第九章 高速船型的阻力特性 船舶阻力 與推進(jìn)

1、第九章 高速船型的阻力特性高速船，又稱(chēng)高性能船，是當(dāng)前世界造船事業(yè)的熱門(mén)課題。這些船舶無(wú)論在軍用上，還是在民用交通運(yùn)輸方面都占有相當(dāng)重要的地位。世界各國(guó)十分重視對(duì)各種形式高性能船開(kāi)發(fā)與研制，高速船被預(yù)言是“21世紀(jì)海上主要的運(yùn)輸工具之一”。本章僅簡(jiǎn)要介紹那些應(yīng)用較廣或頗受有關(guān)方面關(guān)注的某些船型以及它們的阻力問(wèn)題。 9-1 船舶航行中的航態(tài)與高速船種類(lèi) 由于各類(lèi)船舶所處的航速范圍不同，所以航行中的航態(tài)亦各不相同。航態(tài)變化往往與阻力特性的變化聯(lián)系在一起，通常的排水型船舶由于其航速處于排水航行狀態(tài)，航態(tài)變化極小，所以通常不考慮航態(tài)對(duì)阻力的影響。但對(duì)各種快艇而言，航態(tài)對(duì)阻力的影響相當(dāng)重要，因此在討論阻

2、力特性時(shí)必須與航態(tài)聯(lián)系在一起。一、船舶航行中的航態(tài) 有關(guān)研究表明，船舶航行中的航態(tài)有時(shí)會(huì)對(duì)阻力特性產(chǎn)生較大的影響。一般說(shuō)來(lái)，船舶在航行時(shí)的航態(tài)與靜浮狀態(tài)是不相同的，而且航態(tài)隨航速變化而變化。根據(jù)已有資料表明：船舶在航行過(guò)程中，船體各部位的吃水較靜浮時(shí)將發(fā)生變化。圖9-1是巴甫連柯根據(jù)試驗(yàn)給出的船舶在不同速度下，船首、船尾和重心處的吃水變化情況，其中速度參數(shù)為：fr(這里為排水體積，fr 稱(chēng)為體積傅汝德數(shù))。船舶航行過(guò)程中，伴隨有航態(tài)變化，即在垂直方向出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和位移，表明其不但受到靜力作用，而且必然存在著流體動(dòng)力的作用。圖9-1 船舶運(yùn)動(dòng)中的航態(tài)與fr的關(guān)系 設(shè)為船體排水量，為船體靜浮時(shí)的排水體

3、積，1為船體在航行過(guò)程中的排水體積，l為沿垂直方向作用在船體上的流體動(dòng)力或稱(chēng)升力。則船體在航行時(shí)，沿垂直方向的受力關(guān)系為： (9-1) 實(shí)際航行表明，根據(jù)船舶的fr值，所有水面船舶大致可以劃分為三種航態(tài)： (1) 排水航行狀態(tài)：當(dāng)fr1.0，此時(shí)航速較低，流體動(dòng)力所占比重極小，船體基本上由靜浮力支持，船體航態(tài)與靜浮時(shí)變化不大。因而可以認(rèn)為l/0，1 。在這個(gè)速度范圍內(nèi)的各種船舶，它們的阻力問(wèn)題可以認(rèn)為與航態(tài)無(wú)關(guān)。大多數(shù)的民用船，都是屬于這種航態(tài)的船舶。所以，在這一航速范圍內(nèi)的船舶，又統(tǒng)稱(chēng)為水面排水型船舶。 (2) 過(guò)渡狀態(tài)：在1.0fr3.0，此時(shí)隨航速增高，航態(tài)較靜浮狀態(tài)有明顯的變化，船首上

4、抬較大，船尾下沉明顯，整個(gè)船體呈現(xiàn)明顯的尾傾現(xiàn)象。在這種狀態(tài)下，流體動(dòng)力較排水航行狀態(tài)明顯地增大，船的排水體積趨于減小，即1。在該速度范圍內(nèi)的各種船舶，它們的阻力特性與航態(tài)關(guān)系較密切，如高速炮艇、巡邏艇、交通艇都是這種航態(tài)范圍的船舶。這些船舶流體動(dòng)力l占支持艇體的總浮力的比重不可忽視。但航態(tài)基本上處于排水型狀態(tài)。故這些船稱(chēng)為高速排水型艇，或過(guò)渡型艇。(3) 滑行狀態(tài)：當(dāng)fr3.0 時(shí)，此時(shí)航速很高，船首、船尾的吃水變化很大，而且整個(gè)船體被上抬沿水面“滑行”，因此，處在這種航態(tài)下的船稱(chēng)為滑行艇?；型幵诨须A段時(shí)，靜浮力很小，艇體幾乎完全由流體動(dòng)力l來(lái)支持，即l，而10。高速摩托艇、魚(yú)雷快艇及

5、導(dǎo)彈快艇等均屬滑行艇之列，滑行艇的阻力特性與航態(tài)的關(guān)系更為密切。二、高速船的種類(lèi) 近年來(lái)高速船迅速發(fā)展，種類(lèi)繁多，涉及面廣。特別是隨著船舶航速的不斷提高，航態(tài)和支持船體的流體動(dòng)力以及船體相對(duì)于水表面的位置均會(huì)發(fā)生明顯變化。這些船舶除阻力性能外，對(duì)耐波性等其他航行性能均有更高的要求，因而也就相繼出現(xiàn)了以不同原理、不同新概念發(fā)展而成的各類(lèi)新型高速船，又稱(chēng)為高性能船舶。 1981年16屆國(guó)際船模試驗(yàn)池會(huì)議將當(dāng)時(shí)流行的主要高速船歸納為四類(lèi)七種船型： (1) 單體高速艇：包括高速排水型艇和滑行艇。 (2) 水翼艇：按水翼相對(duì)于水面情況不同而分為全浸式水翼艇和表面割劃式水翼艇。 (3) 氣墊船：包括全浮式

6、氣墊船和側(cè)壁式氣墊船。 (4) 多體船：小水線(xiàn)面雙體船。 由于新建高速雙體客船數(shù)目逐年增加，因此，17屆ittc高速船委員會(huì)強(qiáng)烈推薦高速雙體船應(yīng)加入到高速船行列中去。此后，由于高速船在世界范圍內(nèi)的迅速發(fā)展，沖翼艇(又稱(chēng)地效翼船)漸趨成熟，近年來(lái)甚至出現(xiàn)了以幾種支持力互相組合的所謂復(fù)合型高性能船(hybrid-hull)，可以斷言，高速船的種類(lèi)和范圍，今后還將有進(jìn)一步的擴(kuò)展。世界各國(guó)必將繼續(xù)開(kāi)發(fā)、研制新型的高速船。 9-2 高速排水型艇的艇型和阻力性能常規(guī)水面船舶，由于所對(duì)應(yīng)的航速范圍較低，相應(yīng)于fr1.0，因此航行中的航態(tài)與靜浮時(shí)變化不大，故這一類(lèi)船舶又統(tǒng)稱(chēng)為排水型船舶。但是，對(duì)于航速范圍處于

