船舶阻力
船舶阻力介绍

船舶阻力定义船舶运动过程中,流体作用于船体上,阻止其运动的力。
种类当船舶在水面上航行时,船体处于空气和水两种流体介质中运动,必然通受空气和水对船体的阻力。
为研究方便起见,船体总阻力按流体种类分成空气阻力和水阻力。
空气阻力是指空气对船体水上部分的反作川力。
水阻力是水对船体水下部分的反作用力。
进一步把水阻力分成船体在静水中航行时的静水阻力和波限中的阻力增加值(亦称为汹涛阻力)两部分。
静水阻力通常分成裸船体阻力和附体阻力两部分。
所谓附体阻力是指突出于裸船体之外的附属体如舵、舭龙骨、轴支架等所增加的阻力值。
根据这种处理力法,船舶在水中航行时所受到的阻力通常分为两大部分:一是裸船体在静水中所受到的裸船体阻力,另一部分是附加阻力,包括空气阻力、汹涛阻力和附体阳力。
对于常规船型,附体阻力通常仅占船舶阻力的很小部分,故常常通过船模阻力试验确定总阻力后,按经验公式乘以某个适当系数以获得附体阻力的值。
对于特殊船型,如有较大附体的非常规船型(特殊作业船、潜水器、救生船、探测船、水下采矿船等),附加阻力可能较大,需对带有附体的船模进行试验予以确定。
试验中需注意因缩尺船模的附体较小所产生的尺度效应,要求船模尽可能大。
工程中初步估算时常用经验统计数据,结合具体情况作适当修正。
目前尚无有效的理论算法。
在船舶设计中,常用附体阻力系数估计附体阻力。
为减小附体阻力,附体形状应尽可能采用流线型。
船长对阻力的影响船长对阻力的影响在保持排水量不变时,改变船长必然引起L/B及L/▽1/3的变化,当排水量一定时,选用较大的船长L,则B,d,C b必然要作适当的减小及L/B,L/▽1/3随之增加。
随着L/B或L/▽1/3乃的增加,船体变得瘦长,船体型线的纵向曲率变小,船体兴波区域的型线变得平直,兴波作用趋于和缓,波高变低,兴波作用所消耗的能量减少,所以兴波阻力随着变小。
同时由于船长增加以后,尾部型线变平顺减少了旋涡的产生,从而降低了旋涡阻力。
船舶阻力数值计算

船舶阻力数值计算1.船体阻力的计算船体阻力是船舶行驶时由于水的粘性作用在船体表面产生的阻力。
常用的方法有几种,其中一种是波尔根公式:R=К*S*V²其中,R表示船体阻力,К为波尔根系数,S为船体湿表面积,V为船舶的航行速度。
2.波浪阻力的计算波浪阻力是船舶行驶时由于船体在海水中的波浪作用下产生的阻力。
波浪阻力一般可以通过计算波浪幅度的方法来获得,其中较为常用的是费尔康普公式:R_wave = К_wave * ρ * g * A_wave * L / 2其中,R_wave表示波浪阻力,К_wave为波浪阻力系数,ρ为水密度,g为重力加速度,A_wave为波浪振幅,L为船长。
3.粘性阻力的计算粘性阻力是由于水分子的粘性作用在船体周围产生的阻力。
根据流体力学的相关理论,可以通过雷诺数来计算粘性阻力。
一种常用的计算方法是维塔公式:R_viscous = К_viscous * μ * V * S / L其中,R_viscous表示粘性阻力,К_viscous为粘性阻力系数,μ为水的黏度,S为船体湿表面积,L为船长。
4.附加阻力的计算附加阻力是由于船舶与船艏、船尾以及侧板、船舶结构等水流非均匀情况下的相互作用而产生的阻力。
附加阻力的计算比较复杂,常常需要通过模型试验或者计算流体力学模拟方法来进行。
其中一种常用的方法是简化模型试验法,通过对一系列模型试验的数据进行曲线拟合,得到附加阻力的数学模型。
总结起来,船舶阻力数值的计算是一个相对复杂的过程,需要考虑船体阻力、波浪阻力、粘性阻力和附加阻力等多个方面。
这些阻力的计算方法也是不同的,从经验公式到数值模拟等各种方法都有。
在实际计算中,需要根据船舶的具体情况选择合适的计算方法,并结合实测数据或者试验数据进行验证,以保证计算结果的准确性和可靠性。
船舶阻力阻力

推进功率
