船舶阻力船型對(duì)阻力的影響課件

1第六章船型對(duì)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)中，根據(jù)船舶設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)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、穩(wěn)性、航區(qū)和經(jīng)濟(jì)性等來(lái)選定船型。1第六章船型對(duì)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26.1船型對(duì)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(duì)某一速度范圍和航行環(huán)境而言的；討論船型對(duì)阻力的影響必須與設(shè)計(jì)船速度范圍相聯(lián)系（未來(lái)將同時(shí)考慮航行環(huán)境）1、優(yōu)良船型的含義26.1船型對(duì)阻力影響的基本概念一、船型、航速與阻力性能之36.1船型對(duì)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(lèi)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<0.3036.1船型對(duì)阻力影響的基本概念一、船型、航速與阻力性能之4Rw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(zhǎng)高速船波浪長(zhǎng)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(duì)阻力影響的基本概念4Rw成為主要成分,力求減小Rw。高速船F(xiàn)r>0.3556

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(duì)阻力影響的基本概念6二、確定影響阻力的船型參數(shù)1、主尺度比：L/B、B/T273、船體形狀（1）橫剖面面積曲線(xiàn)形狀：

xc

、Lp、首尾端形狀

（2）滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀：

面積、平行中段長(zhǎng)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：73、船體形狀（2）滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀：8

船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)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(duì)應(yīng)的裝載情況下拖曳試驗(yàn)。三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念船型變換：

仿射變化改變線(xiàn)型特征8船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)題，選定母型船，并系統(tǒng)9三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念9三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基10三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念10三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的11

船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)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(duì)應(yīng)的裝載情況下拖曳試驗(yàn)。船型變換：

仿射變化改變線(xiàn)型特征6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法11船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)題，選定母型船，并系12泰勒標(biāo)準(zhǔn)船模系列實(shí)驗(yàn)6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念12泰勒標(biāo)準(zhǔn)船模系列實(shí)驗(yàn)6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念136.2船體主尺度影響（1）對(duì)Rf的影響1、由L變化，討論的影響一、排水量長(zhǎng)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(zhǎng)(或減小)將使摩擦阻力增加，即136.2船體主尺度影響（1）對(duì)Rf的影響1、由L變化，146.2船體主尺度影響（2）對(duì)Rr的影響1、由L變化，討論的影響？146.2船體主尺度影響（2）對(duì)Rr的影響1、由L變化，15（3）對(duì)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(duì)阻力-艙容-造價(jià)均有利15（3）對(duì)總阻力影響6.2船體主尺度影響低速船：摩擦阻16（3）對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)Lopt16（3）對(duì)總阻力影響6.2船體主尺度影響高速船：剩余阻176.2船體主尺度影響176.2船體主尺度影響18（5）利用經(jīng)驗(yàn)公式估算船長(zhǎng)巴士久寧公式6.2船體主尺度影響適用于Δ＝1600～42000t的各類(lèi)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?。篊=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（5）利用經(jīng)驗(yàn)公式估算船長(zhǎng)6.2船體主尺度影響適用于192、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(duì)Rf影響6.2船體主尺度影響（2）對(duì)Rr影響低速船：△/(0.01L)3對(duì)Rr/Δ的影響不大高速船：明顯，192、由排水量變化，討論△/(0.01L)3的影響L一206.2船體主尺度影響圖6-4排水量長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)Rr/Δ影響(a)Fr＝0.208；(b)Fr＝0.298206.2船體主尺度影響圖6-4排水量長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)Rr21（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(zhǎng)（3）

△/(0.01L)3對(duì)Rf與Rr影響相反，存在Lopt

（3）對(duì)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（1）低、中速船△/(0.01L)3取大些，（3）對(duì)22

二、B/T影響B(tài)/T=3.0附近，S最??；改變B/T對(duì)S影響不敏感；B/T對(duì)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(duì)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(duì)Rf

的影響2、B/T對(duì)Rr

的影響22二、B/T影響B(tài)/T=3.0附近，S最?。籅大，散波波23

3、對(duì)Rt的影響

B/T對(duì)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233、對(duì)Rt的影響中低速船：高速船：6.2船體主24Cp

