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第六章 船型对阻力的影响 § 6-1 船型对阻力影响的基本概念 一、船型、航速与阻力性能之间的关系 1．优良船型的含义 船型对阻力性能的影响是与船速密切联系的，在不同速度范围内，船型参数对阻力的影响不仅程度上不同，甚至还有本质上的差别，因此，所谓阻力性能优良的船型是对某一定速度范围而言。 2．船舶分类及其主要阻力成分 低速船航速较低，兴波阻力很小，其总阻力中 摩擦阻力与粘压阻力占主要成分， 中速船的航速较低速船有所增大，兴波阻力成 分随之增大，故在设计过程中既要注意减小兴波阻 力，又要防止其他阻力成分的增长。 高速船的兴波阻力是总阻力中的主要成分，有 时可达50%以上。为此，设计中应力求减少兴波阻 力。 二、确定影响阻力的船型参数 船型参数主要包括三个方面： (1) 主尺度比： 有长宽比 L/B，宽度吃水比 B/d 。 (2) 船型系数： 有方形系数 Cb，棱形系数 Cp，船中横剖面系数 Cm 以及排水体积长度系数 ?/L 。 所述的六个船型参数，并非完全独立，存在如下两关系： Cp = Cb / Cm = = = 因而上述六个参数中，可取四个作独立参 数。即: ?/L 、 Cm 、Cp 或 Cb (3) 船体形状： 表征船体形状的因素很多，可归纳为三个主要方面： ① 横剖面面积曲线的形状：可由浮心纵向位置xc，平行中体长度Lp和位置，以及曲线两端的形状来表征。 ② 满载水线面的形状：可以由满载水线面的面积，满载水线平行中段，满载水线首尾端的形状以及满载水线首端半进角等因素表征。 ③ 首尾形状：包括首尾横剖面形状和纵剖面形状。 若上述诸方面的各项参数、特征一定时，船的形状可以说基本上确定，故总阻力表达式可改写成： Ct = f（ 、 、Cp 、Cm 、 船体形状、Fr） 三、船型对阻力影响问题的研究方法 由于目前还不可能用理论计算方法来确定船型诸参数对船体阻力的影响，所以现在解决这个问题的主要手段是船模系列试验方法。 派生系列船模改变船型的方式有两种： 一种为仿射变化； 另一种是改变线型特征的方式。 § 6-2 船体主尺度的影响 船型参数 的变化可以由两种情况所引起： 若在排水量Δ一定时：要求船中横剖面系数Cm，Cp和B/d 都保持不变，则 的变化是由同时改变宽度和吃水并相应改变船长L而得到的； 若船长L一定时：要求Cm、Cp和B/d均保 持不变，则 的变化是由同时改变B 和d 以致由Δ变化而得到的。 1．由船长变化，讨论 的影响 (1) 对摩擦阻力影响 由于湿面积可按S = Cs 估算，在参数Cm，Cp 和B/d 不变情况下，Cs 近似为常数，因此可认为在排水量一定时，S与L 成正比关系。 由此可知，船长增大时，湿面积将随之增加，而一般说来船长增大时，以致Re增大所引起的摩擦阻力系数减小是极微的。因此增大船长(或减小 )将使摩擦阻力增加。 (2) 对剩余阻力的影响 因为在排水量Δ一定时，增加船长，必 定要求B、d 同时减小，其L/B增大，所以船 型变得较瘦长，这样对剩余阻力产生的影响 反映在两个方面：一方面，船型瘦长，将使 粘压阻力下降；另一方面，船宽 B，吃水 d 减小，将使兴波阻力下降。 显然，在Δ一定时，增加 L 将使剩余阻 力下降。 (3) 对总阻力的影响 由于在一定Δ时，增长L 的结果使摩擦阻力Rf 和剩余阻力Rr 产生完全相反的影响，因而对总阻力的影响作用将取决于Rf与Rr两者增减的数值而定。但由前知，对于不同航速的船舶说来，Rf 和Rr占总阻力的比重是不同的，因而船长对总阻力的影响也将是不同的。 ① 对低速船： Rf占总阻力的主要成分，可达总阻力的 70%以上。而Rr所占比例较小，因此当排水 量一定时，增长L时(即减小 )，剩余阻 力的减小值不大，因此总阻力几乎无甚下降。 如果L过大时，总阻力反而增大。 ② 对高速船： 由于Rr占总阻力的比例很大，因此随着 船长增大，即 减小，总阻力的变化情 况与低速船有所不同， 当