船舶用锚地计算和船舶阻力计算(可打印修改)
船舶用锚的计算和船舶阻力计算
一、用锚的计算锚的系留力：P=W aλa+W cλc L1P―――系留力。
是锚抓力与锚链摩擦力的和（9.81N）W a―――锚在水中的重量。
即锚在空气中重量×0.876(Kg)Wc―――锚链每米长在水中的重量（Kg）1H a―――锚的抓重比（见表）W―――锚链每米的重量（Kg/m）H c―――锚链摩擦系数取1.5－1.1二、锚链出链长度估算1、正常天气，一般不少于下表2、在急流区，出链长度不一般不少于表值如图：四、航运船舶1、锚重的估算：每个首锚重量一般可用以下公式估算：W=KD2/3 (Kg)K―――系数。
霍尔锚取6－8，海军锚取5－7D―――船舶的排水量（t）2、锚链尺寸估算：d=KD1/3或d=CW1/2或d=Wd―――锚链直径（mm0.562538M=6250/dM―――每节锚链环数，取整数的单数（个）五、工程船舶以海军锚和锚缆计算1、锚重：船首边两只，每只锚重量按下式计算：W=K(A+15BT) (Kg)W―――锚重A―――满载吃水线以上各部分在船中纵剖面上的投影面积（m2）B、T―――分别为船舶宽度与吃水（m）六、船舶的阻力影响被拖船舶阻力的主要因素为船速、船型和外界条件。
在船型和外界条件一定的情况下，船舶的阻力仅与航速有关，其计算方法如下：1、运输型船舶阻力运输型船舶阻力，其组成阻力可按表所列公式计算。
2、方箱型和简易型船舶阻力①、按阻力的组成计算对于方箱型和简易型的各类工程船舶的阻力，可分别计算其摩擦阻力和风压、流压等主要阻力后，相加取得。
其具体计算公式见有关公式。
b c p t式中：R―――被拖船舶阻力（kg）R t―――拖轮的阻力（kg）,按T=R t=75N bηcηp/V求得。
V―――船速（m/s）N b―――制动功率（HP）ηc―――轴系传动效率，一般为0.95-0.97ηp―――推进效率，一般为0.5-0.65对于以实测船速算出的被拖船舶阻力，应作为船舶资料存档备用。
船舶阻力第二章
3、修正方法 1）汤恩假定下修正
2 L 11.25 R f B B 0.01 2.5 0.35 C p 1.3 Rf 5 10T
2）形状修正因子 k f 1 2 Rf k f C f v S 2
2-2
摩擦阻力系数计算公式
四、过渡流平板摩擦阻力系数公式
按柏兰特半经验公式
0.455 1700 Cf 2.58 (lg Re) Re
五、船体摩擦阻力计算处理办法
1）利用“相当平板假定”计算摩擦阻力； 2）作尺度效应、粗糙度影响修正 尺度效应： 实船和船模之间有雷诺数差异，两者之间存在 摩擦阻力系数的差别，此差别称为尺度效应， 需修正。
增加而减小。 3）湿面积与摩擦阻力的关系
R f S
2-1 边界层和摩擦阻力
三、船体边界层
三维流动
2-1 边界层和摩擦阻力
三、船体边界层
与平板的主要区别 1、边界层外缘势流不同 平板：压力、速度保持不变 船体：1）各处流速不同，舯部流体速度大于船舶 航行速度，而航行速度大于船体艏艉处流速 2）各处压力不同，艏艉压力高于舯部,存在 纵向压力梯度 2、边界层内纵向压力分布不同 平板：内部纵向压力相等 船体：各处压力不同,艏压力高于舯部, 艉部有所升 高但低于艏
3）不作修正，合并于粘 压阻力 ！
2-4 船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响
表面粗糙度类型
1）普遍粗糙度——油漆、壳板表面不平 2）局部粗糙度——焊接、开孔以及突出物等
一、普遍粗糙度
1、米哈伊洛夫公式
2-4 船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响
