船舶阻力船型對阻力的影響

船舶阻力船型對阻力的影響1第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1船型對阻力影響的基本概念一、船型、航速與阻力性能之間的關(guān)系阻力性能優(yōu)良船型是對某一速度范圍和航行環(huán)境而言的；討論船型對阻力的影響必須與設(shè)計(jì)船速度范圍相聯(lián)系（未來將同時(shí)考慮航行環(huán)境）1、優(yōu)良船型的含義2第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1船型對阻力影響的基本概念一、船型、航速與阻力性能之間的關(guān)系2、船舶分類及其主要阻力成分（水面排水型船）Rw很小,Rf與Rpv主要;所以要減小Rf和Rpv,Rf∝S—減小S—船型肥短—易產(chǎn)生旋渦—去流段低速船F(xiàn)r<0.20Rw隨V提高而增大,既要減小Rw又要考慮Rf和Rpv,辦法:選擇有利船型參數(shù)—(興波)有利干擾船型趨于瘦削—減小粘壓中速船0.20<Fr<0.303第3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月Rw成為主要成分,力求減小Rw。

辦法：減小船首波系的波高—船體（前體）瘦長高速船波浪長度大—首波在船尾難以實(shí)現(xiàn)有利干擾高速船F(xiàn)r>0.306.1船型對阻力影響的基本概念4第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月5第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、確定影響阻力的船型參數(shù)1、主尺度比：L/B、B/T2、船形系數(shù)：6個(gè)參數(shù)—4個(gè)獨(dú)立參數(shù)6.1船型對阻力影響的基本概念6第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3、船體形狀（1）橫剖面面積曲線形狀：

xc

、Lp、首尾端形狀

（2）滿載水線形狀：

面積、平行中段長度、首尾端形狀、半進(jìn)角

（3）首尾形狀：

首尾橫剖面形狀、縱剖面形狀

總阻力：7第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

船模系列試驗(yàn)：對所研究的問題，選定母型船，并系統(tǒng)地變化影響船體阻力的船型參數(shù)，制成一系列船模，在對應(yīng)的裝載情況下拖曳試驗(yàn)。三、船型對阻力影響問題的研究方法6.1船型對阻力影響的基本概念船型變換：

仿射變化改變線型特征8第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三、船型對阻力影響問題的研究方法6.1船型對阻力影響的基本概念9第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三、船型對阻力影響問題的研究方法6.1船型對阻力影響的基本概念10第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

船模系列試驗(yàn)：對所研究的問題，選定母型船，并系統(tǒng)地變化影響船體阻力的船型參數(shù)，制成一系列船模，在對應(yīng)的裝載情況下拖曳試驗(yàn)。船型變換：

仿射變化改變線型特征6.1船型對阻力影響的基本概念三、船型對阻力影響問題的研究方法11第11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月泰勒標(biāo)準(zhǔn)船模系列實(shí)驗(yàn)6.1船型對阻力影響的基本概念12第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2船體主尺度影響（1）對Rf的影響1、由L變化，討論的影響一、排水量長度系數(shù)在參數(shù)Cm，Cp和B/d不變情況下，Cs近似為常數(shù)，因此可認(rèn)為在排水量一定時(shí)，因此增大船長(或減小)將使摩擦阻力增加，即13第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2船體主尺度影響（2）對Rr的影響1、由L變化，討論的影響？14第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）對總阻力影響6.2船體主尺度影響低速船：摩擦阻力占總阻力的主要成分，可達(dá)總阻力的70%以上。而Rr所占比例較小，因此當(dāng)排水量一定時(shí)，盡可能船型肥短，對阻力-艙容-造價(jià)均有利15第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）對總阻力影響6.2船體主尺度影響高速船：剩余阻力占總阻力的比例較大，因此隨著船長增大，即減小，總阻力的變化情況與低速船有所不同，存在最佳船長Lopt16第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2船體主尺度影響17第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）利用經(jīng)驗(yàn)公式估算船長巴士久寧公式6.2船體主尺度影響適用于Δ＝1600～42000t的各類民用船其中速度單位為kn,排水體積單位為m3

艾亞公式其中排水量單位為噸

常數(shù)C的選取：C=23.5,當(dāng)單槳船Vs

＝11.0kn～16.5kn

C=24.0,當(dāng)雙槳船Vs

＝15.5kn～18.5knC=26.0,Vs>20kn適用于Lbp=120～140m的商船18第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、由排水量變化，討論△/(0.01L)3

