩擦阻力 流态 湿表面积 粘压阻力 后体形状 流态 兴波阻力 线型的纵向走势 排水体积的垂向分布,3. 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,4.确定影响阻力的船型参数,(1) 主尺度比 (2) 船型系数 (3)船体形状 ① 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） ② 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） ③ 首尾形状（包括：首尾横剖面形状，纵剖面形状）,横剖面面积曲线,5. 船型对阻力影响问题的研究方法,主要是依靠系列模型实验 实际设计中一般是速度已定，寻找优良船型。

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） 系列60：尺度比 泰勒系列（Taylor）：改变型线特征 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6. 小结（影响船舶阻力的船型因素）,尺度比： 宽度吃水比的影响B/T 主要船型系数的影响 Cp、Cm、Cb 船体形状 横剖面面积曲线的形状 满载水线面的形状 首尾端形状,7.2 船体主尺度的影响,一. 排水量长度系数对阻力的影响,,,,（3）对于总阻力Rt（▽一定） 当排水量一定时 ① 低速船，因为摩擦阻力为主要部分，船长应尽量选小些，则排水量长度系数大一些，船型均短而肥 ② 高速船，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Lopt,,,4. Principle of choosing ship length ①满足总布置要求 ②阻力性能良好 ③满足操纵性要求(L↑，回转直径↑) ④经济性。

在Lopt附近选取Lmin，以↓造价 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,,,(2) 对Rr ▽↑，（L不变）表明B↑T↑,则船变肥∴Cr↑ Fn越高，增长越快（但Fn小时，增长不明显） (3) 对Rt（船长一定） ① 对大Cp船（低速船） ② 对小Cp船（高速船）,,,（4） 的选取 ①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 ②高速船（Cp小），主要为兴波阻力应 取小些 ③ 对于摩擦阻力和兴波阻力正好相反，因此存在最佳值二.宽度吃水比的影响B/T,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 S的经验公式（如长江船型等）与B/T有关 下图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 ① B/T对Rt/⊿的影响不大→不太重要 ② 一般观点，B/T↑时，Rt/⊿略有增大􀂋 B/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 􀂋 目前倾向性，对中低速船，有意略为增大B 值，目的L/B↓. Cb↓,7-3 主要船型系数的影响,主要讨论Cp、Cm和Cb对阻力的影响: Cb = Cm ⋅ Cp Cp对阻力的影响: Cp的意义： 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) 不同速度Cp 在低速时，Fn0.2，兴波阻力小，Rr主要由Rpv构成但总体不是很大，故Cp影响不大； 在中速时，兴波作用集中在首尾两端，Cp小，首尾尖，兴波可减小 在高速时，首波峰后移，船体整个兴波，Cp大了反而好 c) 由(b)可知 I. 不同航速Cp不同 II. 存在Rr/⊿=min的Cp值（Fn一定时）,,,,,3. 最佳菱形系数曲线,实际船舶主要从使用性和经济性出发选取菱形系数,4. 确定Cp的经验关系,① Troost公式（楚斯德） Vs：服务速度（kn） ② Baker公式 ③ 直接利用设计资料 Fr0.24 Cp=1.015-1.46Fr Fr=0.24~0.30 Cp=0.325Fr0.5,二.船中横剖面系数Cm的影响,Cm与B、T关系大，所以和B/T的影响相同，对阻力性能影响较小(摩擦阻力和剩余阻力） 中低速船：Cm偏大为好， 高速船： Cb小，光顺线型，Fn0.3，Cm≒0.96—0.75，高速驱逐舰Fr0.45，Cm约为0.8 对于高速船一般调整Cm使Cp尽量接近最佳值 Cm选取实际上取决于Cb。

高速船具有相当大的舭部升高和舭部半径 低速船无舭部升高和较小的舭部半径,泰洛实验的两种极端Cm,Fr=0.25~0.35时，差别在0.02之内,,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/CmCp就反映了Cb的影响 Cb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􀂋 方形系数的选取 ① 经验公式 ② 根据Cp、Cm和Cb三者关系确定,,小结,1. Cb：this is a measure of the fullness of the underwater form of the ship and is a very important parameter. Effect of Cb on R ①Slow and medium speed ships Cb对Rf影响小，对Rr影响大 ②High-speed ships Cb对Rf影响小，对Rr影响很大 Principle：在R增加不很大的前提下尽量选取较大的Cb值2. Cp：this is a measure of the distribution of the volume of displacement along the length. Effect of Cb on R 1. Effect of Cp on Rf Cp对Rf的影响不计(∵S变化不大)。

2. Effect of Cp on Rr Cp对Rr影响很大，且与Fn密切相关 ①Slow speed ship Rw极小，故影响极小 ②Medium speed ship 兴波作用主要在首尾两端，Cp小者首尾尖瘦，对Rw(Rr)有利Cp小者R亦小，故中速船宜选取较小的Cp值 ③High-speed ship全船兴波，Cp适当大时有利于缓和兴波作用，Rw(Rr)反而较小Cp稍大时其水压力在运动方向的分量变小，R下降故高速船宜选取稍大的Cp值Cm (Midship section coefficient) Effect of Cm on R is small Choice of Cm Depend on Cb，with Cb↑，then Cm↑ Usually：Cm=0.98~0.995 (for slow and medium speed ships) Cm=0.80~0.96 (for high speed ship),7.4 Design of the Hull Shape (form),船体形状包括： Cp( )曲线的形状 满载水线面的形状 首尾端形状,,一、Effect of sectional area curve shape (Cp( ) curve) on R,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,7000hp面积曲线，浮心中前0.1515m,,300teu面积曲线 改型前后,,海事搜救船面积曲线,1 .浮心纵向位置的影响,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Principle：兼顾： a. 阻力性能； b. 推进性能； c. 浮态2. 不同船型 的选择,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 高速船，Cw是主要矛盾 中速船，介乎两者之间， 在0附近，取决于航速和CB （或Cp）大小 给定速度后，存在最佳 一般船，最佳位置 附近对阻力影响不大 对于高速舰艇，浮心位置对阻力影响很敏感（一般在船中后），Fr0.45，中后2%~4%或者更后一些具体来讲：,,2．Effect of length of parallel middle body Lp on R,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 ①简化工艺，降低造价 ②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结论,① 一般来说，一般中低速船都有Lp ② 高速船，兴波首峰后移，不利，由前肩兴波源影响明显，不设Lp 。

③ 随航速上升而下降， Fn0.24,0.25时， ④ 位置与。