PT T vA
W T
vA
vs
R X
有效功率 PT
T
PE R vs
PD n
T
P'D
n 主轴
PM
R PE
推力 轴承
主机
传送效率
主机功率PM
传递效率
S
船后桨收到功率P‘D
PD
M
Q
相对旋转
R
敞水桨收到功率PD
敞水桨
P
PD MQ
推进功率PT
PT T vA
船身效率
H
有效功率PE
PE R vs
1. 兴波阻力成因inf
➢ 理想流体 ➢ 粘性流体
Rw
Cw
1 2
Sv2
2. 船行波inf
3. 与速度之间关系 Rw v46 4. 占总阻力百分比 Rw / R0 10% 80%左右 5. 影响因素
船形(首部形状-水线面附近);速度;
1. 兴波阻力成因
1. 理想流体
W
Re 理 0
T
2. 粘性流体
v 水深傅汝德数: Fh gh
摩擦,涡流,兴波
§8.8 浅水航行对吃水的影响
一. 船舶在深水中航行的沉浮量inf 二. 船舶在浅水中航行的沉浮量inf
一、船舶在深水中航行的沉浮量
体积傅汝德数: Fnv
v gV 1/ 3
Fnv 1 排水状态 1 Fnv 3 过渡状态 Fn 3 滑行状态
深水中航行时的沉浮量
38
二、船舶在浅水中航行的沉浮量
变化规律:
水深傅汝德数: Fnv
v gh
Fnh 0.4 变化小
水深傅汝德数:
0.4 Fnh 1 尾倾
船舶阻力系数公式

船舶阻力系数公式船舶在水中航行时,会受到各种各样的阻力,而要准确地分析和计算这些阻力,就离不开船舶阻力系数公式。
咱先来说说船舶阻力都有哪些种类。
就好比一辆汽车在路上跑,会受到风阻、路面摩擦力等等的影响,船舶在水里也一样,会碰到摩擦阻力、兴波阻力、形状阻力等等。
这摩擦阻力呀,就像是船的身体和水在不停地“摩擦摩擦”,水可不是好惹的,它就会给船一个阻力。
兴波阻力呢,船在水里跑,就像咱们跑步会带起风一样,它会掀起波浪,这波浪反过来就会给船制造麻烦,形成阻力。
形状阻力呢,简单说就是船的外形如果不太“顺溜”,水就不乐意了,阻力也就跟着来了。
那这船舶阻力系数公式到底是个啥呢?其实它就像是一把神奇的钥匙,能帮咱们打开了解船舶阻力的大门。
比如说常见的船舶阻力系数公式,会考虑到船的速度、形状、水的密度等等好多因素。
我记得有一次去参观造船厂,那场面可壮观啦!一艘巨大的船舶正在建造中。
我就和旁边的工程师聊起来船舶阻力的问题。
他指着那船的模型跟我说:“你看这船头的形状,如果设计不好,阻力可就大了去了。
”然后他拿起一张图纸,上面密密麻麻写着各种公式和参数,其中就有船舶阻力系数公式。
他给我解释说,通过这个公式,他们能提前预估这艘船在水里航行时大概会受到多大的阻力,然后在设计上进行优化,让船跑得更快更省油。
这公式里的每个参数都有它的讲究。
速度快了,阻力自然会增大;船的形状越流线型,阻力通常就会越小;水的密度也会有影响,在不同的水域,水的密度可能会有细微差别,这也得考虑进去。
再来说说这公式在实际中的应用。
比如在船舶的设计阶段,设计师们会用这个公式反复计算和模拟,调整船的外形、尺寸,力求让船舶在满足各种功能需求的同时,阻力最小化。
在船舶的运营过程中,船员们也能根据这个公式,结合实际的航行情况,来调整航行速度和航线,达到节能增效的目的。
不过,要想准确地运用这个公式,可不是一件简单的事儿。
它需要大量的实验数据和精确的测量,还得考虑到各种复杂的实际情况。
船舶阻力要点

第一章总论1.船舶快速性,船舶快速性问题的分解。
船舶快速性:对一定的船舶在给定主机功率时,能达到的航速较高者快速性好;或者,对一定的船舶要求达到一定航速时,所需主机功率小者快速性好。
船舶快速性简化成两部分:“船舶阻力”部分:研究船舶在等速直线航行过程中船体受到的各种阻力问题。
“船舶推进”部分:研究克服船体阻力的推进器及其与船体间的相互作用以及船、机、桨(推进器)的匹配问题。