表征排水體積沿船長(zhǎng)分布情況6.3主要船型系數(shù)的影響

一、Cp的影響Cp＝/LAm24Cp表征排水體積沿船長(zhǎng)分布情況6.3主要船型系數(shù)的影25(1)Cp對(duì)Rf的影響1、Cp對(duì)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(duì)S影響很小，—對(duì)Rf影響可忽略。（2）Cp對(duì)Rr的影響25(1)Cp對(duì)Rf的影響1、Cp對(duì)阻力的影響6.326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低速：Fr<0.2中速：6.3主要船型系數(shù)的影響27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(zhǎng)分布均勻則有利緩和興波過(guò)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高速：6.3主要船型系數(shù)的影響排水量沿船長(zhǎng)分布均勻則有28

2、最佳棱形系數(shù)曲線(xiàn)阻力角度—理論最佳Cp曲線(xiàn)使用性、經(jīng)濟(jì)性—實(shí)際最佳Cp曲線(xiàn)低速船，Cp對(duì)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282、最佳棱形系數(shù)曲線(xiàn)阻力角度—理論最佳Cp曲線(xiàn)629

3、經(jīng)驗(yàn)公式6.3主要船型系數(shù)的影響293、經(jīng)驗(yàn)公式6.3主要船型系數(shù)的影響30二、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(duì)阻力影響

Cm對(duì)Rf和Rr影響不大？30二、船中橫剖面系數(shù)的影響6.3主要船型系數(shù)的影響1、C31

2、Cm選?。ㄈQ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(xiàn)光順。312、Cm選?。ㄈQ于Cb）6.3主要船型系數(shù)32三、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Cp32三、Cb影響6.3主要船型系數(shù)的影響運(yùn)輸船舶（低速）331、對(duì)阻力影響Cb對(duì)Rf影響比較小，對(duì)Rr影響大（Vs大時(shí)尤顯著）

Cb增加—Rt/△增加超過(guò)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331、對(duì)阻力影響三、Cb影響6.3主要船型系數(shù)的影響34

（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（2）根據(jù)Cp、Cm和Cb2、Cb選35一、浮心縱向位置Xc

的影響

6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響Xc表示船體前后體肥瘦程度

1、Xc對(duì)阻力的影響

（對(duì)Rf影響?。?5一、浮心縱向位置Xc的影響6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形362、不同船型的Xc選擇低速船：

主要問(wèn)題Rpv—去流段瘦長(zhǎng)—

Xc在舯前中速船：

Rw增加—首部不宜過(guò)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(xiàn)Xc在最佳位置偏移0.5%L，阻力增加不超過(guò)1%

Fr>0.45的高速船Xc對(duì)阻力影響敏感，一般在舯后2~4%6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響362、不同船型的Xc選擇低速船：3、最佳浮心曲線(xiàn)Xc在37

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

——提高推進(jìn)效率Xc后移過(guò)多

—產(chǎn)生不利影響（特別是雙槳船）374、Xc對(duì)推進(jìn)效率影響6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響38二、平行中體長(zhǎng)度和位置的影響1、平行中體對(duì)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(guò)長(zhǎng)，對(duì)阻力有利6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響高速船：肩波、旋渦嚴(yán)重—不設(shè)平行中體38二、平行中體長(zhǎng)度和位置的影響1、平行中體對(duì)阻力影響392、確定平行中體長(zhǎng)度和位置6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響低速：Lp較長(zhǎng)、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392、確定平行中體長(zhǎng)度和位置6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影406.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響406.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響41低速船：兩端宜為直線(xiàn)形中速船：首—微凹、凹；尾—直線(xiàn)、微凹高速船：直線(xiàn)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(xiàn)兩端形狀影響6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響41低速船：兩端宜為直線(xiàn)形依據(jù)：首端—不同速度時(shí)Rw大小及波42貝克研究結(jié)論：6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響42貝克研究結(jié)論：6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響43一、滿(mǎn)載水線(xiàn)面面積6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響V大—Cwp小近似關(guān)系：二、平行中段長(zhǎng)度約為1.5~2倍Lp三、首尾端形狀1、滿(mǎn)載水線(xiàn)首端形狀對(duì)Rw影響大

