船舶阻力第5章船型對阻力的影響

1、船舶阻力第5章船型對阻力的影響1船舶阻力第五章船舶阻力第五章 船型對阻力的影響船型對阻力的影響船型選取是船舶設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。在船舶設(shè)計(jì)船型選取是船舶設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。在船舶設(shè)計(jì)中，根據(jù)船舶設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，綜合考慮船中，根據(jù)船舶設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，綜合考慮船舶的總體布置、工藝結(jié)構(gòu)、快速性、耐波性、舶的總體布置、工藝結(jié)構(gòu)、快速性、耐波性、穩(wěn)性、航區(qū)和經(jīng)濟(jì)性等來選定船型。穩(wěn)性、航區(qū)和經(jīng)濟(jì)性等來選定船型。船型與阻力關(guān)系密切。尤其對興波阻力而言，船型與阻力關(guān)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(chǎn)生大的影響。船型的微小變化會對興波阻力產(chǎn)生大的影響。研究船型與阻力的關(guān)系對設(shè)計(jì)優(yōu)良的低阻船型研

2、究船型與阻力的關(guān)系對設(shè)計(jì)優(yōu)良的低阻船型具有非常重要的意義。具有非常重要的意義。船舶阻力第5章船型對阻力的影響25-1 5-1 船型對阻力影響的基本概念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一、船型分類及其主要阻力成分1 1、低速船：、低速船：Fr0.20Fr0.20，興波阻力很小，設(shè)計(jì)時(shí)，興波阻力很小，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮減小粘性阻力，形狀比較肥大。主要考慮減小粘性阻力，形狀比較肥大。2 2、中速船：、中速船：0.20Fr0.300.20Fr0.30，興波阻力較小，興波阻力較小，設(shè)計(jì)時(shí)既考慮減小興波阻力，又要防止其它阻設(shè)計(jì)時(shí)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(dāng)趨于瘦削

3、。力成分增大，船型適當(dāng)趨于瘦削。3 3、高速船：、高速船：0.30Fr0.30Fr，興波阻力比較大，設(shè)計(jì)，興波阻力比較大，設(shè)計(jì)時(shí)要減小興波阻力，船型比較瘦長。時(shí)要減小興波阻力，船型比較瘦長。船舶阻力第5章船型對阻力的影響3二、比較影響阻力的船型參數(shù)二、比較影響阻力的船型參數(shù)1 1、主尺度比：長寬比、寬度吃水比、吃水長、主尺度比：長寬比、寬度吃水比、吃水長度比。度比。2 2、船型系數(shù)：方形系數(shù)、菱形系數(shù)、船中橫、船型系數(shù)：方形系數(shù)、菱形系數(shù)、船中橫剖面系數(shù)和排水體積長度系數(shù)等。剖面系數(shù)和排水體積長度系數(shù)等。3 3、船體形狀：橫剖面面積曲線形狀、滿載水、船體形狀：橫剖面面積曲線形狀、滿載水線面曲線

4、和船體首尾形狀。線面曲線和船體首尾形狀。船舶阻力第5章船型對阻力的影響45-2 5-2 船體主尺度的影響船體主尺度的影響一、一、排水量長度系數(shù)對阻力的影響排水量長度系數(shù)對阻力的影響排水量長度系數(shù)排水量長度系數(shù) 又稱修長系數(shù)，又稱修長系數(shù)，表示船舶的瘦長程度。該系數(shù)大，意味著表示船舶的瘦長程度。該系數(shù)大，意味著同樣船長范圍內(nèi)分布著更多的排水量。它同樣船長范圍內(nèi)分布著更多的排水量。它包含排水量和船長兩個變量。包含排水量和船長兩個變量。船舶阻力第5章船型對阻力的影響51、排水量一定，修長系數(shù)減小對阻力的影響排水量一定，修長系數(shù)減小對阻力的影響1 1）對摩擦阻力的影響）對摩擦阻力的影響船舶阻力第5章船

5、型對阻力的影響62 2）對剩余阻力的影響）對剩余阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響73 3）對總阻力的影響）對總阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響8選擇船長必須考慮：選擇船長必須考慮：1 1、布置要求、布置要求2 2、阻力性能、阻力性能3 3、操縱性、操縱性4 4、經(jīng)濟(jì)性、經(jīng)濟(jì)性船舶阻力第5章船型對阻力的影響92、船長一定，修長系數(shù)增大對阻力的影響船長一定，修長系數(shù)增大對阻力的影響1 1）對摩擦阻力的影響）對摩擦阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響102 2）對剩余阻力的影響）對剩余阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響113 3）對總阻力的影響）對總阻力的影響船舶阻力第5章