7、1.0fr3.0的船舶，航態(tài)隨航速變化顯著，且阻力特性與航態(tài)關(guān)系甚密。同時(shí)，其流體動(dòng)力作用不能忽視，因此把這類(lèi)船舶歸于快艇范圍。然而，這類(lèi)艇與處于滑行狀態(tài)下的滑行艇相比存在本質(zhì)的差別，其仍接近于排水型船舶，所以這類(lèi)艇稱(chēng)為高速排水型艇或稱(chēng)過(guò)渡型快艇。正因?yàn)槿绱?，這種過(guò)渡型快艇不但具有本身的艇型特點(diǎn)，而且其阻力特性既不同于常規(guī)排水型船，亦不同于滑行艇。一、高速排水型艇的艇型特點(diǎn)高速排水型艇的航態(tài)還是比較接近于排水型船舶，試驗(yàn)證明：當(dāng)0.6時(shí)，艇體濕面積變化并不很顯著，但由于其航速較高，存在流體動(dòng)力作用的影響，因此這類(lèi)艇的艇型特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：(1) 整個(gè)艇體較瘦長(zhǎng)，l/b較大；排水量長(zhǎng)度系數(shù)和方形系

8、數(shù)均較小，這是為了減小高速情況下的剩余阻力。(2) 艇體剖面形狀取圓舭型或稱(chēng)為u形剖面居多。因此這種艇又常稱(chēng)為圓舭艇。由艇首向尾方向，剖面的橫向斜升角迅速減小，甚至趨于零度。(3) 首部比較瘦削，進(jìn)流段的水線(xiàn)幾乎呈直線(xiàn)，水線(xiàn)的進(jìn)角較小。目的為了減小興波阻力。(4) 艇體后體的縱剖線(xiàn)取微凸，對(duì)于fr1.0的艇則幾乎呈直線(xiàn)。(5) 尾部形狀均采用方尾形式。其最突出的優(yōu)點(diǎn)在于增加艇體的“虛長(zhǎng)度”以降低高速時(shí)的阻力。圖9-2所示為典型的高速排水型快艇的艇體線(xiàn)型，上述艇型特點(diǎn)的諸方面在圖中均可得到顯示。圖9-2 典型的圓舭艇艇型二、高速排水型快艇的阻力特性高速排水型艇的航速較高，其航行中的航態(tài)現(xiàn)象及相應(yīng)

9、的阻力特性主要有：1影響阻力特性的兩種航態(tài)現(xiàn)象(1) 航行縱傾隨航速變化。高速排水型快艇航行中的縱傾和艇體各部位吃水變化必然對(duì)各種阻力成分，諸如摩擦阻力、興波阻力以及飛濺阻力產(chǎn)生影響作用。(2) 興波和飛濺現(xiàn)象。隨著航速增大，除興波現(xiàn)象外，還出現(xiàn)明顯的飛濺現(xiàn)象。因而高速排水型快艇的阻力除具有常規(guī)排水型船相同的阻力成分之外，同時(shí)還產(chǎn)生飛濺阻力。2典型的阻力曲線(xiàn)形狀圖9-3是高速排水型快艇和排水型船舶以及其它各種水面高速艇的阻力曲線(xiàn)比較。由圖9-3知，在低速情況，高速排水型快艇的阻力特性可以認(rèn)為與排水型船基本上相同，實(shí)際上此時(shí)未出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象，艇底水動(dòng)力無(wú)甚影響的情況下，就阻力成分而言?xún)烧咭嗍窍嗤?/p>

10、。在低速時(shí)，由摩擦阻力占主要成分，排水型船的排水量長(zhǎng)度系數(shù)較高速排水型快艇為大，對(duì)減少摩擦阻力有利，因而其相應(yīng)的單位排水量總阻力rt/顯得小些。隨著航速增大，由于流體動(dòng)力的作用，一方面出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象；另方面，在流體動(dòng)力作用下艇體有所上抬，使興波阻力有所減小，因此表現(xiàn)在阻力曲線(xiàn)隨航速變化比較緩和。如圖9-3所示，在一定航速范圍內(nèi)(約0.45fr1.0)，圓舭過(guò)渡型快艇的阻力性能不但較排水型船低得多，而且較其它各種快艇亦要小。圖9-3 水面快艇的阻力曲線(xiàn)比較如航速繼續(xù)增大，般認(rèn)為，fr1.0時(shí)，圓舭過(guò)渡型快艇由于出現(xiàn)嚴(yán)重的飛濺，因此總阻力中飛濺阻力成分急劇增大，以致其阻力曲線(xiàn)隨航速增加而變得更陡，正

11、因?yàn)槿绱?，一般認(rèn)為圓舭過(guò)渡型快艇的適用范圍在fr1.0。3剩余阻力系數(shù)曲線(xiàn)的特點(diǎn)高速排水型快艇的航速較高，因此剩余阻力在總阻力中占比重較大。圖9-4是亨許克(henschke)試驗(yàn)所得的剩余阻力系數(shù)曲線(xiàn)。由圖知，不論艇的排水量大小如何，在fr0.50附近總是存在一個(gè)明顯的阻力峰值區(qū)。圖9-4 排水量對(duì)過(guò)渡型快艇的阻力性能影響三、影響高速排水型快艇阻力的艇型因素格羅特(groot)和亨許克等認(rèn)為影響高速排水型快艇阻力的主要因素是：速度、長(zhǎng)度和排水量。如這些要素確定后，則阻力還受其它船型要素的影響，其中包括：橫剖面形狀，寬度吃水比(b/d)，棱形系數(shù)，水線(xiàn)面系數(shù)，船中橫剖面系數(shù)以及浮心縱向位置等。

12、一般而言，當(dāng)設(shè)計(jì)艇不能達(dá)到預(yù)定速度時(shí)，設(shè)法減少艇的排水量或增加艇體長(zhǎng)度最為有效。當(dāng)然從設(shè)計(jì)質(zhì)量更高的要求而言，其它參數(shù)應(yīng)盡量選擇恰當(dāng)。1排水量及排水量長(zhǎng)度系數(shù)的影響由試驗(yàn)證明：排水量對(duì)高速排水型快艇阻力的影響是很敏感的，圖9-4是亨許克在不同排水量下的剩余阻力系數(shù)曲線(xiàn)，在曲線(xiàn)的峰值區(qū)內(nèi)，排水量的變化將引起阻力顯著的變化。柏林水池的系列試驗(yàn)指出：在fr0.4時(shí)，由于排水量變化而引起的剩余阻力變化成1.6次方關(guān)系：其中，rr1和rr2分別為對(duì)應(yīng)排水體積為1和2時(shí)的剩余阻力。圖9-5 nordstrom u型艇剩余阻力系數(shù)歸納所有資料，幾乎一致認(rèn)為排水量長(zhǎng)度系數(shù)是影響阻力的重要參數(shù)，有人甚至稱(chēng)為是唯

