船舶阻力与船舶推进

2第一局部：主要学问点一、船舶快速性的含义1、概念：船舶尽可能消耗较小的主机功率以维持肯定航行速度的力量。或者说，船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航行速度凹凸的一种性能。对肯定的船舶在给定主机功率时，能到达的航速较高者，谓之快速性好，反之为差；或者，对肯定的船舶要求到达肯定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性好，反之则否。2、船舶能到达航速的凹凸取决于：它所受阻力的大小、主机功率大小和推动效率凹凸这三个因素。3、主要内容：船舶阻力和船舶推动两个方面。4、推动器是指把发动机发出的功率转换为推船前进的动力的特地装置和机构。二、船舶阻力的分类

裸船体阻力静水阻力 船舶阻力水阻力 附体阻力船舶阻力 汹涛阻力 附加阻力空气阻力＊汹涛阻力：波浪中的水阻力增加值。三、船体阻力的成因和分类1、成因船体在静水中运动时所受到的阻力与船体四周的流淌现象亲热有关。1〕兴波〔与船航行方向相反。这种由兴波引起的压力分布转变所产生的阻力称为兴波阻力，一般用Rw表示。船体运动不断兴波而耗散能量所产生的阻力称为兴波阻力。ΔpΔΔpΔp边界层当船体运动时，由于水的粘性，在船体四周形成“边界层到粘性切应力作用，亦即船体外表产生了摩擦力，它在运动方向的合力便是船体摩擦阻力，Rf表示。擦阻力。补充：牛顿内摩擦定律

dvNs/m2；/：dym2/s。和均为水温的函数。3〕边界层分别船体前后压力不平衡而产生的阻力称为粘压阻力，用Rpv表示。压阻力的形式表现的。粘压阻力习惯上也叫旋涡阻力或外形阻力。应当指出的是：对于流线型物体，甚至是某些优良船型，虽然并不发生界层分别现象，〔P180〕2、分类详见课本P154，可按1〕产生阻力的物理现象、2〕作用力方向、3〕流体性质来分。补充：1〕雷诺数Re

VL、傅汝德数Fr VgLgL式中：Vm/s；LLWLm；m2/s。船速的英制单位“节knkn0.514m/s。按傅汝德数大小将船分为：低速船： Fr＜0.18中速船：0.18＜Fr＜0.30高速船：0.30＜Fr留意：各种阻力成分在总船体阻力中所占比重对不同傅汝德数的船是不一样的。对于低速船来说，摩擦阻力占船体阻力的70﹪~80﹪，粘压阻力约为10﹪左右，而兴波阻力成分很小；对于高速船，摩擦阻力约占船体阻力的40﹪~50﹪，而兴波阻力可达50﹪左右，粘5﹪左右。波阻力分开，故通常把粘压阻力与兴波阻力合并在一起称为剩余阻力Rr，这样船体总阻力又可分为摩擦阻力和剩余阻力两局部。四、影响船体阻力的因素影响船体阻力的因素很多，但主要有三个方面：首先是航速。航速对阻力的影响较大，变化。再次是外界条件，船舶在不同的航区中航行，由于外界条件，诸如水深、流体介质和温度等不同，对阻力也会有影响。明显，对于给定的船型，且在肯定的外界条件下，船体阻力仅仅是航速的函数。五、船舶航行中的航态〔P304〕在航行时的航态与静浮状态是不一样的，而且航态随航速变化而变化。依据已有资料说明：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。sg1/3体积傅汝德数sg1/3▽Δρg1L，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。Fr