低速船：凸—直線(xiàn)（Fr=0.2）

原因：減小后部水線(xiàn)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(xiàn)甚至微凸

V提高，波浪高壓區(qū)后移，采用直線(xiàn)甚至微凸有利于減小水壓力沿水平方向分力，減小Rw2、滿(mǎn)載水線(xiàn)尾端形狀主要影響Rpv通常采用直線(xiàn)形43一、滿(mǎn)載水線(xiàn)面面積6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響V大—44四、滿(mǎn)載水線(xiàn)首端半進(jìn)流角6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響ie隨速度增加而減小；低速：40~30°—高速：4~11°44四、滿(mǎn)載水線(xiàn)首端半進(jìn)流角6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響ie456.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響456.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響46一、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(mǎn)載水線(xiàn)處較窄與凹形水線(xiàn)相配合V形特點(diǎn)：面積集中在上部，滿(mǎn)載水線(xiàn)處較寬,與凸或直線(xiàn)形水線(xiàn)相配合1、橫剖面形狀的類(lèi)型

U、中U、中V、V46一、首尾橫剖面形狀6.6首尾形狀影響U形特點(diǎn)：V形特47

2、橫剖面形狀對(duì)阻力的影響及選擇（1）首部：低速：V形

—S小—

Rf小；

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

（避免采用極U形—舭部半徑過(guò)小—旋渦）（2）尾部

阻力角度：V形—S面積略小—Rf略?。豢v剖線(xiàn)平順—不易發(fā)生分離水線(xiàn)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472、橫剖面形狀對(duì)阻力的影響及選擇（1）首部：（248

二、船首尾柱形狀1、首柱6.6首尾形狀影響48二、船首尾柱形狀6.6首尾形狀影響492、尾柱形式6.6首尾形狀影響492、尾柱形式6.6首尾形狀影響50三、球鼻首對(duì)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(chēng)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(xiàn)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50三、球鼻首對(duì)阻力的影響1、球鼻首減阻機(jī)理（1）減小興波阻516.6首尾形狀影響516.6首尾形狀影響52

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(mǎn)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522、球鼻船首的形式（2）“S-V”型球鼻6.6首53（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(mǎn)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（3）撞角型球鼻首（4）其他6.6首尾形狀影響54

3、球鼻的幾何參數(shù)6.6首尾形狀影響（1）相對(duì)突出長(zhǎng)度lb/Lbp（2）相對(duì)浸深hb/T（3）最大寬度比bmax/B（4）球鼻面積比Afb/Am（5）相對(duì)排水體積比δ/▽543、球鼻的幾何參數(shù)6.6首尾形狀影響（1）相對(duì)554、球鼻首幾何參數(shù)的選擇6.6首尾形狀影響（1）方法：根據(jù)母型船的船型特征和航速選擇根據(jù)多方案模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行選擇和優(yōu)化（2）選用球鼻首的“界限速度”中速船：[Fr]b=0.644-0.641Cb

低速肥大型船：[Fr]b=0.582-0.493Cb（3）球鼻幾何參數(shù)范圍554、球鼻首幾何參數(shù)的選擇6.6首尾形狀影響（1）方法562、球形尾（1）阻力

U型>球型5%>V型7%

舭渦嚴(yán)重—明顯減弱—基本無(wú)6.6首尾形狀影響船體尾部形狀與阻力—粘壓（舭渦）、摩擦推進(jìn)—伴流大小、均勻度

—效率、空泡、激振等性能有關(guān)（2）推進(jìn)