13、一的影響因素。顯然該系數(shù)由、l兩參數(shù)組成的，因而可以想象其對(duì)阻力性能產(chǎn)生的重要影響作用。由圖9-5瑞典nordstrom資料知剩余阻力系數(shù)隨c的增加而增加，且在阻力系數(shù)曲線(xiàn)“峰值”區(qū)內(nèi)影響最顯著。2橫剖面形狀的影響高速排水型快艇的剖面形狀一般有u形(即圓舭型)和v形(即折角型)兩種。不少研究資料表明：從阻力觀點(diǎn)來(lái)看，在相同的c情況下，在較低航速時(shí)，圓舭型的阻力性能較折角型者為佳。一般認(rèn)為u形艇適用的速度范圍為fr1.0。3橫剖面面積曲線(xiàn)形狀的影響橫剖面面積曲線(xiàn)形狀往往主要以棱形系數(shù)、縱向浮心位置和艉板浸濕面積比來(lái)體現(xiàn)。高速排水型快艇的棱形系數(shù)的選取與設(shè)計(jì)航速有關(guān)。泰洛建議的最小阻力的棱形系數(shù)值

14、是以c和fr為參數(shù)如表9-1所列，可供實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用。其他有關(guān)試驗(yàn)資料亦給出了棱形系數(shù)的選擇曲線(xiàn)。由于高速排水型艇航速較高，從所有變化浮心位置的模型試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，剩余阻力為最小的情況均發(fā)生在浮心位置處于船中之后，因此浮心位置適當(dāng)移后往往對(duì)阻力性能是有利的。由于相對(duì)尾板面積at/am(其中at、am分別為尾板和船中橫剖面面積)與尾部流動(dòng)有關(guān)，因而認(rèn)為是影響阻力的參數(shù)之一。但試驗(yàn)證明相對(duì)尾板寬度bt/bm(其中bt、bm分別為尾板和船中剖面的水線(xiàn)寬度)與尾板底部橫向斜升角都對(duì)阻力亦有重要影響，bt/bm與的選取均與fr數(shù)有關(guān)。原蘇聯(lián)系列方尾船試驗(yàn)指出：當(dāng)fr0.45時(shí)，選取較大的相對(duì)尾板寬度和較小

15、的對(duì)阻力性能是有利的。另外，還有些船型因素對(duì)阻力雖有影響，但并不明顯。如寬度吃水比b/d較大的情況，其相應(yīng)的阻力值略高一些；而船中橫剖面面積系數(shù)對(duì)于航速較高的艇取得小一些有利。表9-1 泰洛建議的cp值（表中數(shù)據(jù)為cp10 2） cfr234567890.2980.3270.3570.3870.4170.4470.4760.5360.59551.052.656.260.562.066.068.068.469.051.753.356.060.562.566.070.0-52.254.056.260.562.566.0-52.654.257.060.5-53.054.657.960.5-53.15

16、4.958.560.5-53.255.059.0-53.355.559.9-四、應(yīng)用系列資料估算高速排水型快艇的阻力船模試驗(yàn)是確定高速排水型艇阻力主要方法之。該方法原則上與排水型船舶的模型試驗(yàn)相同。但為了便于阻力分析和準(zhǔn)確換算，因此更強(qiáng)調(diào)同時(shí)測(cè)量航態(tài)。除模型試驗(yàn)外估算高速排水型快艇阻力的方法還有系列資料估算法和回歸分析方法。近二三十年來(lái)各國(guó)根據(jù)各自的使用要求，相繼進(jìn)行了高速排水型快艇的系列試驗(yàn)研究，并提出了用于估算靜水阻力的各種圖譜?，F(xiàn)扼要介紹兩種系列資料估算方法：1npl系列原英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(npl)圓舭艇系列試驗(yàn)研究工作的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，涉及船舶阻力性能，航行中的橫穩(wěn)性、推進(jìn)、操縱性和耐

17、波性等各個(gè)方面。這些資料可供諸如工作艇、汽艇、巡邏艇以及驅(qū)逐艦型的驅(qū)潛快艇和高速護(hù)衛(wèi)艇等艇種的設(shè)計(jì)、研制時(shí)參考使用。npl系列適用的航速范圍為fr0.31.20(或 1.04.0)。盡管此航速范圍的上圖9-6 npl系列母型船模的橫剖面示意圖限部分與滑行區(qū)可能有些重疊，然而這些船必竟不在純滑行區(qū)中航行，所以選的艇型仍具有一般高速圓舭型快艇的特征。圖9-6是該系列母型船模的橫剖面示意圖，該系列的主要參數(shù)變化范圍為：長(zhǎng)寬比：l/b3.336.25；寬度-吃水比：b/d1.7210.2；浮心位置：lcb(2.06.4) % l(舯后)；長(zhǎng)度排水量系數(shù)：4.478.30。這里：。主要船型系數(shù)均為常數(shù)：

18、方形系數(shù)cb0.397，最大橫剖面系數(shù)cm0.573，棱形系數(shù)cp0.693。由試驗(yàn)結(jié)果給出的用于估算靜水阻力的圖譜有兩種：(1) 每噸排水量剩余阻力圖譜：其表示為rr/f1(fr，l/b)的函數(shù)關(guān)系。以五個(gè)l/b值分別給出相應(yīng)的r r/圖譜，如圖9-7所示。(2) 濕表面積圖譜：系列船模靜浮狀態(tài)下的船模濕表面積表示為smf2（l/b，)的函數(shù)關(guān)系，如圖9-8所示。圖9-7 npl系列剩余阻力圖譜圖9-8 靜浮時(shí)船殼濕表面積根據(jù)上述兩種圖譜，可以分別估算實(shí)艇的剩余阻力rr和摩擦阻力rf。rr的計(jì)算： rr =（rr /） （kn） （9-2）根據(jù)實(shí)艇給定的l/b，值，在要求航速下的fr可選定r