的影響

L一定，△變化（討論單位排水量阻力變化）（1）對Rf影響6.2船體主尺度影響（2）對Rr影響低速船：△/(0.01L)3對Rr/Δ的影響不大高速船：明顯，19第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2船體主尺度影響圖6-4排水量長度系數(shù)對Rr/Δ影響(a)Fr＝0.208；(b)Fr＝0.29820第20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）低、中速船△/(0.01L)3取大些，

隨著V增加，降低△/(0.01L)3，船型肥短（2）高速船△/(0.01L)3比低速船小得多，船型瘦長（3）

△/(0.01L)3對Rf與Rr影響相反，存在Lopt

（3）對總阻力的影響6.2船體主尺度影響低速船可取大些高速船可取小些3、不同船舶的△/(0.01L)3選取21第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、B/T影響B(tài)/T=3.0附近，S最??；改變B/T對S影響不敏感；B/T對Rf影響小B大，散波波高增加；T大，橫波波高增加B/T較小的船橫波影響顯著。兩者對興波的影響，反映在剩余阻力有相反影響作用。6.2船體主尺度影響1、B/T對Rf

的影響2、B/T對Rr

的影響22第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、對Rt的影響

B/T對Rt有影響，但不大.中低速船：常用B/T范圍內(nèi)，B/T增加0.1，Rt增加0.50%~0.75%高速船：增加的略多些(設(shè)計(jì)時(shí)常選用較大的B/T)6.2船體主尺度影響23第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月Cp

表征排水體積沿船長分布情況6.3主要船型系數(shù)的影響

一、Cp的影響Cp＝/LAm24第24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)Cp對Rf的影響1、Cp對阻力的影響6.3主要船型系數(shù)的影響影響較大,與航速有關(guān)△、L不變，Cp變化對S影響很小，—對Rf影響可忽略。（2）Cp對Rr的影響25第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月低速：Fr<0.2Rw小—Cp影響小中速：

0.2<Fr<0.3首波峰高壓區(qū)在首端Cp小—首尾尖—水壓力分量小—Rw小—Rr小

6.3主要船型系數(shù)的影響26第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月高速：

Fr>0.3整個(gè)船體均產(chǎn)生興波6.3主要船型系數(shù)的影響排水量沿船長分布均勻則有利緩和興波過小則不利,同時(shí)首波峰高壓區(qū)后移適當(dāng)取大,水壓力分量小則Rr反而小。27第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、最佳棱形系數(shù)曲線阻力角度—理論最佳Cp曲線使用性、經(jīng)濟(jì)性—實(shí)際最佳Cp曲線低速船，Cp對阻力影響小，Cp大經(jīng)濟(jì)性好，阻力增加小6.3主要船型系數(shù)的影響28第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、經(jīng)驗(yàn)公式6.3主要船型系數(shù)的影響29第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二、船中橫剖面系數(shù)的影響6.3主要船型系數(shù)的影響1、Cm對阻力影響

Cm對Rf和Rr影響不大？30第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、Cm選取（取決于Cb）6.3主要船型系數(shù)的影響中低速船：Cm取大。

Cb一定，Cm大—Cp小—首尾尖—Rw小。高速船：Cm隨Cb減小而下降

Cb本身較小，Cm主要考慮型線光順。31第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三、Cb影響6.3主要船型系數(shù)的影響運(yùn)輸船舶（低速）—經(jīng)濟(jì)性—Cb=CmCp—Cp；高速船—減小興波—決定Cp32第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1、對阻力影響Cb對Rf影響比較小，對Rr影響大（Vs大時(shí)尤顯著）

Cb增加—Rt/△增加超過臨界Cbc時(shí)—Rt/△迅速增加三、Cb影響6.3主要船型系數(shù)的影響33第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）由Fr確定臨界Cbc

（服務(wù)航速）（試航航速）（2）根據(jù)Cp、Cm和Cb

三者關(guān)系確定

2、Cb

選取6.3主要船型系數(shù)的影響34第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一、浮心縱向位置Xc

的影響

6.4橫剖面面積曲線形狀影響Xc表示船體前后體肥瘦程度

1、Xc對阻力的影響

（對Rf影響?。?5第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、不同船型的Xc選擇低速船：

主要問題Rpv—去流段瘦長—

Xc在舯前中速船：

Rw增加—首部不宜過肥—

Xc適當(dāng)移向中高速船：

Cb小，船型瘦削—Rpv

小

Rw主要—首部尖瘦—Xc在船后3、最佳浮心曲線Xc在最佳位置偏移0.5%L，阻力增加不超過1%

Fr>0.45的高速船Xc對阻力影響敏感，一般在舯后2~4%6.4橫剖面面積曲線形狀影響36第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