6、船型對阻力的影響12二、二、寬度吃水比對阻力的影響寬度吃水比對阻力的影響1 1對對摩摩擦擦阻阻力力的的影影響響船舶阻力第5章船型對阻力的影響132 2）對剩余阻力的影響）對剩余阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響143 3）對總阻力的影響）對總阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響155-3 5-3 主要船型系數(shù)的影響主要船型系數(shù)的影響一、一、菱形系數(shù)對阻力的影響菱形系數(shù)對阻力的影響1 1、菱形系數(shù)對摩擦阻力的影響、菱形系數(shù)對摩擦阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響162 2、菱形系數(shù)對剩余阻力的影響、菱形系數(shù)對剩余阻力的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響17 3 3、結(jié)論、結(jié)論 由

7、上分析可知，棱形系數(shù)的變化將改變船由上分析可知，棱形系數(shù)的變化將改變船型，因而對興波阻力產(chǎn)生不同的影響。由型，因而對興波阻力產(chǎn)生不同的影響。由于不同航速時(shí)興波情況不同，所以從阻力于不同航速時(shí)興波情況不同，所以從阻力觀點(diǎn)來看，所要求的觀點(diǎn)來看，所要求的CPCP值是不同的。值是不同的。 在整個速度范圍內(nèi)可以得出一條最佳棱形在整個速度范圍內(nèi)可以得出一條最佳棱形系數(shù)曲線。系數(shù)曲線。 4 4、經(jīng)驗(yàn)公式確定棱形系數(shù)、經(jīng)驗(yàn)公式確定棱形系數(shù)船舶阻力第5章船型對阻力的影響18 二、船二、船中橫剖面系數(shù)的影響中橫剖面系數(shù)的影響 1 1、對阻力的影響、對阻力的影響 根據(jù)泰洛試驗(yàn)結(jié)果知，根據(jù)泰洛試驗(yàn)結(jié)果知，Cm很大的

8、范圍內(nèi)很大的范圍內(nèi)變化，不但對濕面積影響不大，即對摩擦變化，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阻力影響不大，而且其剩余阻力的差別也很小。很小。 2 2、 CmCm值的選取值的選取 CmCm值的選取實(shí)際上是取決于方形系數(shù)，高值的選取實(shí)際上是取決于方形系數(shù)，高速船由于希望有較小的速船由于希望有較小的CmCm值。值。船舶阻力第5章船型對阻力的影響19船舶阻力第5章船型對阻力的影響20 三三方方形形系系數(shù)數(shù)對對阻阻力力的的影影響響船舶阻力第5章船型對阻力的影響215-4 5-4 橫剖面面積曲線形狀的影響橫剖面面積曲線形狀的影響一、一、浮心縱向位置的影響浮心縱向位置的影響

9、 浮心縱向位置即橫剖面面積曲線所圍面積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。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，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。示尾部越瘦，首部越肥。船舶阻力第5章船型對阻力的影響221、浮心縱向位置對阻力的影響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，然而對剩余阻力，故對摩擦阻力影響很小，然而對

10、剩余阻力的影響比較大。的影響比較大。船舶阻力第5章船型對阻力的影響232、浮心縱向位置的選擇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(yīng)該根據(jù)各興波阻力完全不同的變化，為此應(yīng)該根據(jù)各類船舶的各阻力成分所占的比重不同選取相類船舶的各阻力成分所占的比重不同選取相應(yīng)的浮心縱向坐標(biāo)值。應(yīng)的浮心縱向坐標(biāo)值。 1 1）低速船：浮心縱向位置在船中前為宜；）低速船：浮心縱向位置在船中前為宜； 2 2）中速船：浮心位置應(yīng)適當(dāng)移向船中部；）中速船：浮心位置應(yīng)適當(dāng)移向船中部； 3 3）高速船：浮心位置取在船中后為宜。）高速船：浮心位置