19、r/圖譜，并求得相應(yīng)的(rr/)值，代入(9-2)式，得剩余阻力r r值。r f的計(jì)算： r f = c f （9-3）根據(jù)實(shí)艇的主尺度，l/b，值，由圖9-8得到相應(yīng)船模的濕表面積sm值。由于船模長(zhǎng)度均為2.54m，所以實(shí)艇的濕表面積為： （9-4）其中l(wèi)wl為實(shí)艇水線(xiàn)長(zhǎng)，求得s后，按(9-3)式得r f 。順便指出：npl系列資料中除給出阻力圖譜外，還直接給出了不同艇長(zhǎng)情況下的有效功率圖譜。同時(shí)還給出了航行中的濕表面積圖譜，因此，可以認(rèn)為航行中的濕表面積隨航速增大而增加。 2sspa系列圖9-9 sspa系列母型艇（cb0.40）瑞典船模試驗(yàn)池小型高速排水型艇系列(sspa系列)適用于10

20、0400t級(jí)的高速快艇，航速范圍可達(dá)fr1.30。圖9-9是該系列的方形系數(shù)cb0.40母型艇的橫剖面線(xiàn)型。該系列是在保持方形系數(shù)、橫剖面面積系數(shù)和浮心位置不變的情況下，取三種b/d和，得到9條模型。分別進(jìn)行靜水和波浪試驗(yàn)。該系列的主要參數(shù)范圍為：長(zhǎng)度排水體積系數(shù)：6，7，8；寬度吃水比：b/d3.0，3.5，4.0；方形系數(shù)：cb0.40和0.45；橫剖面面積系數(shù)：cm0.59；浮心縱向位置：xc-4.15%l(舯后)。根據(jù)sspa系列試驗(yàn)結(jié)果，給出三種b/d情況下的剩余阻力系數(shù)曲線(xiàn)，如圖9-10所示。scfung給出了該系列艇體濕面積系數(shù)cs的回歸表達(dá)式： （9-5）根據(jù)剩余阻力系數(shù)cr曲

21、線(xiàn)和濕面積系數(shù)cs表達(dá)式就可估算總阻力。五、應(yīng)用回歸分析法估算過(guò)渡型快艇的阻力美國(guó)的默西爾(mercier)和薩維斯基(savitsky)在處理滑行艇在過(guò)渡區(qū)域內(nèi)的阻力值時(shí)，對(duì)有關(guān)過(guò)渡型快艇和滑行艇靜水阻力試驗(yàn)資料應(yīng)用回歸分析給出了阻力回歸方程式。該回歸方程式可用以估算過(guò)渡型快艇的阻力和滑行艇在滑行階段之前的阻力值。為了進(jìn)行回歸分析，選取了7種方尾艇系列計(jì)118條模型的試驗(yàn)資料，這些系列中除美國(guó)的系列62是折角型的滑行艇外，其余均為高速圓舭型艇。計(jì)算摩擦阻力系數(shù)除sspa系列圖9-10 不同b/d的cr曲線(xiàn)應(yīng)用1957 ittc公式外，其余均采用桑海公式。用于阻力表達(dá)式的參數(shù)取為：長(zhǎng)度排水體積

22、系數(shù)是一致認(rèn)為影響過(guò)渡型快艇的最重要參數(shù)。參數(shù)/b3是滑行艇的靜載荷系數(shù)，它對(duì)滑行艇性能影響甚大。半進(jìn)水角ie與艇的前體形狀關(guān)系較大。至于選取at/am作參數(shù)是考慮到尾部流動(dòng)對(duì)阻力性能的影響。其中b、am是最大水線(xiàn)寬度和最大橫剖面面積，通常并不一定出現(xiàn)在船中位置。通過(guò)分析回方程中各項(xiàng)的重要性，最終簡(jiǎn)化得到對(duì)應(yīng)于不同fr值時(shí)的單位排水量總阻力表達(dá)式，其僅包括14項(xiàng)：r t / = a1 + a2x + a4u + a5w + a6xz + a7xu + a8xw+ a9zu + a10zw + a15w 2 + a18xw 2 + a19zx 2+ a24uw 2+ a27wu 2 （9-6）

23、其中，ai是阻力方程式的各項(xiàng)系數(shù)，i1，2，4，27。表9-2給出了排水量為45.45t，海水溫度為t15時(shí)的“標(biāo)準(zhǔn)”條件下的各系數(shù)值。對(duì)于排水量或水溫情況與上述標(biāo)準(zhǔn)條件不同的艇，其單位排水量阻力值可按下列關(guān)系式進(jìn)性修正： （9-7）其中，為不同于標(biāo)準(zhǔn)條件的實(shí)際艇的每噸排水量阻力；cf標(biāo)是在標(biāo)準(zhǔn)條件下按桑海公式計(jì)算的摩擦阻力系數(shù)，其相應(yīng)的雷諾數(shù)為：表9-2 阻力估算式中的回歸系數(shù)數(shù)值系數(shù)乘數(shù)fr=1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0a1a2a4a5a6a7a8a9a10a15a18a19a24a27ixuwxzxuxwzuzww 2xw 2zx 2uw 2wu 2

24、 0.0647-0.4868-0.0103-0.64900.0 0.1063 0.9731-0.0027 0.01090.0-1.4096 0.2914 0.0297-0.0015 0.1078-0.8879-0.0163-0.13400.00.18191.8308-0.00390.01470.0-2.46700.47310.0588-0.0036 0.0948-0.6372-0.0154-0.1358-0.16050.16801.5597-0.00310.03480.0-2.15561.02990.0520-0.00300.03480.0-0.0098-0.0510-0.21880.1043

25、0.4351-0.00200.04110.0-0.92661.06390.0221-0.00110.03010.0-0.0064-0.0554-0.19360.09610.5182-0.00220.03900.0-0.95280.97760.0241-0.00140.03160.00.0-0.1054-0.20540.06010.5823-0.00370.04790.0832-0.70901.19740.00.00.03190.00.0-0.0860-0.19440.06190.5205-0.00360.04430.0737-0.7206-1.18120.00.00.04340.00.0-0.

26、1329-0.18060.05490.7820-0.00330.04190.1215-0.95931.01560.00.00.05040.00.0-0.1560-1.17810.05100.9286-0.00310.04111.1493-1.12180.93140.00.00.05640.00.0-0.1866-0.18290.04741.1857-0.00240.04120.1809-1.38640.78410.00.00.05970.00.0-0.1976-0.20150.04651.3003-0.00210.04340.1977-1.55130.78280.00.0其中：x =1/3/l

27、；u =；z =/b3；w = at/am； = 45.45t （9-8）cf為對(duì)應(yīng)于所要計(jì)算情況下的摩擦阻力系數(shù)；s為濕表面積，由系列船模的靜浮狀態(tài)分析可近似表示為： （9-9）或者，由馬伍德(marwood)及西爾弗利夫(silverleaf)提出的公式認(rèn)為與方形系數(shù)cb有關(guān)： （9-10） 9-3 高速雙體船船型和阻力特性近年來(lái)高速雙體船的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用較為廣泛。因此對(duì)其阻力性能研究受到各方面的普遍關(guān)注。一、雙體船船型特征為減小船體興波阻力，雙體船或多體船的概念早已應(yīng)用到實(shí)際的船體設(shè)計(jì)中。 雙體船是兩個(gè)相同線(xiàn)型的兩個(gè)船體(稱(chēng)為片體)平行布置所組成的。兩個(gè)片體在水面以上用連接橋連接在一起，圖9

