船舶阻力介紹

flSUBS才網(wǎng)船舶阻力定義船舶運(yùn)動(dòng)過程中，流體作用于船體上，阻止其運(yùn)動(dòng)的力。種類當(dāng)船舶在水面上航行時(shí)，船體處于空氣和水兩種流體介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，必然通受空氣和水對(duì)船體的阻力。為研究方便起見，船體總阻力按流體種類分成空氣阻力和水阻力。空氣阻力是指空氣對(duì)船體水上部分的反作川力。水阻力是水對(duì)船體水下部分的反作用力。進(jìn)一步把水阻力分成船體在靜水中航行時(shí)的靜水阻力和波限中的阻力增加值（亦稱為洶濤阻力）兩部分。靜水阻力通常分成裸船體阻力和附體阻力兩部分。所謂附體阻力是指突出于裸船體之外的附屬體如舵、舭龍骨、軸支架等所增加的阻力值。根據(jù)這種處理力法，船舶在水中航行時(shí)所受到的阻力通常分為兩大部分：一是裸船體在靜水中所受到的裸船體阻力，另一部分是附加阻力，包括空氣阻力、洶濤阻力和附體陽力。對(duì)于常規(guī)船型，附體阻力通常僅占船舶阻力的很小部分，故常常通過船模阻力試驗(yàn)確定總阻力后，按經(jīng)驗(yàn)公式乘以某個(gè)適當(dāng)系數(shù)以獲得附體阻力的值。對(duì)于特殊船型，如有較大附體的非常規(guī)船型（特殊作業(yè)船、潛水器、救生船、探測(cè)船、水下采礦船等），附加阻力可能較大，需對(duì)帶有附體的船模進(jìn)行試驗(yàn)予以確定。試驗(yàn)中需注意因縮尺船模的附體較小所產(chǎn)生的尺度效應(yīng)，要求船模盡可能大。工程中初步估算時(shí)常用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合具體情況作適當(dāng)修正。目前尚無有效的理論算法。在船舶設(shè)計(jì)中，常用附體阻力系數(shù)估計(jì)附體阻力。為減小附體阻力，附體形狀應(yīng)盡可能采用流線型。船長對(duì)阻力的影響船長對(duì)阻力的影響在保持排水量不變時(shí)，改變船長必然引起L/B及L/^i/3的變化，當(dāng)排水量一定時(shí)，選用較大的船長L，則B，d，C必然要作適當(dāng)?shù)臏p小及L/B，L/^i/3隨之增加。隨著L/B或b乃的增加，船體變得瘦長，船體型線的縱向曲率變小，船體興波區(qū)域的型線變得平直，興波

作用趨于和緩，波高變低，興波作用所消耗的能量減少，所以興波阻力隨著變小。同時(shí)由于

船長增加以后，尾部型線變平順減少了旋渦的產(chǎn)生，從而降低了旋渦阻力。剩余阻力等于興

flBflBwZT網(wǎng)波阻力與旋渦阻力之和，所以剩余阻力隨船長的增加而減少。與此相反，摩擦阻力卻隨船長的增加而增大。這是因?yàn)?，摩擦阻力與船的濕表面面積成正比，在排水量不變時(shí)，隨船長L的增加，Q隨JL增加，雖然船長增加時(shí)雷諾數(shù)也增加而使得摩擦阻力系數(shù)稍有下降，但下降很小，抵消不了Q的增加。所以當(dāng)船長增加時(shí)，摩擦阻力隨著加大。由于不同航速時(shí)，摩擦阻力和剩余阻力占總阻力的比例是不同的，所以船長對(duì)阻力的影響隨船速不同而不同。對(duì)低速船（通常FnV0.18的船）來說，摩擦阻力占總阻力比例很大，所以總阻力隨船長增大而增加，較短的船長可以獲得較低的摩擦阻力，其最低阻力船長較短，如圖（b）所示。高速船（Fn>0.3的船）因剩余阻力占總阻力的比例很大，所以總阻力隨船長的增加而減少，較長的船長可獲得較低的剩余阻力，其最低阻力船長較長，如圖（a）所示。基于上述原因，通常低速船都設(shè)計(jì)得短而肥，而高速船設(shè)計(jì)得較為瘦長。對(duì)中高速船（Fn不十分低的運(yùn)輸船），在排水量不變的情況下，隨著船長的變化，對(duì)應(yīng)一定航速可以得到總阻力最低的船L，同時(shí)也可找到使總阻力開始顯著增加的最短船長（稱臨opt界船長）。由于增大船長，船體鋼料重量將顯著增加，從而引起船的造價(jià)及與造價(jià)相關(guān)的營運(yùn)開支增加，對(duì)經(jīng)濟(jì)性不利。因此民用運(yùn)輸船從營運(yùn)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，常選用阻力稍有增加的較短船長，稱其為經(jīng)濟(jì)船長L。不言而喻，船長不能縮小到總阻力開始顯著增加的臨界船長，否e則為保證航速將使主機(jī)功率增加，耗油量及燃料開支增加，對(duì)經(jīng)濟(jì)性也是不利的。經(jīng)濟(jì)船長通常受到各方面因素的影響，包括不同國家在不同時(shí)期的船舶造價(jià)、燃料價(jià)格、運(yùn)費(fèi)、船體型線研究、船舶動(dòng)力裝置的發(fā)展等。從國外造船的發(fā)展過程看，在1973年石油危機(jī)前，運(yùn)輸船設(shè)計(jì)時(shí)，L比L小得較多，以使造價(jià)大幅度下降，平時(shí)耗油量及燃料費(fèi)用有所e opt增加，但總的經(jīng)濟(jì)性還是有利的。自石油危機(jī)以后，船價(jià)的影響沒有油價(jià)上漲的影響大，因此減少阻力，降低燃油消耗量就成了主要矛盾，L又有加大趨勢(shì)。e船寬對(duì)阻力的影響船寬對(duì)阻力的影響沒有船長那么大，通常在實(shí)用范圍內(nèi)改變船寬對(duì)阻力不會(huì)造成重大影響。就摩擦阻力來說，在L，Cb，△不變的情況下，改變船寬B也就是改變B/d。試驗(yàn)研究表明，B/d在實(shí)用范圍內(nèi)改變，船的濕表面面積變化較小，對(duì)摩擦阻力不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。如圖表明B/d變化對(duì)濕表面面積的影響，可見B/d可在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動(dòng),

網(wǎng)粕英才網(wǎng)網(wǎng)粕英才網(wǎng)而濕表面面積變化并不大。對(duì)剩余阻力來說，在L,Cb，△不變的情況下，增加B/d,會(huì)使設(shè)計(jì)水線變肥，進(jìn)流角及去流角均增大，一般情況下會(huì)加大興波阻力和旋渦阻力。所以對(duì)剩余阻力