2.船舶阻力,船舶阻力研究的主要内容、主要方法。
船舶阻力:船舶在航行过程中会受到流体(水和空气)阻止它前进的力,这种与船体运动相反的作用力称为船的阻力。
船舶阻力研究的主要内容:1.船舶以一定速度在水中直线航行时所遭受的各种阻力的成因及其性质;2.阻力随航速、船型和外界条件的变化规律;3.研究减小阻力的方法,寻求设计低阻力的优良船型;4.如何较准确地估算船舶阻力,为设计推进器(螺旋桨)决定主机功率提供依据。
研究船舶阻力的方法:1.理论研究方法:应用流体力学的理论,通过对问题的观察、调查、思索和分析,抓住问题的核心和关键,确定拟采取的措施。
2.试验方法:包括船模试验和实船实验,船模试验是根据对问题本质的理性认识,按照相似理论在试验池中进行试验,以获得问题定性和定量的解决。
3.数值模拟:根据数学模型,采用数值方法预报船舶航行性能,优化船型和推进器的设计。
3.水面舰船阻力的组成,每种阻力的成因。
船舶在水面航行时的阻力由裸船体阻力和附加阻力组成,其中附加阻力包括空气阻力、汹涛阻力和附体阻力。
船体阻力的成因:船体在运动过程中兴起波浪,船首的波峰使首部压力增加,而船尾的波谷使尾部压力降低,产生了兴波阻力;由于水的粘性,在船体周围形成“边界层”,从而使船体运动过程中受到摩擦阻力;在船体曲度骤变处,特别是较丰满船的尾部常会产生漩涡,引起船体前后压力不平衡而产生粘压阻力。
4.船舶阻力分类方法。
1.按产生阻力的物理现象分类:船体总阻力由兴波阻力、摩擦阻力和粘压阻力Rpv三者组成,即Rt二Rw+Rf+Rpv.2.按作用力的方向分类:分为由兴波和旋涡引起的垂直于船体表面压力和船体表面切向水质点的摩擦阻力,即Rt=Rf+Rp.3.按流体性质分类:分为兴波阻力和粘性阻力(摩擦阻力和粘压阻力),即Rt=Rw+Rv.4.傅汝德阻力分类:分为摩擦阻力和剩余阻力(粘压阻力和兴波阻力), 即Rt二Rf+Rr.5.船舶动力相似定律,研究船舶动力相似定律的意义,粘性与重力互不相干假定。
知识点二 船舶的阻力-PPT课件

附加阻力
• 汹涛阻力
船舶阻力也会由于风、浪和船身的剧烈摇摆运动的影响而增加。顶浪航行 时,一般船舶总阻力比静水状态增加50%~100%。
• 空气阻力
空气阻力指在静水状态下(3级风以下),船舶水上部分对空气的相对运动产 生的阻力。一般来说,空气阻力与船速的平方以及船体水线以上部分正投影面 积成正比。一般情况下,空气阻力通常占总阻力的2%~4%左右,但集装箱船由 于其船体水线以上部分正投影面积较大,且船速较高,其空气阻力占总阻力的 比例可达10%。 附加阻力的大小与风浪大小、船体污底轻重及航道浅窄有关。
附加阻力
指船舶营运过程中由于船舶附体的增加、船体表面粗糙 度、海况、风以及海流等引起的船舶阻力增量。附加阻 力包括: • (1)附体阻力 • (2)坞底阻力 • (3)汹涛阻力 • (4)空气阻力
附加阻力
• 附体阻力
指由于舵、舭龙骨及轴包架等附体对水运动而增加的部分阻力。
• 坞底阻力
船舶营运过程中,船壳板上漆层的脱落、海生物的生长都会使船体表面变为粗 糙,意味着船舶摩擦阻力的增加。这种船体表面粗糙度的增大,在整个船舶使 用寿命期间可能使总阻力增加25%~50%。有关数据显示,每米长度的粗糙度厚 度为25μm时,船速降低1%。
船舶阻力的构成
• 营运中的船舶所受的阻力总量RT由基本阻力R0和附加阻力 △R两部分构成。 船舶阻力表示为:
RT=R0+ΔR
基本阻力
• 基本阻力是指新出坞的裸船体(不包括附属体)在平 静水面行驶时对船体产生的阻力。由摩擦阻力、兴波 阻力、涡流阻力三部分组成,即
R0=RF+RW+RE
基本阻力
• 摩的阻力
船舶的阻力
• 船舶在水面上以一定的航速航行,船舶必须依靠主机 发出的功率,驱动推进器产生推力,从而克服船舶本 身所受的各种阻力。
船舶阻力与船速的计算公式

