单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,11/24/2019,#,11/15/2024,1,4-1,附体阻力,船舶设计水线以下的,舭龙骨、舵,、,轴包架,、,轴和支轴架,等，统称为船的附体。,由于船的附体通常位于水下较深位置，且相对尺寸较小，因而认为附体阻力的主要成分是,摩擦阻力和粘压阻力,。那些较短的附体，如支轴架等，其阻力成分几乎都是粘压阻力，并认为其阻力系数与速度无关；另一类是长附体或沿流线方向安装的附体，如舭龙骨、轴包架等，其阻力几乎都是摩擦阻力。,10/6/20231 4-1 附体阻力,11/15/2024,2,一、确定附体阻力的方法,1,经验公式确定附体阻力,(1),舭龙骨,：应沿水流方向安装。所增的阻力一般不大于裸船体阻力的,1%,3%,或取其摩擦阻力的,5/3,倍。,(2),舵,：流线型舵的阻力可取其自身摩擦阻力的,1.5,倍。对单螺旋桨船，舵的阻力一般约为裸船体阻力的,l%,2%,。对双螺旋桨的双边舵，其阻力值约为裸船体阻力的,3%,5%,。,10/6/20232一、确定附体阻力的方法1经验公式确定附,11/15/2024,3,(3),坞座龙骨：,其阻力可取为其自身摩擦阻力的,4,倍。,(4),轴包架：,阻力值在一般情况下约为裸船体阻力的,5%,10%,。,(5),轴支架和轴：,采用左右两轴支架的阻力可按下面的经验公式计算：,10/6/20233(3)坞座龙骨：,11/15/2024,4,在船舶设计中，附体阻力常用附体系数,k,ap,的形式来表示。计及附体后的实船有效功率,P,e1,可由下式计算得到：,P,e1,=,P,eb,(1+,k,ap,),其中，,P,eb,为裸船体所需有效功率。,表,4-1,不同类型船的附体系数,船 舶 种 类,k,ap,(%),单螺旋桨民用船,双螺旋桨民用船,双或四螺旋桨高速军舰,2,5,7,13,8,15,10/6/20234 在船舶设计中，附体阻力常用附体系,11/15/2024,5,2,应用模型试验确定附体阻力,设由模型试验得到的裸体船模的总阻力为,R,m,，加装全部附体后的总阻力为,(,R,m,+,R,m,),，则模型的附体阻力系数,C,apm,为：,相应实船的附体阻力,R,s,可由下面方法得到：,(,1,),认为实船的附体阻力系数,C,aps,等于船模的附体阻力系数,C,apm,，则有：,10/6/202352应用模型试验确定附体阻力设由模型试验,11/15/2024,6,R,s,=,C,apm,s,S,s,s,由于尺度效应的影响，按上式计算实船附体阻力结果偏大，为此引入一个附体尺度效应因子,进行修正，即有：,R,s,=,R,m,或,C,aps,=,C,apm,(,2,),认为实船的附体系数,k,aps,等于模型的附体系数,k,apm,。这样，实船的附体阻力为：,R,s,=,k,apm,R,s,=,R,m,R,s,/,R,m,由于该换算法的尺度效应较小，所以实用上，常用这种方法确定实船的附体阻力。,10/6/20236 Rs=Capm sSs,11/15/2024,7,二、附体设计应注意的事项,(1),附体应沿船体流线方向设置。,(2),尽可能采用湿面积较小的附体。,(3),附体沿水流方向应采用流线型剖面。,10/6/20237二、附体设计应注意的事项(1)附体应沿,11/15/2024,8,4-2,空气阻力,一、确定空气阻力的方法,1,根据风洞试验资料估算,空气阻力几乎全部由粘压阻力组成，它可表示为：,2,倒置船模阻力试验确定空气阻力,计算空气阻力的公式如下：,10/6/20238 4-2 空气阻力一、确定空气阻力,11/15/2024,9,3,计算空气阻力系数或取空气阻力百分数,如果已确定船的附体阻力和空气阻力，则实船的有效功率为,P,et,=,P,eb,(,1+,k,ap,+,k,aa,),式中，,P,et,又称静水有效功率。