第9章高速船型的阻力特性

187 第九章 高速船型的阻力特性 高速船，又称高性能船，是当前世界造船事业的热门课题。这些船舶无论在军用上，还是在民用交通运输方面都占有相当重要的地位。世界各国十分重视对各种形式高性能船开发与研制，高速船被预言是“21 世纪海上主要的运输工具之一”。本章仅简要介绍那些应用较广或颇受有关方面关注的某些船型以及它们的阻力问题。 § 9-1 船舶航行中的航态与高速船种类 由于各类船舶所处的航速范围不同，所以航行中的航态亦各不相同。航态变化往往与阻力特性的变化联系在一起，通常的排水型船舶由于其航速处于排水航行状态，航态变化极小，所以通常不考虑航态对阻力的影响。但对各种快艇而言，航态对阻力的影响相当重要，因此在讨论阻力特性时必须与航态联系在一起。 一、船舶航行中的航态 有关研究表明，船舶航行中的航态有时会对阻力特性产生较大的影响。一般说来，船舶在航行时的航态与静浮状态是不相同的，而且航态随航速变化而变化。根据已有资料表明：船舶在航行过程中，船体各部位的吃水较静浮时将发生变化。图 9-1 是巴甫连柯根据试验给出的船舶在不同速度下，船首、船尾和重心处的吃水变化情况，其中速度参数为：Fr▽＝3/1sg υ(这里▽为排水体积，Fr▽ 称为体积傅汝德数)。船舶航行过程中，伴随有航态变化，即在垂直方向出现运动和位移，表明其不但受到静力作用，而且必然存在着流体动力的作用。 设 Δ 为船体排水量，▽为船体静浮时的排水体积，▽1为船体在航行过程中的排水体积，L 为沿垂直方向作用在船体上的流体动力或称升力。则船体在航行时，沿垂直方向的受力关系为： Lρ1gΔ (9-1) 实际航行表明，根据船舶的Fr▽值，所有水面船舶大致可以划分为三种航态： (1) 排水航行状态：当Fr▽＜1.0，此时航速较低，流体动力所占比重极小，船体基本上由静浮力支持，船体航态与静浮时变化不大。因而可以认为 L/Δ →0，▽1 ≈▽。在这个速度范围内的各种船舶，它们的阻力问题可以认为与航态无关。大多数的民用船，都是属于这种航态的船舶。所以，在这一航速范围内的船舶，又统称为水面排水型船舶。 Fr船尾船中央船首下沉上升4321图 9-1 船舶运动中的航态与Fr▽的关系 188 (2) 过渡状态：在1.0＜Fr▽＜3.0，此时随航速增高，航态较静浮状态有明显的变化，船首上抬较大，船尾下沉明显，整个船体呈现明显的尾倾现象。在这种状态下，流体动力较排水航行状态明显地增大，船的排水体积趋于减...