V型：伴流不均勻，船身效率低，空泡性能差

U型和球型：伴流大，船身效率高，空泡性能較好（3）綜合效率球型>U型1%

>V型4%562、球形尾（1）阻力6.6首尾形狀影響船體尾部573、雙尾和雙尾鰭常規(guī)雙槳船推進(jìn)效率低，附體阻力大6.6首尾形狀影響雙尾船：

Rf增加、Rpv明顯下降，Rw下降，Rt增加不大，

伴流大，推力減額小，船身效率提高—推進(jìn)效率高。573、雙尾和雙尾鰭6.6首尾形狀影響雙尾船：58雙尾鰭能進(jìn)一步提高推進(jìn)效率4、渦尾及不對(duì)稱(chēng)尾—使水流產(chǎn)生預(yù)旋(與螺旋槳旋向相反)6.6首尾形狀影響58雙尾鰭能進(jìn)一步提高推進(jìn)效率4、渦尾及不對(duì)稱(chēng)尾—使水流產(chǎn)生595、隧道型船尾6.6首尾形狀影響目的：在吃水受限時(shí)，增大螺旋槳增加直徑提高推進(jìn)效率開(kāi)式：頂線(xiàn)尾端在水線(xiàn)以上—阻力小—倒車(chē)性能不如閉式閉式：頂線(xiàn)尾端在水線(xiàn)以下—阻力大—倒車(chē)性能好注意：應(yīng)使尾部隧道中螺旋槳供水順暢

——適當(dāng)增加隧道長(zhǎng)度，通常取開(kāi)敞式較佳。595、隧道型船尾6.6首尾形狀影響目的：在吃水60

五、縱流船型6.6首尾形狀影響內(nèi)河船，B/T、L/T大，L/B小，常規(guī)船首—興波大、阻力大特點(diǎn)：縱剖線(xiàn)平順，首部在水線(xiàn)以上，與水面夾角較小，B/T大，水流沿縱剖線(xiàn)向船底流動(dòng)，壓浪消波、降阻。60五、縱流船型6.6首尾形狀影響內(nèi)河船，B/T、61作業(yè)與思考題：1、排水量長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)阻力的影響2、Cp（Cb、Cm）對(duì)阻力的影響3、橫剖面面積曲線(xiàn)形狀對(duì)阻力的影響4、設(shè)計(jì)水線(xiàn)哪些因素對(duì)阻力有影響5、首部和尾部采用U、V型剖面對(duì)阻力性能有什么影響6、球鼻首減阻機(jī)理。61作業(yè)與思考題：1、排水量長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)阻力的影響船舶阻力船型對(duì)阻力的影響課件63第六章船型對(duì)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)中，根據(jù)船舶設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)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、穩(wěn)性、航區(qū)和經(jīng)濟(jì)性等來(lái)選定船型。1第六章船型對(duì)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646.1船型對(duì)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(duì)某一速度范圍和航行環(huán)境而言的；討論船型對(duì)阻力的影響必須與設(shè)計(jì)船速度范圍相聯(lián)系（未來(lái)將同時(shí)考慮航行環(huán)境）1、優(yōu)良船型的含義26.1船型對(duì)阻力影響的基本概念一、船型、航速與阻力性能之656.1船型對(duì)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(lèi)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<0.3036.1船型對(duì)阻力影響的基本概念一、船型、航速與阻力性能之66Rw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(zhǎng)高速船波浪長(zhǎng)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(duì)阻力影響的基本概念4Rw成為主要成分,力求減小Rw。高速船F(xiàn)r>0.367568

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(duì)阻力影響的基本概念6二、確定影響阻力的船型參數(shù)1、主尺度比：L/B、B/T2693、船體形狀（1）橫剖面面積曲線(xiàn)形狀：

xc

、Lp、首尾端形狀

（2）滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀：

面積、平行中段長(zhǎng)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：73、船體形狀（2）滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀：70

船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)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(duì)應(yīng)的裝載情況下拖曳試驗(yàn)。三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念船型變換：

仿射變化改變線(xiàn)型特征8船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)題，選定母型船，并系統(tǒng)71三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念9三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基72三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念10三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法6.1船型對(duì)阻力影響的73

船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)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(duì)應(yīng)的裝載情況下拖曳試驗(yàn)。船型變換：