船舶阻力与船速的计算公式船舶阻力与船速的计算公式是船舶设计和航行中非常重要的内容。
船舶阻力是指船舶在航行中受到的水流、风力和波浪等外部力量的阻碍,是决定船舶动力系统设计和船舶性能的重要因素之一。
船舶的阻力与船速之间存在着密切的关系,通过计算可以得到船舶在不同航速下的阻力大小,为船舶设计和航行提供重要的参考依据。
船舶阻力的计算公式可以分为静水阻力和波浪阻力两部分。
静水阻力是指船舶在静止状态下受到的水流阻力,主要与船体的形状和湿表面积有关;波浪阻力是指船舶在航行中受到的波浪阻力,主要与船舶航行速度和波浪形态有关。
下面我们将分别介绍船舶静水阻力和波浪阻力的计算公式。
静水阻力的计算公式通常采用法国工程师Froude提出的Froude公式,即:\[ R = k \times S \times V^2 \]其中,R为静水阻力,k为阻力系数,S为湿表面积,V为船舶航行速度。
阻力系数k是与船舶的形状和流体粘度等因素相关的常数,可以通过实验或经验公式进行确定。
湿表面积S是指船舶在水中的受潮表面积,通常可以通过船舶的几何形状参数计算得到。
船舶的航行速度V是指船舶相对于水流的速度,是静水阻力的一个重要影响因素。
通过Froude公式可以得到船舶在不同航速下的静水阻力大小,为船舶设计和性能分析提供了重要的参考数据。
波浪阻力的计算公式通常采用Holtrop提出的Holtrop公式,即:\[ R_{w} = 0.5 \times \rho \times g \times C_{1} \times A_{T} \times B_{L} \times \left( 1 + k_{B} \times \left( 1.0 C_{B} \right) \right) \times C_{B} \times S \times\left( 1 + 0.35 \times \left( \frac{B_{L}}{T} \right) \right) \times \left( 1 C_{F} \right) \times \left( 1 \frac{C_{F}}{C_{F} + 1} \right) \times \left( 1 \frac{C_{F}}{C_{F} + 2} \right) \times \left( 1 \frac{C_{F}}{C_{F} + 3} \right) \times C_{F} \times V^2 \]其中,\( R_{w} \)为波浪阻力,\( \rho \)为水的密度,g为重力加速度,\( C_{1} \)为修正系数,\( A_{T} \)为横截面积系数,\( B_{L} \)为船舶长度与波长的比值,\( k_{B} \)为波浪系数,\( C_{B} \)为方形系数,S为湿表面积,\( T \)为船舶吃水深度,\( C_{F} \)为摩擦系数,V为船舶航行速度。
船舶原理-船舶阻力

拖曳水池
Froude(傅汝德) 1871年 2783610英尺
上海交大
11063 米
708所
7552.5 米
702所
474147 米
试验性质
• 校核试验 • 变参数试验 • 系列试验
试验种类
• 阻力试验 (无螺旋桨) • 自航试验
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实船试验
鉴定船舶的各种性能是否达到设计要求,并 同船模试验比较,分析尺度效应的影响,验证船 模试验结果的准确性。但是由于经济原因和测试 的困难,除新船试验外很少进行。
2
mm
Sm
Frm Frs m s
Lm Ls
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1 2
s s 2
SsLm Ls
Sm
Crs
s m
Lm Ls
Sm Ss
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Crm