28、-11是雙體船的布置情況。兩片體的縱中剖面的距離為c0，兩片體船中橫剖面在設(shè)計(jì)水線(xiàn)外的內(nèi)側(cè)間距為c，因此雙體船設(shè)計(jì)水線(xiàn)的總寬bd大于片體設(shè)計(jì)水線(xiàn)b的兩倍。 雙體船的片體橫剖面形狀有左右線(xiàn)型對(duì)稱(chēng)的剖面，亦有左右不對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)型。有的雙體船采用部分不對(duì)稱(chēng)型，亦即僅僅是前體或后體部分的線(xiàn)型被設(shè)計(jì)成不對(duì)稱(chēng)剖面。 與相同排水量的單體船相比，由于一個(gè)船體分成兩個(gè)片體，因此單個(gè)片體的長(zhǎng)度排水體積系數(shù)l/1/3或長(zhǎng)寬比l/b都較大，這對(duì)于減小水面興波和降低興波阻力將取得明顯效果。同時(shí)對(duì)減小粘壓阻力亦有利。 雙體船與相當(dāng)?shù)膯误w船相比，濕面積較大，所以摩擦阻力亦較大，同時(shí)兩片體內(nèi)側(cè)之間存在著興波干擾作用，亦將對(duì)阻力性

29、能產(chǎn)生不利影響。 綜合上述對(duì)阻力性能影響的分析，在一定速度范圍內(nèi)采用雙體船對(duì)阻力性能是有利的。除阻力方面的原因外，采用雙體船還有甲板面積大、穩(wěn)性好等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。這就是雙體船方案經(jīng)常被采用的原因所在。 表征高速雙體船的主要參數(shù)可由圖9-11說(shuō)明。但有關(guān)研究表明：在高速情況下，雙體船的片體橫剖面形狀采用不對(duì)稱(chēng)船型的阻力性能，均較對(duì)稱(chēng)船型為差，因而高速雙體船片體大多采用對(duì)稱(chēng)船型，除非由于耐波性等特定要求，否則一般并不選擇不對(duì)稱(chēng)船型。圖 9-11 雙體船布置示意圖此外，由于高速雙體船航速較高，其航速范圍與高速排水型艇相同，因此很多高速雙體船常選擇某些較成熟的高速圓舭艇系列的船型，諸如英國(guó)的npl系列等。

30、但其長(zhǎng)度排水體積系數(shù)l/1/3更大，船型更瘦長(zhǎng)。二、高速雙體船的阻力特性 高速雙體船的總阻力rt = rf + rr + r式中：rf為兩片體自身的摩擦阻力；rr為兩片體自身的剩余阻力；r為兩片體間的干擾阻力。雙體船干擾阻力是由兩片體間波系干擾和粘性流體的不對(duì)稱(chēng)性所引起的。由于干擾阻力的存在，因此雙體船的總阻力曲線(xiàn)不同于兩個(gè)互相獨(dú)立片體的阻力曲線(xiàn)，這是雙體船(或多體船)的主要阻力特性。 單個(gè)片體波系干擾與常規(guī)單體船完全一樣，僅發(fā)生于自身的首尾橫波系之間，而首尾散波之間并不產(chǎn)生干擾作用。但雙體船片體間的波系干擾，既發(fā)生于橫波系，也發(fā)生于兩片體間的散波系。雙體船兩片體的內(nèi)側(cè)，限制了兩片體所興起波浪

31、的擴(kuò)散，兩片體散波在此處發(fā)生交匯而產(chǎn)生干擾，片體外側(cè)興波情況沒(méi)有變化。 雙體船片體的繞流與孤立片體的繞流之間存在的差別是：前者繞流是非對(duì)稱(chēng)的，而后者繞流是對(duì)稱(chēng)的。由于雙體船內(nèi)側(cè)繞流受到兩片體的限制，流速顯著增大，因而使內(nèi)側(cè)邊界層厚度發(fā)生變化，甚至導(dǎo)致形成旋渦而產(chǎn)生粘性干擾。 考慮到雙體船的兩片體間的興波干擾和粘性流場(chǎng)引起干擾對(duì)阻力的影響，英瑟(m insel)對(duì)高速圓舭艇進(jìn)行研究分析后，提出了高速雙體船的總阻力系數(shù)表達(dá)式為：c (1+k)cf +cw (9-11)式中，cw為孤立片體的興波阻力系數(shù)。對(duì)于npl船型在不同長(zhǎng)寬比l/b時(shí)，由圖9-12給出。 圖9-12 興波阻力系數(shù) (1+k)是孤

32、立片體的形狀因子。 為粘性干擾因子，如圖9-13所示。 為興波干擾因子，與l/b、b/d片體間距以及船型系數(shù)等參數(shù)有關(guān)。對(duì)于fr0.40的雙體船，各參數(shù)對(duì) 的影響較為復(fù)雜。對(duì)于航速在fr0.40的高速雙體船，根據(jù)m insel給出的資料，當(dāng)l/b7.011.0時(shí)，大體上可按圖9-14選取 值。圖 9-13 雙體船粘性干擾因子圖 9-14 雙體船興波干擾因子 三、影響高速雙體船阻力性能的主要參數(shù) 影響高速雙體船阻力性能的因素很多，除前述剖面形狀外，長(zhǎng)度排水體積系數(shù)l/1/3和片體間距無(wú)疑是影響阻力的最重要因素。1排水體積長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)阻力的影響圖9-15 圓舭型雙體船剩余阻力系數(shù) 圖9-16 圓舭型

33、雙體船干擾系數(shù) 由于排水體積長(zhǎng)度系數(shù)是影響高速排水型艇阻力性能的最重要參數(shù)，因此其對(duì)高速雙體船的阻力性能的影響同樣極為重要。圖9-15及9-16分別給出了c0/b2.0時(shí)不同l/1/3時(shí)的剩余阻力系數(shù)cr及干擾系數(shù)krcr/cr曲線(xiàn)。式中cr為片體附加剩余阻力系數(shù)，包含興波阻力的附加干擾和粘性阻力的干擾成分。cr為片體自身的剩余阻力系數(shù)。由圖知：當(dāng)l/1/3增大時(shí)，不但cr值明顯減小，而且kr值亦減小。說(shuō)明隨著長(zhǎng)度排水體積系數(shù)增大，兩片體間的阻力干擾亦明顯減弱。這可以理解為：由于l/1/3增大，片體本身的興波減小，因此cr值減小，從而使兩片體間的興波阻力附加干擾減弱，kr值隨之減小。2片體間距

