第六章船型对阻力的影响船舶设计中的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点参数的数值和几何形状。但是应该指出的是：船舶设计是一个必定考虑各种因素的综合性问题。船型参数的选择应顾及整体部署、工艺构造、迅速性、耐波性、稳性、航区和经济性等诸方面既有联系又有矛盾的各种要求。本章主要应用船舶阻力的基本知识在解析船模试验和实船试航的基础上来谈论船型对阻力的影响，以使在船舶设计过程中考虑选择阻力较低的船型参数：同时亦可对某些给定船舶的阻力性能进行解析，以期供设计或改型时考虑。6-1船型对阻力影响的基本看法为了便于表达和理解船型对阻力的影响问题，有几个看法先予以阐述。一、船型、航速与阻力性能之间的关系1优异船型的含义船型对阻力性能的影响是与船速亲近联系的，在不一样速度范围内，船型参数对阻力的影响不但程度上不一样，甚至还有实质上的差别，所以，所谓阻力性能优异的船型是对某必然速度范围而言。换句话说，优异的船型将随速度而异，低速时阻力性能优异的船型，在高速时可能反而不好。由此能够推断：关于不一样速度范围内的船舶说来，影响船体阻力的主要船型参数应该是不一样的。为此，在船舶设计过程中考虑参数选择的出发点不应完好同样。由此知，谈论船型对阻力性能的影响问题，必定与设计船的速度范围联系在一起。但是应该看到，关于同一设计船的航速也有不一样的要求，如民用船舶，速度有服务速度和试航速度之分。前者是在平均海面情况中所能保持的速度，后者是在试航时使用全部功率所能达到的速度。过去常例在任务书中规定试航速度，但对实质服务情况未必经济合理，对军舰，其巡航速度与最大速度相差甚大，对船型的要求常相矛盾。全部这些不一样的航速要求，在设计中应依照详尽情况予以注意。2船舶分类及其主要阻力成分目前研究一般水面排水型船的阻力问题，较宽泛的是依照傅汝德数将各种船舶分为低速船(Fr0.18)、中速船(0.18Fr0.30)和高速船(Fr0.30)。一般民用船大多属于中、低速船的范围，而军舰乃属于高速船之列。各种船舶的速度范围不一样，所以它们的主要阻力成分113亦不同样，所以在船型设计所考虑的重视面将是各不同样的。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，所以在设计这类船舶时，重点在于减小摩擦阻力和粘压阻力。摩擦阻力主要决定于船体的湿面积，所以这类船的形状比较肥短，其目的是为了获取较小的船体湿表面积以减小摩擦阻力。但是由于这类船易于产生旋涡，所以必定注意去流段的设计，以防范粘压阻力的增大。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，又要防范其他阻力成分的增加。为此，一方面要合适地选择船型参数以造成首尾波系的有利搅乱；另一方面，船型合适地趋于瘦削，这样能够防范产生大量旋涡，有利于减小粘压阻力。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。一般说来，高速船流行的波浪长度都比较长，首尾波系在船尾产生有利搅乱的可能性很小，所以在设计时致力于减小船首波系的波高，所以这类船都比较瘦长，特别是前体更其，其目的就在于尽可能减小兴波阻力。二、确定影响阻力的船型参数船体表面形状是一个复杂的几何曲面，不一样的船型只能用各自的型线图来表达。但为了用详尽的数量看法来表达各种船型特点以及不一样船型之间的差别，为此必定用各种参数，即船型参数来表示各种船型特点。由谈论船舶阻力相似定律知，关于必然的船型，其总阻力系数是Re和Fr数的函数，如(1-17)式所示。若考虑船型变化，则总阻力表达式可改写为：Ct=f(Re，Fr，船型参数)(6-1)其中，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，由于该两比值确定后，长度吃水比L/d随之而定，故L/d不作独立参数。(2)船型系数：有方形系数Cb，棱形系数Cp，船中横剖面系数Cm以及排水体积长度系数33，也许长度排水体积系数L等形式)。这些船型系/L(亦有采用排水量长度系数L/1001/3数都可经过横剖面面积曲线来表达和计算获取。这里所述的六个船型参数，其实不是完好独立，存在以下两关系：Cp=Cb/CmCpAmLCp(CmBd)2又有=LBL33=L2=CpCm/BLL所以上述六个参数中，可取四个作独立参数。由于/L3代表了船的排水体积和船长之间的关系，所以较之L/B更能表示船体韵肥瘦程度，所以一般采用/L3作独立参数；至于船型系数，除Cm外，依照所谈论的船舶而异在Cp、Cb之间采用一个作为谈论参数。(3)船体形状：表征船体形状的因素好多，可概括为三个主要方面：横剖面面积曲线的形状：可由浮心纵向地址xc，平行中体长度Lp和地址，以及曲线两端的形状来表征。满载水线面的形状：能够由满载水线面的面积，满载水线平行中段，满载水线首尾端114的形状以及满载水线首端半进角等因素表征。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、特点一准时，船的形状能够说基本上确定，故总阻力表达式可改写成：Ct=f（3，B，Cp,Cm,船体形状，Fr）(6-2)LL(6-2)式中没有考虑Re的影响。这是由于在必然范围内改变船型对摩擦阻力影响甚小，且摩擦阻力能够经过计算获取；但是Fr对节余阻力有较大影响。三、船型对阻力影响问题的研究方法由于目前还不能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。所谓船模系列试验，就是对所研究的问题，选定母型船，并系统地变化影响船体阻力的船型参数，制成一系列船模。此后这些系列船模在各对应装载情况下进行拖曳试验。最后依照试验结果解析得出船型参数对阻力影响的关系。派生系列船模改变船型的方式有两种：一种为仿射变化，将船体表面上各对应坐标分别按必然比率放大或减小，从而获取不一样的系列船模。比方，将母型船横剖面的半宽和水线间距都乘以常数K，即可获取一组仅3不一样的船模。如将横剖面的半宽乘以常数K而将0.01L水线间距乘以1/K，可导得另一组仅B/d不一样的船模。如将这两种变化合并，则可导得一组3和B/d都不一样的船模。但必定注意，这组船模的棱形系数Cp是完好同样的，也就是0.01L说如以船中横剖面面积为单位1.0所绘制的横剖面面积曲线完好同样。另一种是改变线型特点的方式，比方要获取Cp不一样的船模，则要另行绘制一新的横剖面面积曲线。如图6-l中虚线所示，将母型船模相当于ab地址的横剖面向前移至cd处的ac新剖面，这样能够获取另一组与母型船模相100Am比，不但3和B/d都不同样，bd0.01L图6-1而且Cp亦不一样的新船模。绘制系列船模横剖面面积曲线的方法现举以前的泰洛(Taylor)标准组船模系列试验作简单说明：母型船模的棱形系数Cp0.555，中横剖面系数Cm0.926，排水量长度系数30.01L=106.95，宽度吃水比B/d2.923，其型线图见图6-2(a)所示。横剖面面积曲线见图6-2(b)所示，曲线上数字代表棱形系数Cp。该系列所研究的船型参数为：3，B/d和Cp。船型0.01L参数变化范围为：排水量长度系数0.01L320250(相应的排水体积长度系数3=1.808.96)0.1L宽度吃水比B/d2.253.75棱形系数Cp0.480.86115速长比V0.32.0L船中横剖面系数Cm0.926浮心纵向地址xc在舯其中，海水中排水量(英吨)；L水线长度(ft)；V速度(nmileh)。862343243038Lwe63Lwe82106122142216420218A.P.123456373839F.P.(a)