Crs Crm
Crs Crm Ctm C fm
实验测定 平板公式
Cts Cfs Ctm Cfm
Froude假定的问题点 ①忽略相互干涉
Slide 10
理论分析
应用流体力学的理论,建立解决问题的基本 数学模型,对一些复杂问题减化为简单的情况, 抓出问题的本质,给出一些指导性的定性结果。
Slide 11
CFD(Computational Fluid Dynamics) 数值模拟
利用计算机,根据数学模型,采用数值方法,模 拟船体航行时的流场,阻力性能等,与模型试验进行 比较,预报船舶航行性能。
Slide 6
研究方法
试验方法
• 模型试验 • 实船试验
理论计算分析
• 理论分析 物理概念 简单分析 • 计算分析 CFD (Computational
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1.船舶受力:1地球引力2浮力3流体动力4推进器推力2.船舶阻力:船舶受到流体作用在船舶运动相反方向上的力3.船舶阻力+传播推进=快速性船舶快速性:尽可能消耗较少的主机功率以维持一定航速的能力4.船舶性能:稳性、浮性、抗沉性、快速性、操纵性、耐波性5.船舶阻力曲线:船舶阻力随航速变化的曲线6.1海里/时(节)=1.852公里/时=0.5144m/s1米/秒=3.6km/h=1.942节雷诺数:Re=u L/V 长度弗劳德数:体积弗劳德数:gL UFr =水深弗劳德数:31.∇=∇g U Fr hg U Fr h .=7.船舶航态:1排水航行状态Fr<1.02过渡状态1.0<Fr <3.0(护卫、巡逻、高速双体、V 型快船)3滑行状态Fr>3.08.排水型船舶:低速船(Fr<0.2)中速(0.2<Fr<0.3)高速(Fr>0.3)9.随体坐标系:固接于船体上的坐标系10.航道:1深水航道2限制航道(a 浅水航道水深b 狭窄航道水深宽度)11.船舶阻力:1水阻力(a 静水阻力b 汹涛阻力)2空气阻力12.船体阻力R t :1摩擦阻力R f 2剩余阻力R r (a 粘压阻力F pv b 兴波阻力F w )13.湿表面积:船舶处于正浮状态时水线以下裸船体与水接触处表面积14.船体周围流场:主流区、边界层、边界层和由于边界层分离产生的漩涡区15.1摩擦阻力:船舶表面的剪切应力在船舶运动方向上的投影沿船体表面积分所得合力(能量观点):就某一封闭区,当船在静水中航行,由于粘性作用会带动一部分水运动(边界层),为携带它运动,船体不断提供能量给水,产生摩擦阻力。
2粘压阻力(形状阻力或漩涡阻力):由于粘性作用,船体前后压力不对称产生压力差即为粘压阻力(能量观点):船尾部形成漩涡要消耗能量,一部分能量被冲向船后方的同时,在船艉部又持续不断的产生漩涡,船体不断为流体提供能量,这部分能量消耗就是粘压阻力表现形式3兴波阻力:由于船体兴波导致船体压力前后分布不对称而产生的与船体运动方向相反的压力差,成为兴波阻力16.形状效应:船体表面弯曲影响使其摩擦阻力与相当平板计算所得结果的差别17.相当平板理论:假设具有相同长度,相同运动速度和湿表面积的船体和平板的摩擦力相同18.污底:海洋中的生物附着在船体表面,增加船体表面的粗糙度,使阻力增加很大19.船体表面粗糙度:1普通粗糙度:油漆面粗糙度,壳板平面2局部粗糙度:结构粗糙度20.减小摩擦阻力的方法:1减小湿表面积。
如低速船系用短而肥的船型2边界层控制。
通过控制边界层内流涕的运动状态来减小摩擦阻力。
如可以抽吸一部分边界层内流体来延长边界层流区3改变船体周围流体介质。
通过改变船体周围液体介质来降低摩擦阻力。
如向船体表面相邻的流体中加入高分子化合物。
4仿生学研究。