11、取在船中后為宜。船舶阻力第5章船型對阻力的影響24二、二、平行中體長度和位置的影響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(jià)采用平行中體可以簡化施工工藝，降低造價(jià)。同時(shí)又能增加艙容，滿足船的載重量要求。同時(shí)又能增加艙容，滿足船的載重量要求。此外，有時(shí)對阻力性能產(chǎn)生有利影響。此外，有時(shí)對阻力性能產(chǎn)生有利影響。 隨著航速增高，設(shè)置平行中體對阻力性能的隨著航速增高，設(shè)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(dá)到某一航速時(shí)，完體長度隨之縮短，直至達(dá)到某一航速時(shí)，完全不宜采用平行中體。由此可得結(jié)論：最佳全

12、不宜采用平行中體。由此可得結(jié)論：最佳平行中體長度主要與船速有關(guān)。平行中體長度主要與船速有關(guān)。船舶阻力第5章船型對阻力的影響25三、三、橫剖面面積曲線兩端形狀的影響橫剖面面積曲線兩端形狀的影響 低速船：兩端宜為直線形；低速船：兩端宜為直線形； 中速船：前端宜取微凹或凹形，后端直線或中速船：前端宜取微凹或凹形，后端直線或 微凹微凹 高速肥：兩端宜取直線或微凸。高速肥：兩端宜取直線或微凸。船舶阻力第5章船型對阻力的影響265-5 5-5 滿載水線形狀的影響滿載水線形狀的影響船舶阻力第5章船型對阻力的影響275-6 5-6 首尾端性形狀的影響首尾端性形狀的影響一、一、船首柱尾柱形狀船首柱尾柱形狀二、二

13、、船尾柱尾柱形狀船尾柱尾柱形狀船舶阻力第5章船型對阻力的影響281 1）垂直式船首）垂直式船首當(dāng)航行過程中產(chǎn)生尾傾時(shí)，首柱將向當(dāng)航行過程中產(chǎn)生尾傾時(shí)，首柱將向后傾倒。目前不采用。后傾倒。目前不采用。船舶阻力第5章船型對阻力的影響292 2）斜直式船首）斜直式船首有力于減小縱搖和升沉運(yùn)動，可增加甲有力于減小縱搖和升沉運(yùn)動，可增加甲板面積，有利于甲板機(jī)械的布置，也比板面積，有利于甲板機(jī)械的布置，也比較美觀。目前多采用。較美觀。目前多采用。船舶阻力第5章船型對阻力的影響303 3）傾斜式船首）傾斜式船首有力于減小縱搖，降低波浪中的阻力增有力于減小縱搖，降低波浪中的阻力增值，可增加甲板面積，改善淹濕性

14、，也值，可增加甲板面積，改善淹濕性，也比較美觀。比較美觀。船舶阻力第5章船型對阻力的影響314 4）球鼻船首）球鼻船首有力于減小興波阻力、破波阻力和舭渦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。但制造工阻力。大型船舶采用者很多。但制造工藝較復(fù)雜，對首錨的使用也有影響。藝較復(fù)雜，對首錨的使用也有影響。船舶阻力第5章船型對阻力的影響325 5）飛剪式船首）飛剪式船首船舶阻力第5章船型對阻力的影響336 6）破冰式船首）破冰式船首此船首用于破冰船此船首用于破冰船船舶阻力第5章船型對阻力的影響34球鼻首的減阻機(jī)理：球鼻首的減阻機(jī)理：1 1、減小興波阻力、減小興波阻力2 2、減小破波阻

15、力、減小破波阻力3 3、減小舭渦阻力、減小舭渦阻力船舶阻力第5章船型對阻力的影響35球鼻首的形狀球鼻首的形狀船舶阻力第5章船型對阻力的影響36船舶阻力第5章船型對阻力的影響371 橢橢圓圓形形尾尾因船尾甲板成因船尾甲板成橢圓形而得名。以往民船橢圓形而得名。以往民船多采用，現(xiàn)已被巡洋艦尾代替。多采用，現(xiàn)已被巡洋艦尾代替。二、二、船尾柱尾柱形狀船尾柱尾柱形狀船舶阻力第5章船型對阻力的影響38 巡洋艦型船艉將滿載水線附近的尾部水線向后巡洋艦型船艉將滿載水線附近的尾部水線向后作適當(dāng)延長，增加了水線長度，有利于減小興作適當(dāng)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，有利波阻力和粘性阻力。尾部甲板面積增大，有利于增加初穩(wěn)性，并便于布置舵機(jī)，對螺旋槳和于增加初穩(wěn)性，并便于布置舵機(jī)，對螺旋槳和舵具有保護(hù)作用可提高推進(jìn)效率，且尾部容舵具有保護(hù)作用可提高推進(jìn)效率，且尾部容積較大，有利于布