,10/6/202393计算空气阻力系数或取空气阻力百分数,11/15/2024,10,二、影响空气阻力的因素,(1),与上层建筑的型式及其在船中横剖面上的投影,面积有关。,上层建筑尽可能低而长，这样可减小迎风面积,；,桥楼各层的后端依次制成阶梯形；,上层建筑前端设计成流线型；,短小的上层建筑合并。,(2),与相对风向角有关。,(3),空气阻力与相对速度,a,的平方成正比关系。,10/6/202310二、影响空气阻力的因素,11/15/2024,11,4-3,波浪增阻,一、在波浪中引起阻力增加的主要原因,1,船体运动,船舶在波浪中航行时，将产生纵摇、升沉、横摇和摇首等各种运动，使阻力增加，航速降低。一般认为引起船舶阻力增加主要是由,纵摇、升沉,运动所致，而横摇和摇首较为次要。,2,船体对波浪的反射作用,由于波浪遇到船体后，被船体反射而产生反射水波，该水波的能量就是船体阻力增值的一部分。,10/6/202311 4-3 波浪增阻 一、在波浪中,11/15/2024,12,二、影响波浪中阻力增值的因素,(1),从波浪情况来看：,同一船舶的波浪中阻力增值将随所遭遇的波高而增加；,当波浪周期与船的纵摇周期接近时，船体阻力增值可能很大；,路易斯的研究指出，所遇波浪的波长大于船长,3/4,时所产生的运动将大为加剧，波浪中的阻力增值亦将显著增大。,(2),从船型来看：,船模在波浪上的试验和实船试验结果证明，在静水中阻力较低的船型在波浪中的阻力增值仍将相应较低。,10/6/202312二、影响波浪中阻力增值的因素(1),11/15/2024,13,三、波浪中阻力增值的处理与储备功率,(1),由于波浪阻力增值的存在，如保持静水中相同功率时，航速必然会有所下降，这种航速的减小称为速度损失或简称,失速,。,(2),考虑到波浪中的阻力增值，如要维持静水中的相同航速，则必须较原静水功率有所增加，所增加的功率称为,储备功率,。,10/6/202313三、波浪中阻力增值的处理与储备功率(1,11/15/2024,14,船舶设计中常用储备功率百分数,(,或称附加数,),来表示储备功率的大小。该百分数是在已计入附体阻力、空气阻力以后所需静水航行功率后再增加的功率百分数，记为,k,aw,。这样计及波浪中阻力增值等因素后的实际,有效功率,P,ew,与,静水有效功率,P,et,的关系为：,P,ew,=,P,et,(,1+,k,aw,),(,4-14,),以,(,4-11,),式代入，则有：,P,ew,=,P,eb,(,1+,k,ap,+,k,aa,),(,1+,k,aw,),(,4-15,),并以此来确定主机功率。船舶建成后，在要求装载情况下，且主机以额定功率时在平静水域中所能达到的速度叫试航速度。但考虑到船舶在航行中因受风浪和污底等原因致使增加阻力，故实际航速总是低于试航速度。因此常以持久功率,(,约为额定功率的,85%,90%,),在平均海况下船舶所能达到的航速称为服务速度。,10/6/202314 船舶设计中常用储备功率百分数,11/15/2024,15,储备功率,的多少应视船长、船型、航道和船的业务性质而异。,一般取,k,aw,=15%,30%,考虑汹涛阻力的另一种方法是将服务速度另加,0.5,l.0 kn,作为,试航速度,，然后以此试航速度为基础来估算功率。,10/6/202315 储备功率的多少应视船长、,11/15/2024,16,10/6/202316,