在细长体表面贴弹性覆盖层21.边界层离体的充要条件:1壁面及粘性对流体的粘滞作用2具有逆压梯度区22.船体形状对粘压阻力的影响:1船后体形状:为延缓边界层离体船后体收缩后缓和2船前体形状:采用球鼻型艏3螺旋桨的影响:对水流有抽吸作用23.船兴起的波浪:1船行波:在船行驶过之后,留在船体后方并不断向外传播的波。
2破波:被船体兴起后很快就破碎的波浪24.兴波干扰:1有利干扰:船艏横波波峰与艉横波波谷相遇,相互抵销,兴波阻力减小。
2不利干扰:二者相位相同,则船后波浪变大,兴波阻力变大。
对兴波最大的船型参数:船长和棱形系数25.破波阻力特性:1对于船速较高的丰满船型,破波阻力是一种不可忽视的阻力成分;2破波阻力来源于船艏非线性兴波的破碎,也是兴波阻力用吃水弗劳德数描述代替gTU Fr T =长度弗劳德数;3同一丰满船型,同样航速下压在情况下吃水小,吃水弗劳德数大,因此较满载破波阻力大;4主要与宽度吃水比、进流段长度、球艏伸出长度等船型参数有关,减小B/T ,增加进流段长度,采用前伸的薄型球艏有利减小破波阻力。
26.薄船理论:设船在静止无界水域自由表面匀速直线运动,1船宽长比B/L 很小,为薄船。
2水是不可压缩、均质、无粘性的理想流体,运动无旋。
3船体兴波为微幅波。
4忽略船体下沉、纵倾对兴波阻力的影响。
27.减小兴波阻力的方法:1常规型船减小兴波阻力的方法:a 选择合适的船型及船型系数L 、C p ,避开不利干扰。
B 造成有利波系干扰。
民船采用球鼻船艏;高速排水型船用消波水翼降低兴波阻力。
2采用非常规船型,双体和三体船,水翼艇和小水线面双体船28.破波阻力:由于有序流动的损失,显示出动量(速度)的亏损。
这种能量的损失,或者动量的亏损,就体现为破波阻力。
29.确定船体阻力的方法:1求摩擦阻力、粘压阻力和兴波阻力,然后相加。
2粘流计算。
3船舶阻力近似估算30.船舶阻力近似估算方法:1计算内容分:直接近似总阻力或有效功率,估算剩余阻力,再采用相当平板公式计算摩擦阻力;2采用资料形式分:图谱法,回归公式法;3资料来源分:母型船数据估算法,模型系列实验资料估算法,归纳实船和模型资料分析估算31.弗劳德假设:1摩擦阻力和剩余阻力是相互独立的两部分,摩擦阻力只与雷诺数有关,剩余阻力至于弗劳德数有关。
2船体摩擦阻力等于相同速度、相同长度、相等湿表面积的相当平板摩擦阻力。
不完善在于:1将剩余阻力与摩擦阻力划分为相互独立的两部分,没有考虑二者的影响。
2兴波阻力与重力有关,粘压阻力与水的粘性有关,弗劳德将两个不同性质的阻力合成为剩余阻力不恰当。
3用相当于平板理论计算船体的摩擦阻力存在偏差。
32.休斯观点:弗劳德将两个不同性质的阻力合称为剩余阻力不恰当,应将与粘性有关的粘压阻力和摩擦阻力合并在一起,将船体阻力划分为粘性阻力与雷诺数有关和兴波阻力与弗劳德数有关。
且粘压阻力系数和摩擦阻力系数之比是一常数k ,1+k 称形状因子,仅与船体形状有关。
33.船舶阻力的能量观点将船的总阻力分为尾流阻力和波形阻力,尾流阻力包括粘性阻力和破波阻力。
34.附体阻力:由于附体通常位于水线以下较深的位置,且相对尺寸较小,故引起的兴波阻力也很小,,因此主要阻力成分是粘性阻力。
其中舭龙骨、轴包套等尺度较长且沿流线布置的附体主要阻力成分是摩擦阻力,而如轴支架等长度较短的附体主要阻力成分是粘压阻力。
35.附体设计应注意的事项:1附体应沿流线方向布置以减小由附体产生的漩涡,进而减小粘压阻力。
2尽可能采用湿表面积小的附体以减小摩擦阻力。
3一般附体沿水流方向尽可能采用流线型对称剖面。
36.减小空气阻力:上层建筑尽可能低而长,以减小迎风面积,前端流线型,后端阶梯形。