4、Xc對推進(jìn)效率影響6.4橫剖面面積曲線形狀影響Xc略后移可增加伴流

——提高推進(jìn)效率Xc后移過多

—產(chǎn)生不利影響（特別是雙槳船）37第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平行中體長度和位置的影響1、平行中體對阻力影響▽一定，設(shè)平行中體首尾尖瘦—減小Rw、Rpv—有利前肩、后肩—肩波、旋渦—不利中低速船：設(shè)平行中體，但不宜過長，對阻力有利6.4橫剖面面積曲線形狀影響高速船：肩波、旋渦嚴(yán)重—不設(shè)平行中體38第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、確定平行中體長度和位置6.4橫剖面面積曲線形狀影響低速：Lp較長、位置偏舯前速度增加：Lp縮短、位置后移注意：避免前肩波系與首波系發(fā)生不良干擾39第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4橫剖面面積曲線形狀影響40第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月低速船：兩端宜為直線形中速船：首—微凹、凹；尾—直線、微凹高速船：直線或微凸依據(jù)：首端—不同速度時(shí)Rw大小及波峰水壓力分力大小尾端—減小粘壓阻力三、橫剖面面積曲線兩端形狀影響6.4橫剖面面積曲線形狀影響41第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月貝克研究結(jié)論：6.4橫剖面面積曲線形狀影響42第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一、滿載水線面面積6.5滿載水線形狀的影響V大—Cwp小近似關(guān)系：二、平行中段長度約為1.5~2倍Lp三、首尾端形狀1、滿載水線首端形狀對Rw影響大

低速船：凸—直線（Fr=0.2）

原因：減小后部水線坡度—減小Rpv

中速船：凹

減小波浪高壓區(qū)沿水平方向分力，減小Rw

高速船：直線甚至微凸

V提高，波浪高壓區(qū)后移，采用直線甚至微凸有利于減小水壓力沿水平方向分力，減小Rw2、滿載水線尾端形狀主要影響Rpv通常采用直線形43第43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月四、滿載水線首端半進(jìn)流角6.5滿載水線形狀的影響ie隨速度增加而減?。坏退伲?0~30°—高速：4~11°44第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5滿載水線形狀的影響45第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一、首尾橫剖面形狀6.6首尾形狀影響U形特點(diǎn)：面積沿垂向分布比較均勻，滿載水線處較窄與凹形水線相配合V形特點(diǎn)：面積集中在上部，滿載水線處較寬,與凸或直線形水線相配合1、橫剖面形狀的類型

U、中U、中V、V46第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、橫剖面形狀對阻力的影響及選擇（1）首部：低速：V形

—S小—

Rf?。?/p>

V形—水下部分瘦—沿縱剖線流動(dòng)—減少舭部旋渦中高速：U形—首部滿載水線尖瘦—減小Rw

（避免采用極U形—舭部半徑過小—旋渦）（2）尾部

阻力角度：V形—S面積略小—Rf略??；縱剖線平順—不易發(fā)生分離水線寬—便于雙槳布置推進(jìn)角度：U形

—伴流均勻

—螺旋槳效率高、船體振動(dòng)小6.6首尾形狀影響47第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、船首尾柱形狀1、首柱6.6首尾形狀影響48第48頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、尾柱形式6.6首尾形狀影響49第49頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三、球鼻首對阻力的影響1、球鼻首減阻機(jī)理（1）減小興波阻力

Fr在0.27~0.34（中高速船）—有利干擾—合成波高下降（2）減小舭渦阻力低速肥大型船—使水流徑向?qū)ΨQ流動(dòng)—減少首部舭渦（3）減小破波阻力低速肥大型船—艏部前伸、水線進(jìn)角減少

—減小壓載航行時(shí)破波阻力6.6首尾形狀影響50第50頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月6.6首尾形狀影響51第51頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、球鼻船首的形式（2）“S-V”型球鼻應(yīng)用：適用性廣，高速、中低速，滿載和壓載都起作用6.6首尾形狀影響（1）水滴型球鼻應(yīng)用：船型瘦、航速高、出現(xiàn)最早、

應(yīng)用較廣52第52頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）撞角型球鼻首前端較尖，呈尖角狀應(yīng)用：低速肥大型船滿載和壓載時(shí)減阻效果良好（4）其他圓柱體型和橢球體型6.6首尾形狀影響53第53頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、球鼻的幾何參數(shù)6.6首尾形狀影響（1）相對突出長度lb/Lbp（2）相對浸深hb/