值，全部水面船舶大致可以划分为三种航态：▽1、排水航行状态：Fr＜1.0▽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。2、过渡状态：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。高速炮艇、巡逻艇、交通艇都是这种航态范围的船舶，这些船称为高速排水型艇，或过渡型艇。3、滑行状态：Fr＞3.0▽此时航速很高，船首、船尾的吃水变化很大，而且整个船体被上抬沿水面“滑行滑行艇的阻力特性与航态的关系更为亲热。六、阻力相像定律1、粘性阻力相像定律——雷诺定律必相等。2、兴波阻力相像定律——傅汝德定律力系数必相等。留意：形似船、相应速度、缩尺比的概念。由于实船与船模的船型是一样的，且在相应速度时，它们的傅汝德数亦是相等的，故它们的兴波阻力系数必相等。傅汝德定律的推论―――傅汝德比较定律：形似船在相应速度时(或一样Fr数)，单位排水量的兴波阻力必相等。亦称为比较定律或比较率。3、船体总阻力相像定律——全相像定律水面船舶的总阻力系数是雷诺数和傅汝德数的函数德数同时相等，就称为全相像。满足全相像条件下，实船和船模的总阻力系数为一常数，故称为全相像定律。律。补充：阻力系数c R2

式中：R为阻力，Nkg/m3；Sm2；Vm/sRRtRf等，则阻力系数分别对应为船体阻力系数c

1 ttRSV2tR2

、摩擦阻力系数c

1 f 。fRSV2fR2七、傅汝德假定〔P228〕1R，只与雷诺数有关；另一fRpv

R

合并后的剩余阻力R，只与傅汝德数有关，且适用比较定律。w r2、假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。通常称为相当平板假定。其次局部：历届真题1、快速性好的船舶指一样排水量下〔。A、速度较高的船舶 B、一样航速下，使用功率小的船舶C、推动效率高的船舶 D、船舶阻力小的船舶2、船舶的快速性主要指〔。A、高速船的有关问题，低速船不考虑快速性B、船舶阻力和推动两个方面C、节能船型、节能措施及方法等问题D、船舶高效推动的有关问题3、船舶阻力与船体阻力的分类各怎样？4、汹涛阻力是波浪中的阻力增量〔〕5、试分别用“力”和“能量观点”解释兴波阻力、摩擦阻力和粘压阻力的成因。6、船体阻力按物理本质分为： 、 、 。7、摩擦阻力、船体阻力、兴波阻力和粘压阻力均为静水阻力〔〕8、船体阻力与船体四周水的流淌现象有关： 〔兴波阻力、 〔摩擦阻力、 〔粘压阻力。9、什么是压阻力？10、船舶阻力中， 阻力与 阻力均属于压差阻力。11〔 〕12、船体阻力按产生阻力的物理现象分为剩余阻力、粘压阻力和兴波阻力〔〕13、附加阻力包括、和。14、粘性阻力通常包含和。15、船体阻力的影响因素是： 、 、 。16、船舶滑行状态时，一般船舶体积傅汝德数为〔〕A、Fr<1.0 17、船舶排水航行时，一般船舶体积傅汝德数为〔〕A、Fr<1.0 18、什么是雷诺定律？19、什么是傅汝德定律？什么是形似船、相应速度、缩尺比？什么是比较定律？20、什么是全相像定律？什么是全相像？全相像条件在实际上能不能实现？21、形似船是指仅大小一样，外形完全相像的船舶之间的统称〔〕22、傅汝德相像的条件为：实船与船模傅汝德数相等〔〕23、傅汝德相像的条件为：实船与船模兴波阻力系数相等〔〕24、当两条形似船雷诺数相等时，粘性阻力系数必相等〔〕25、形似船在相应速度时〔或一样傅汝德数时，单位排水量兴波阻力必相等〔〕26、傅汝德比较律的含义是： 。27“相当平板”指与船体 、 、 的平板。28所谓比较率指几何相像的船舶当对应的 相等时其 相等。29、抱负流体中，兴波阻力 存在。30、水面船舶不能实现全相像，但水下深潜的船舶与模型之间可以实现全相像〔〕31、水面船舶模型试验不能满足全相像，水下潜艇模型试验〔。A、也不能满足全相像 B