34、對(duì)阻力的影響圖9-17 圓舭高速雙體船片體間距對(duì)興波阻力的影響 雙體船的片體間距對(duì)興波干擾阻力的影響較大，片體間距決定了兩個(gè)片體間散波交匯點(diǎn) 的位置及橫波的重合程度。片體間距越大，則散波交匯點(diǎn)的位置越推向船后，橫波的重合程度越小，片體間的興波干擾越小。試驗(yàn)研究表明，當(dāng)片體的相對(duì)內(nèi)側(cè)間距kc/b在0.71.0時(shí)，片體系波相互干擾劇烈，引起的興波干擾阻力最大。因此雙體船的設(shè)計(jì)盡可能增大片體間距，以避免過(guò)大的干擾阻力，同時(shí)由圖9-17知，片體間距對(duì)阻力的影響，在fr0.5峰值區(qū)內(nèi)反映最為明顯。 9-4 滑行艇的艇型和阻力性能滑行艇是指航行速度在fr3.0，艇體重量幾乎全由作用在艇底的流體動(dòng)力升力所支

35、持的高速艇。這種艇與過(guò)渡型快艇相比，航速范圍更高，因此有其相應(yīng)的艇型特點(diǎn)和阻力特性。一、艇型特點(diǎn)和航態(tài)現(xiàn)象由于考慮到既要滿(mǎn)足滑行艇的快速性要求，又要注意到這種艇的航海性能方面的問(wèn)題，滑行艇的艇型特點(diǎn)一般地由以下幾方面來(lái)表征：(1) 艇體剖面形狀采用v型或稱(chēng)折角型。采用這種剖面形狀有利于提高水動(dòng)力特性。(2) 艇體的前體剖面，特別是首部的艇底斜升角很大，而向尾部方向迅速減小。其原因在于既要減小艇首在洶濤中的嚴(yán)重拍擊，又要考慮到盡可能改善后體的水動(dòng)力性能。(3) 艇體的長(zhǎng)寬比l/b較過(guò)渡型快艇要小，其目的在于增加艇體展弦比，以提高艇體滑行效率，有利于減小阻力。(4) 縱剖線(xiàn)較平直，特別要避免出現(xiàn)外

36、凸，以防止艇底產(chǎn)生負(fù)壓力。圖9-18是典型的滑行艇的艇型，上述各特點(diǎn)在圖中可以得到體現(xiàn)。圖9-18 滑行艇艇型當(dāng)滑行艇處于全滑行狀態(tài)下，由于受到流體動(dòng)力作用十分明顯，艇底水動(dòng)壓力幾乎全部替代了靜浮力。艇底的縱向壓力分布在不同航速下是不同的，所以在航行過(guò)程中，艇體的航態(tài)隨航速將發(fā)生明顯的變化。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，隨著航速增大，艇體被抬高；航行縱傾角、濕面積和浸濕長(zhǎng)度均隨航速而改變。其次，在高速滑行過(guò)程中，出現(xiàn)有明顯的飛濺現(xiàn)象，艇底流動(dòng)模型如圖9-19所示。在兩舷側(cè)形成一種連續(xù)噴射的圓錐面水膜，稱(chēng)為膜狀飛濺或主飛濺。此外，在駐點(diǎn)線(xiàn)前還有向兩舷外側(cè)噴射的，由很細(xì)小的水滴組成的水流束，稱(chēng)為須狀飛

37、濺。這兩種飛濺耗損的能量就產(chǎn)生飛濺阻力。而須狀飛濺還將增加艇底浸濕面積，以致對(duì)摩擦阻力有所影響。上述滑行艇航行過(guò)程中的特征與阻力性能密切相關(guān)，在阻力估算中，應(yīng)予以注意。二、滑行艇的阻力特性1滑行艇的阻力成分當(dāng)艇體滑行時(shí)，艇底與滑行平板相似，因而研究滑行艇的受力情況可以用滑行平板來(lái)代替。圖9-20所示為一無(wú)限寬滑行平板以沖角在水面滑行的情況，假定平板靜止不動(dòng)，水流圖9-19 滑行艇的飛濺流動(dòng)模型以速度流向平板。則平板所受到的作用力有：垂直于板面的壓力n，以及摩擦力r f。平板所受的合力為p。把p分解成垂直于運(yùn)動(dòng)方向的升力l和沿著運(yùn)動(dòng)方向的阻力r t，則有：rt = l tg + rf cos （

38、9-12）因?yàn)楹苄。蔯os1，且在全滑行狀態(tài)下有l(wèi)，則得：rt = tg + rf （9-13）對(duì)于實(shí)際滑行艇來(lái)說(shuō)，rf是艇體摩擦阻力；tg稱(chēng)為剩余阻力。由于實(shí)際航行過(guò)程中不僅有飛濺，還有興波，因而其包含有興波阻力和飛濺阻力兩種阻力成分，但這兩者都是水壓力在運(yùn)動(dòng)方向的分力，所以是壓阻力。(9-13)式是滑行艇作為滑行平板處理的阻力計(jì)算式。圖9-20 滑行平板受力受力示意圖圖9-21 不同fr時(shí)的飛濺阻力成分研究表明：當(dāng)航速增大時(shí)，興波阻力rw在滑行艇的剩余阻力中的成分逐漸減小，飛濺阻力rsp將隨航速增大而迅速增長(zhǎng)。圖9-21是滑行平板的兩種阻力成分隨fr的變化情況。由此可以說(shuō)明：滑行艇在高速

39、滑行狀態(tài)下，與過(guò)渡型快艇相比，由于航速更高，飛濺更為嚴(yán)重，因此飛濺阻力在剩余阻力中所占比重更大。2滑行艇的阻力曲線(xiàn)形狀圖9-3中也給出了滑行艇的典型阻力曲線(xiàn)形狀。當(dāng)在較低航速范圍內(nèi)(即fr較小)時(shí)，曲線(xiàn)的坡度較陡，與一般排水型船舶相似，阻力隨航速的高次方增長(zhǎng)。隨著航速增大，一般在fr為3.0左右達(dá)到起滑階段，由于水動(dòng)力升力增大，排水體積減小，故興波阻力下降。但隨之出現(xiàn)的飛濺阻力卻趨增大。兩者有抵消作用，因此阻力曲線(xiàn)坡度變得相當(dāng)平坦。當(dāng)航速達(dá)到更高階段后，則阻力曲線(xiàn)又趨陡直。這是由于排水體積無(wú)進(jìn)一步減小，興波阻力無(wú)更多的減小，相反地，艇底動(dòng)壓力很大，壓力中心后移，艇的濕長(zhǎng)度增大，使摩擦阻力和飛濺