37.汹涛阻力:由于风、过往船舶,太阳和月亮引力,海底地震等作用下均要在水中产生波浪,导致船舶阻力增加,所增加的阻力即为汹涛阻力(波浪中的阻力增值)38.波浪中阻力增值产生的原因:1波浪使船做纵摇、升沉、横摇和摇首等各种运动,引起阻力增大;2波浪遇到船体后反射产生反射水波,消耗能量,产生阻力增值;3波浪作用引起船体周围压力产生周期性变化,阻力随之发生变化,引起阻力增值增大;4海浪冲击船艏和上层建筑溅到甲板上的海水改变了其原有的运动状态且随船舶一起运动,以及船体严重浸湿使船体湿表面积增大,导致阻力增大。
39.影响波浪中阻力增值(汹涛阻力增大)的因素:1汹涛阻力随遭遇波高的增大而增大;2当波浪周期与船的纵摇周期接近时产生很大纵摇(改变航速航向回避)3波浪波长大于3/4船长时,纵摇和深沉运动加剧,汹涛阻力显著增大。
40.船在波浪中航行,由于阻力增大会出现:如保持与静水相同功率,则船速降低,这种航速的减小称失速;如要维持与静水中相同航速,则必须在原静水功率基础上增大功率R aw ,所增大的功率成为储备功率。
41.回流速度:流体流经船体时,由于船体曲率的影响,除船艏艉两端外,船体周围的水流速度较来流速度大。
42.狭窄航道中船舶航速划分:亚临界航速,临界航速,超临界航速。
利用相对运动原理,假设船体不动,水从远处以船舶航速U 0流向船体。
假设:1船体横剖面沿船长方向变化不大,船体无倾斜,沿船长方向水面下降相等。
2弗劳德数很小,不考虑船舶兴波。
43.许立汀中间速度法估算狭窄水道阻力:1航速较低,较深水航道阻力增加值只由粘性阻力引起,因此只考虑深水航道中的回流速度的增值,不考虑兴波影响。
2在求回流速度时用参数代替浅水中的参数,其中r h 称为水利半径,。
h m r A h A m m m h G h b A bh r ++−=244.从降低船体阻力的角度而言,低速船的船长尽量取小些,即船型为短而肥有利于降低阻力。
高速船增大船长有利。
45.船艏形状:1垂直式2斜直式3倾斜式4球鼻艏5飞剪式6破冰型就减小阻力而言,球鼻艏可以减小兴波阻力,破波阻力和舭涡阻力。
46.船艉:1椭圆型尾2巡洋舰尾3方尾巡洋舰尾特点:增加水线长度,有利于减小兴波阻力和粘性阻力,尾部甲板面积达,有利于增加初稳性,便于布置舵机,对螺旋桨和舵有保护作用,提高推进效率,可以减小尾倾和尾部拍击现象。
47.方尾特点:低速船在尾后形成大量漩涡,高速船利于减小阻力,提高航速。
尾部容积大,可减小航行时的尾倾;尾部水线丰满,增大水线面系数,提高横稳性;尾部水线较宽,有效的遮盖螺旋桨;尾部甲板面积大,利于舵机、深水炸弹、水雷等布置。
48.与船舶阻力有关的船型系数:主尺度比,长宽比,宽吃水比,吃水长度比。
49.船型系数:方型系数C b ,棱形系数C p ,船舯横剖面系数C m ,排水体积长度系数3)01.0(L ∇50.船体形状横剖面面积曲线形状,满载水线面形状,船体首尾形状51.宽吃水比B/T 对船体阻力的影响:对摩擦影响小,对剩余阻力影响大。
B/T 选取往往不是依据阻力性能,而是从船舶稳性、布置、航道水深限制等选定。
52.棱形系数对阻力的影响:不考虑对摩擦的影响,低速船C p >最佳理论值C p 提高经济效益。
高速军船C p <理论值53.浮心的位置对阻力的影响:低速船,x c 于船舯前减小粘压阻力;中速船,x c 适当移向舯部;高速船,x c 取在舯后,减小兴波阻力。
54.平行中体:船体中部一段横剖面与船舯横剖面完全相同的一段船体。
进流段,平行中体,去流段。
55.对于低速船,保证去流段有足够长度,平行中体中心宜在船舯前,进流段较短,减小粘压阻力,提高经济效益;随航速增大,避免前肩波系与船艏波系发生不良干扰,增加进流段,平行中体中心后移,接近船中央处。
56.横剖面面积曲线两端形状:低速船两端宜为直线型。
中速船前端宜取微凹或凹形,后端宜取直线或微凹形。
高速船两端宜取直线或微凸形。
57.船艏艉横剖面形状对阻力影响:对摩擦阻力影响小,对剩余阻力影响大。
船艏:低速船取V形较佳,可减小摩擦阻力;中高速传取U形,减小兴波阻力;快艇采用V形,提高水动力特性和改善耐波性。