仿射變化改變線(xiàn)型特征6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念三、船型對(duì)阻力影響問(wèn)題的研究方法11船模系列試驗(yàn)：對(duì)所研究的問(wèn)題，選定母型船，并系74泰勒標(biāo)準(zhǔn)船模系列實(shí)驗(yàn)6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念12泰勒標(biāo)準(zhǔn)船模系列實(shí)驗(yàn)6.1船型對(duì)阻力影響的基本概念756.2船體主尺度影響（1）對(duì)Rf的影響1、由L變化，討論的影響一、排水量長(zhǎng)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(zhǎng)(或減小)將使摩擦阻力增加，即136.2船體主尺度影響（1）對(duì)Rf的影響1、由L變化，766.2船體主尺度影響（2）對(duì)Rr的影響1、由L變化，討論的影響？146.2船體主尺度影響（2）對(duì)Rr的影響1、由L變化，77（3）對(duì)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(duì)阻力-艙容-造價(jià)均有利15（3）對(duì)總阻力影響6.2船體主尺度影響低速船：摩擦阻78（3）對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)Lopt16（3）對(duì)總阻力影響6.2船體主尺度影響高速船：剩余阻796.2船體主尺度影響176.2船體主尺度影響80（5）利用經(jīng)驗(yàn)公式估算船長(zhǎng)巴士久寧公式6.2船體主尺度影響適用于Δ＝1600～42000t的各類(lèi)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（5）利用經(jīng)驗(yàn)公式估算船長(zhǎng)6.2船體主尺度影響適用于812、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(duì)Rf影響6.2船體主尺度影響（2）對(duì)Rr影響低速船：△/(0.01L)3對(duì)Rr/Δ的影響不大高速船：明顯，192、由排水量變化，討論△/(0.01L)3的影響L一826.2船體主尺度影響圖6-4排水量長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)Rr/Δ影響(a)Fr＝0.208；(b)Fr＝0.298206.2船體主尺度影響圖6-4排水量長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)Rr83（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(zhǎng)（3）

△/(0.01L)3對(duì)Rf與Rr影響相反，存在Lopt

（3）對(duì)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（1）低、中速船△/(0.01L)3取大些，（3）對(duì)84

二、B/T影響B(tài)/T=3.0附近，S最小；改變B/T對(duì)S影響不敏感；B/T對(duì)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(duì)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(duì)Rf

的影響2、B/T對(duì)Rr

的影響22二、B/T影響B(tài)/T=3.0附近，S最??；B大，散波波85

3、對(duì)Rt的影響

B/T對(duì)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233、對(duì)Rt的影響中低速船：高速船：6.2船體主86Cp

表征排水體積沿船長(zhǎng)分布情況6.3主要船型系數(shù)的影響

一、Cp的影響Cp＝/LAm24Cp表征排水體積沿船長(zhǎng)分布情況6.3主要船型系數(shù)的影87(1)Cp對(duì)Rf的影響1、Cp對(duì)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(duì)S影響很小，—對(duì)Rf影響可忽略。（2）Cp對(duì)Rr的影響25(1)Cp對(duì)Rf的影響1、Cp對(duì)阻力的影響6.388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低速：Fr<0.2中速：6.3主要船型系數(shù)的影響89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(zhǎng)分布均勻則有利緩和興波過(guò)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高速：6.3主要船型系數(shù)的影響排水量沿船長(zhǎng)分布均勻則有90

2、最佳棱形系數(shù)曲線(xiàn)阻力角度—理論最佳Cp曲線(xiàn)使用性、經(jīng)濟(jì)性—實(shí)際最佳Cp曲線(xiàn)低速船，Cp對(duì)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282、最佳棱形系數(shù)曲線(xiàn)阻力角度—理論最佳Cp曲線(xiàn)691

3、經(jīng)驗(yàn)公式6.3主要船型系數(shù)的影響293、經(jīng)驗(yàn)公式6.3主要船型系數(shù)的影響92二、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(duì)阻力影響

Cm對(duì)Rf和Rr影響不大？30二、船中橫剖面系數(shù)的影響6.3主要船型系數(shù)的影響1、C93

2、Cm選?。ㄈQ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(xiàn)光順。312、Cm選?。ㄈQ于Cb）6.3主要船型系數(shù)94三、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Cp32三、Cb影響6.3主要船型系數(shù)的影響運(yùn)輸船舶（低速）951、對(duì)阻力影響Cb對(duì)Rf影響比較小，對(duì)Rr影響大（Vs大時(shí)尤顯著）

Cb增加—Rt/△增加超過(guò)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331、對(duì)阻力影響三、Cb影響6.3主要船型系數(shù)的影響96

（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（2）根據(jù)Cp、Cm和Cb2、Cb選97一、浮心縱向位置Xc