40、阻力明顯地急劇增大，反映出總阻力隨航速迅速增大。3最佳航行縱傾角滑行艇的阻力按(9-13)式計(jì)算時(shí)，其中剩余阻力tg將隨沖角，即隨滑行艇的航行縱傾角增大而增大。但一般說(shuō)來(lái)縱傾角增大將使艇體濕長(zhǎng)度變短，濕面積減小，故摩擦阻力rf下降。由此可知，在一定排水量和航速時(shí)必有一對(duì)應(yīng)于最小阻力的“最佳航行縱傾角”，故通過(guò)調(diào)節(jié)縱傾角，有時(shí)可以改善阻力性能。從物理意義上理解，滑行艇的縱傾角變化將引起各種阻力成分有不同的變化：如縱傾角增大時(shí)，尾部的繞流速度增大，飛濺、特別是艇尾的“雞尾流”現(xiàn)象將更嚴(yán)重，剩余阻力隨之增大。至于摩擦阻力則由于濕面積減小而下降。因而必然存在“最佳航行縱傾角”。三、影響滑行艇阻力性能的

41、主要因素滑行艇由于其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與過(guò)渡型快艇相比已有質(zhì)的變化，因而影響這種艇的阻力性能的因素亦有所不同。1剖面形狀的影響 就艇體剖面形狀來(lái)說(shuō)，為了能提高流體動(dòng)力性能，幾乎所有的滑行艇均采用v型剖面。從阻力觀點(diǎn)來(lái)看，平底滑行艇不但升力系數(shù)大，且濕面積和摩擦阻力為最小。但這種艇型不但無(wú)航向穩(wěn)定性，難以操縱，且在洶濤中航行時(shí)將遭受到很大的拍擊力作用。因而既要考慮流體動(dòng)力性能，又要注意到艇在波浪中的拍擊和滿(mǎn)足操縱性需要，一般滑行艇采用有明顯折角的v型剖面(又稱(chēng)折角型)，即具有一定橫向斜升角的橫剖面。一般情況下，在艇首橫向斜升角很大(約60)，而向艇尾方向逐漸減小，甚至趨于0。斜升角的大小對(duì)滑行艇的水動(dòng)力性

42、能影響頗大。理論和試驗(yàn)均證明增大斜升角會(huì)導(dǎo)致流體動(dòng)力作用減小，對(duì)阻力性能帶來(lái)不利影響。其原因是：一方面由于增加了艇底濕面積，使摩擦阻力增大；另一方面也增大了橫向流動(dòng)，以致引起舷側(cè)嚴(yán)重的飛濺，從而損耗了艇底的水動(dòng)壓力。2排水量影響排水量對(duì)滑行艇阻力的影響很敏感。因?yàn)樵龃笈潘坎坏雇w的剩余阻力tg增大，而且排水量的增加意味著體積傅汝德數(shù)的下降，致使延緩和推遲了滑行階段。顯然這兩方面均導(dǎo)致阻力增大。事實(shí)上，增大艇的負(fù)荷總是以克服更大的阻力為代價(jià)。3艇寬影響艇寬是滑行艇的重要參數(shù)之一。它主要指艇的舯部和艇尾板處的折角線(xiàn)寬度。艇體寬度對(duì)阻力影響較明顯。增加寬度可以增加滑行面的展弦比，提高升力系數(shù)。但

43、在一定的重心位置下，增加艇寬將使縱傾角變化，同時(shí)濕面積亦有所增大，因而會(huì)引起阻力性能的變化，有時(shí)阻力反而增大。由于單純的寬度變化對(duì)阻力影響較為復(fù)雜，故通常以長(zhǎng)寬比l/b或?qū)挾瘸运萣/d等參數(shù)來(lái)考慮對(duì)阻力的影響。適當(dāng)?shù)販p小l/b不但增大了滑行面的展弦比，且濕面積亦小，對(duì)阻力性能是有利的。但過(guò)多地減小l/b并非可取。因?yàn)樵囼?yàn)證明實(shí)際上存在“最佳長(zhǎng)寬比”。艇的尾板寬度bt對(duì)滑行艇的流體動(dòng)力性能亦有較大影響，但不像艇舯部寬度bm那么強(qiáng)烈。一般說(shuō)來(lái)，減小bt，尾部流體動(dòng)力會(huì)減小，導(dǎo)致艇的航行縱傾角增大，因而阻力會(huì)發(fā)生變化。具體的阻力值是增大還是減小，將取決于艇的相對(duì)航速fr的大小。同樣的理由，尾板過(guò)寬

44、并不一定可取。如果再考慮到增加尾部寬度將導(dǎo)致摩擦阻力增大，甚至不利于尾部水流自然收縮等原因，故通常尾部寬度有一定范圍：bt(6080) % bm。4重心縱向位置滑行艇的重心縱向位置是影響滑行艇性能，特別是阻力性能的又一重要參數(shù)。正因?yàn)槿绱?，?duì)滑行艇來(lái)說(shuō)，不但對(duì)排水量的控制比較嚴(yán)格，而且對(duì)艇體重量的布置亦有一定限制。在給定排水量情況下重心位置、航速和艇寬構(gòu)成滑行艇的三個(gè)重要因素。從阻力觀點(diǎn)來(lái)看，重心后移，將增大滑行艇的縱傾角，可以減小濕長(zhǎng)度。如果艇體原來(lái)的縱傾角較小，顯然對(duì)阻力性能有利；如果艇體原來(lái)已處于最佳縱傾狀態(tài)，可以在重心后移的同時(shí)改用較大的艇寬。這樣既保持了有利沖角，又增大了展弦比，無(wú)疑

45、將會(huì)提高滑行性能，阻力性能可望得到明顯的改善。從62系列的不同重心位置的阻力試驗(yàn)結(jié)果表明，重心位置過(guò)前是不利的。當(dāng)重心在流體壓力中心后4%8%l時(shí)有較好的阻力性能。但是重心后移亦有一定限度，重心位置過(guò)分后移并不可取。四、應(yīng)用滑行平板資料估算滑行艇的阻力由前述知，艇底設(shè)計(jì)成滑行面的滑行艇，其總阻力可用滑行平板在滑行時(shí)的阻力來(lái)表示，如(9-13)式所示：rt = tg + r f據(jù)此，決定滑行艇在已知排水量情況下的總阻力，關(guān)鍵在于確定滑行狀態(tài)下的沖角和rf 。然而，其中濕面積s和用以計(jì)算雷諾數(shù)re的濕長(zhǎng)度將隨不同的滑行狀態(tài)而有所變化。因此計(jì)算總阻力歸結(jié)為確定航行中的縱傾角、濕面積s和濕長(zhǎng)度l等。通

