船型对阻力的影响

高等教育自学考试毕业设计（论文）

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摘要 (3)

第一章绪论 (4)

第二章船型对阻力影响的基本概念 (5)

2.1 船型、航速与阻力性能之间的关系

2.2 确定影响阻力的船型参数

2.3 船型对阻力影响问题的研究方法

第三章船体主尺度的影响 (6)

3.1 排水量长度系数对阻力的影响

3.2 宽度吃水比的影响

第四章主要船型系数的影响 (11)

4.1 棱形系数的影响

4.2 船中横剖面系数的影响

4.3 方形系数的影响

第五章横剖面面积曲线形状的影响 (16)

5.1 浮心纵向位置的影响

5.2 平行中体长度和位置的影响

5.3 横剖面面积曲线两端形状的影响

第六章首尾端形状的影响 (19)

6.1 首尾横剖面形状

6.2 船首柱、尾柱形状

6.3 球鼻艏对阻力的影响

6.4 特殊船尾形状

结束语 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

附录 (28)

摘要

船舶设计中一个重要步骤是确定船型参数，就是确定表征船体水线以下部分的一些特征参数的数值和几何形状。但应该指出，船舶设计是一个必须考虑各种因素的综合性问题，船型参数的选择应顾及总体布置、工艺结构、快速性、耐波性、稳性、航区和经济性等诸多方面既有联系又有矛盾的各种要求。

关键词：船体主尺度、主要船型系数、横剖面面积曲线、首尾端形状

第一章绪论

船舶设计建造部门总希望所设计建造的船舶具有优良的航行性能，用船部门理所当然要求所属的各类船舶都具有优良的航行性能。概括来说，所谓优良的航行性能大体包括：船舶是否具有合理的浮态和足够的稳性，是否属低阻力的优良船型，推进器的效率是否最佳，推进器与船体及主机是否匹配，是否具有良好的航向稳定性和回转性，在风浪中航行时是否会产生剧烈的摇摆运动以及砰击、甲板上浪及失速等，但在实际造船工作中，判断船舶是否具有优良的航行性能是有一定衡量指标的，有些指标因素考虑到航海安全而由船籍社乃至国际组织规定必须满足的硬指标，有些指标则是与长期积累的优秀船型资料相比较而判定的。所有这些指标都和船舶的主要尺度、船体形状、装载情况等密切相关。因此，本文中所讨论的众多问题，都是船舶设计、建造和营运乃至新型船舶的研究开发需要用到的专门基础知识

第二章船型对阻力影响的基本概念

2.1、船型、航速与阻力性能之间的关系 ▪ 2.1.1．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。

2.1.2．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。

2.2、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 C b ，棱形系数 C p ，船中横剖面系数 C m 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： C p = C b / C m

▪

▪ 因而上述六个参数中，可取四个作独立参 数。即:

▪ ∇/L 、 C m 、C p 或 C b ▪ (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x c ，平行中体长度L p 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，故总阻力系

数表达式可改写成： ▪

C t = f （ 、 、C p 、C m 、 船体形状、Fr ）

3

L ∇d B

2.3、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。

第三章 船体主尺度的影响

3.1

▪

船型参数

的变化可以由两种情况所引起：

▪

ΔC m ，C p

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C m 、C p 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。 3.1.1．由船长变化，讨论

▪ (1) ▪ 由于湿面积可按S = C s 估算，在参数C m ，C p 和B /d 不变情况下，C s 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。

▪ 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R f 和剩余阻力R r 产生完全相反的影响，因而对总阻力的影响作用将取决于R f 与R r 两者增减的数值而定。但由前知，对于不同航速的船舶说来，R f 和R r 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：

▪ R f 占总阻力的主要成分，可达总阻力的 70%以上。而R r

量一定时，增长L 时(即减小 ，剩余阻 如果L 过大时，总阻力反而增大。

▪ ② 对高速船：

L ∇2/1