的影響

6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響Xc表示船體前后體肥瘦程度

1、Xc對(duì)阻力的影響

（對(duì)Rf影響?。?5一、浮心縱向位置Xc的影響6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形982、不同船型的Xc選擇低速船：

主要問(wèn)題Rpv—去流段瘦長(zhǎng)—

Xc在舯前中速船：

Rw增加—首部不宜過(guò)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(xiàn)Xc在最佳位置偏移0.5%L，阻力增加不超過(guò)1%

Fr>0.45的高速船Xc對(duì)阻力影響敏感，一般在舯后2~4%6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響362、不同船型的Xc選擇低速船：3、最佳浮心曲線(xiàn)Xc在99

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

——提高推進(jìn)效率Xc后移過(guò)多

—產(chǎn)生不利影響（特別是雙槳船）374、Xc對(duì)推進(jìn)效率影響6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響100二、平行中體長(zhǎng)度和位置的影響1、平行中體對(duì)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(guò)長(zhǎng)，對(duì)阻力有利6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響高速船：肩波、旋渦嚴(yán)重—不設(shè)平行中體38二、平行中體長(zhǎng)度和位置的影響1、平行中體對(duì)阻力影響1012、確定平行中體長(zhǎng)度和位置6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響低速：Lp較長(zhǎng)、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392、確定平行中體長(zhǎng)度和位置6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影1026.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響406.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響103低速船：兩端宜為直線(xiàn)形中速船：首—微凹、凹；尾—直線(xiàn)、微凹高速船：直線(xiàn)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(xiàn)兩端形狀影響6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響41低速船：兩端宜為直線(xiàn)形依據(jù)：首端—不同速度時(shí)Rw大小及波104貝克研究結(jié)論：6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響42貝克研究結(jié)論：6.4橫剖面面積曲線(xiàn)形狀影響105一、滿(mǎn)載水線(xiàn)面面積6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響V大—Cwp小近似關(guān)系：二、平行中段長(zhǎng)度約為1.5~2倍Lp三、首尾端形狀1、滿(mǎn)載水線(xiàn)首端形狀對(duì)Rw影響大

低速船：凸—直線(xiàn)（Fr=0.2）

原因：減小后部水線(xiàn)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(xiàn)甚至微凸

V提高，波浪高壓區(qū)后移，采用直線(xiàn)甚至微凸有利于減小水壓力沿水平方向分力，減小Rw2、滿(mǎn)載水線(xiàn)尾端形狀主要影響Rpv通常采用直線(xiàn)形43一、滿(mǎn)載水線(xiàn)面面積6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響V大—106四、滿(mǎn)載水線(xiàn)首端半進(jìn)流角6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響ie隨速度增加而減??；低速：40~30°—高速：4~11°44四、滿(mǎn)載水線(xiàn)首端半進(jìn)流角6.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響ie1076.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響456.5滿(mǎn)載水線(xiàn)形狀的影響108一、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(mǎn)載水線(xiàn)處較窄與凹形水線(xiàn)相配合V形特點(diǎn)：面積集中在上部，滿(mǎn)載水線(xiàn)處較寬,與凸或直線(xiàn)形水線(xiàn)相配合1、橫剖面形狀的類(lèi)型

U、中U、中V、V46一、首尾橫剖面形狀6.6首尾形狀影響U形特點(diǎn)：V形特109

2、橫剖面形狀對(duì)阻力的影響及選擇（1）首部：低速：V形

—S小—

Rf??；

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

（避免采用極U形—舭部半徑過(guò)小—旋渦）（2）尾部

阻力角度：V形—S面積略小—Rf略??；縱剖線(xiàn)平順—不易發(fā)生分離水線(xiàn)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472、橫剖面形狀對(duì)阻力的影響及選擇（1）首部：（2110

二、船首尾柱形狀1、首柱6.6首尾形狀影響48二、船首尾柱形狀6.6首尾形狀影響1112、尾柱形式6.6首尾形狀影響492、尾柱形式6.6首尾形狀影響112三、球鼻首對(duì)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(chēng)流動(dòng)—減少首部舭渦（3）減小破波阻力低速肥大