46、過(guò)滑行平板試驗(yàn)資料給出的某些函數(shù)關(guān)系或圖譜，可以求得滑行艇在給定參數(shù)情況下的、s和l值。從而計(jì)算得總阻力值。1姆雷(murry)法估算滑行艇阻力這個(gè)方法主要是通過(guò)一系列滑行平板試驗(yàn)，給出了幾個(gè)滑行參數(shù)的具體函數(shù)關(guān)系，分別為：(1) 滑行面壓力中心位置的函數(shù)關(guān)系為：/l = k n （9-14）式中 n = -(0.05 + 0.01)m = 0125 + 0.0042 水壓力中心(或重心)距艇尾的距離；圖9-22 滑行面的幾何參數(shù)l 平均濕長(zhǎng)度。即龍骨浸濕長(zhǎng)度lk，與折角線(xiàn)浸濕長(zhǎng)度lc的平均值，l =（lk+lc）/2如圖9-22所示； 航行縱傾角； 平均斜升角，即艇中部和尾部斜升角的平均值；

47、 = l/b，濕長(zhǎng)度與寬度比。上列關(guān)系式常用曲線(xiàn)表示，如圖9-23所示。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可直接查曲線(xiàn)圖。(2) 滑行面動(dòng)載荷系數(shù)的函數(shù)關(guān)系對(duì)于底部斜升角為零的平底滑行面的動(dòng)載荷系數(shù)為： cl0 = 1.1（0.0120.5+0.00952/） （9-15）對(duì)于底部斜升角為的v形滑行面則有：圖9-23 計(jì)算滑行面壓力中心位置的曲線(xiàn)(murry)法cl = cl0 - 0.0065 （9-16）由此可見(jiàn)平底艇的動(dòng)載荷系數(shù)較v形滑行面者為大。上列關(guān)系式用曲線(xiàn)表示如圖9-24所示。圖9-24 確定滑行面動(dòng)載荷系數(shù)的曲線(xiàn)(murry)法根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系式，可以估算滑行艇的阻力，具體步驟如下： 按已知艇的排水

48、量，航速s，艇寬和斜升角，則可計(jì)算得：由已知的cl值，查圖9-24得相應(yīng)于滑行平板的動(dòng)載荷系數(shù)cl0。 取一系列縱傾角1，2，i，并計(jì)算相應(yīng)于各縱傾角時(shí)的cl0/；再由圖9-24得對(duì)應(yīng)于i的一系列i值。 由圖9-23可以查得： ki = f2(i , ) 由于i及相應(yīng)的i已得，則有相應(yīng)的濕長(zhǎng)度lii b，濕面積silicos均可得到，并可計(jì)算雷諾數(shù)和摩擦阻力。 按(9-13)式計(jì)算得各縱傾角i時(shí)的相應(yīng)阻力rti，并作曲線(xiàn) rtif3(i)，如圖9-25所示。 按(9-14)式計(jì)算得各縱傾角i時(shí)的水壓力中心位置if4(i)，如圖9-25所示。 由已知艇體重心距尾板距離g，在if4(i)曲線(xiàn)上得到

49、對(duì)應(yīng)于水壓力中心距尾板為g時(shí)的縱傾角s。此即為實(shí)艇在該計(jì)算航速下的航行縱傾角，同時(shí)由圖得到相應(yīng)的總阻力rts值。圖9-25 滑行艇阻力隨縱傾角的變化2艇底流速和飛濺面積對(duì)阻力影響的修正方法如果要較精確地估算滑行艇阻力，則在應(yīng)用滑行平板資料估算阻力時(shí)還應(yīng)考慮滑行艇與滑行平板之間存在的差別對(duì)阻力的影響。這些差別主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是，艇底滑行面上各處的水流速度不但與滑行平板速度不同，且在不同位置處亦互不相同。為了方便起見(jiàn)，用整個(gè)壓力面的平均水流速度m作為計(jì)算速度。二是，滑行艇的須狀飛濺將增加艇體濕面積，導(dǎo)致摩擦阻力的增加。為此，18屆國(guó)際船模試驗(yàn)池會(huì)議指出：滑行艇在滑行階段的裸艇體總阻力r th

50、應(yīng)為：rth= tg + rf + rspf （9-17）其中，rspf是由須狀飛濺面積所引起的摩擦阻力。 考慮到艇底水流平均速度和須狀飛濺面積的影響，則有： （9-18） （9-19）式中 s 滑行艇航速；m 壓力面上平均水流速度；s，ssp 分別為艇體濕面積和須狀飛濺浸濕面積； 須狀飛濺外緣與龍骨間的夾角；cf ，cf 分別為摩擦阻方系數(shù)及粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)。式(9-17)中壓阻力tg可應(yīng)用滑行平板理論求得，而摩擦阻力部分(rfrspf)可按(9-18)式，(9-19)式進(jìn)行計(jì)算。為此薩維茨基(savitsky)給出了： （9-20）其中，從稱(chēng)為由飛濺摩擦面積所引起的“濕長(zhǎng)寬比的有效增加值”。

51、顯然，如不計(jì)飛濺增加的濕面積，則艇體濕面積應(yīng)為：這樣，可以寫(xiě)成： （9-21）此處，cf是雷諾數(shù)re的函數(shù)，而 （9-22）為了解(9-21)式，薩維茨基和魯斯(ross)將，m與縱傾角和斜升角以及濕長(zhǎng)寬比等的函數(shù)關(guān)系表示成如圖9-26、圖9-27所示的曲線(xiàn)。由圖可查得m/s和值，再按(9-21)式計(jì)算得摩擦阻力，由(9-17)式得艇體總阻力。圖9-26 底部滑行面的平均速度值圖9-27 飛濺濕面積引起的相當(dāng)濕長(zhǎng)寬比增量五、應(yīng)用系列試驗(yàn)資料估算滑行艇的阻力有關(guān)滑行艇模型系列試驗(yàn)資料發(fā)表的很少。由于早期的emb-50系列存在某些缺陷，特別是近代滑行艇的發(fā)展對(duì)于線(xiàn)型和一些參數(shù)的處理提出了新的要求，因此美國(guó)泰洛試驗(yàn)池進(jìn)行了tmb-62系列試驗(yàn)。其母型船模的線(xiàn)型如圖9-18所示。依照一定規(guī)律變更其形狀，發(fā)展成系列。該系列的主要參數(shù)及其范圍為：長(zhǎng)寬比：l/b2.007.00；面積系數(shù)：ap/5.58.5；這里ap為不包括防濺條在內(nèi)的滑行艇底部投影面積。重心位置：將重心置于艇底投影面積ap的形心之后為：0%l12%l。每種狀態(tài)的試驗(yàn)結(jié)果均表示成不同fr時(shí)的阻力和縱傾角曲線(xiàn)。最后歸納成可供