船舶用锚地计算和船舶阻力计算（可打印修改）
船舶用锚地计算和船舶阻力计算（可打印修改）一、用锚的计算锚的系留力：P=W aλa+W cλc L1P―――系留力。
是锚抓力与锚链摩擦力的和（9.81N）W a―――锚在水中的重量。
即锚在空气中重量×0.876(Kg) Wc―――锚链每米长在水中的重量（Kg）L1―――锚链卧底部分的长度（m）λa λc―――锚的抓力系数和锚链的摩擦系数霍尔锚的λa λc表底质软泥硬泥砂泥砂砂贝壳沙砾小块石λa10987765λc32222 1.5 1.5锚的抓重比（海军锚/霍尔锚）淤泥软泥硬泥砂泥石砾平均2-3/2-34-5/3-44-5/3-44/33-8/3-63-6/3-4锚的系留力也可用经验公式估算：P=W1H a+WH c L1W1―――锚重（Kg）H a―――锚的抓重比（见表）W―――锚链每米的重量（Kg/m）H c―――锚链摩擦系数取1.5－1.1二、锚链出链长度估算1、正常天气，一般不少于下表水深（m）出链长度为水深的倍数20m以下6－420－30m4－330m以上3－22、在急流区，出链长度不一般不少于表值流速（Kn）345出链长度（节）5673、在风速30m/s（11级）风眩角为300时出链长度值水深（m）357.5101520出缆长度（节）6 6.577.589出缆长度（米）150165175190200230如链长小于5－6倍水深时，锚的抓力将因锚爪的切泥角小而变小，水面以下的链长的水深倍数与锚爪切泥角见表锚链入水长度/水深小于1.423-4大于5－6锚爪切泥角度无150300左右450最大三、八字锚与单锚的锚泊系留力的比值：见表夹角1800160014001200100080060040020000（θp+θs）00.350.68 1.00 1.31 1.53 1.73 1.88 1.97 2.00比值船首相的分力如图：八字锚的系留力四、航运船舶1、锚重的估算：每个首锚重量一般可用以下公式估算：W=KD2/3 (Kg)K―――系数。
船舶阻力
1.船舶受力：1地球引力2浮力3流体动力4推进器推力2.船舶阻力：船舶受到流体作用在船舶运动相反方向上的力3.船舶阻力+传播推进=快速性船舶快速性：尽可能消耗较少的主机功率以维持一定航速的能力4.船舶性能：稳性、浮性、抗沉性、快速性、操纵性、耐波性5.船舶阻力曲线：船舶阻力随航速变化的曲线6.1海里/时（节）=1.852公里/时=0.5144m/s1米/秒=3.6km/h=1.942节雷诺数：Re=u L/V 长度弗劳德数：体积弗劳德数：gL UFr =水深弗劳德数：31.∇=∇g U Fr hg U Fr h .=7.船舶航态：1排水航行状态Fr<1.02过渡状态1.0<Fr <3.0(护卫、巡逻、高速双体、V 型快船)3滑行状态Fr>3.08.排水型船舶：低速船（Fr<0.2）中速（0.2<Fr<0.3）高速(Fr>0.3)9.随体坐标系：固接于船体上的坐标系10.航道：1深水航道2限制航道（a 浅水航道水深b 狭窄航道水深宽度）11.船舶阻力：1水阻力（a 静水阻力b 汹涛阻力）2空气阻力12.船体阻力R t ：1摩擦阻力R f 2剩余阻力R r （a 粘压阻力F pv b 兴波阻力F w ）13.湿表面积：船舶处于正浮状态时水线以下裸船体与水接触处表面积14.船体周围流场：主流区、边界层、边界层和由于边界层分离产生的漩涡区15.1摩擦阻力：船舶表面的剪切应力在船舶运动方向上的投影沿船体表面积分所得合力（能量观点）：就某一封闭区，当船在静水中航行，由于粘性作用会带动一部分水运动（边界层），为携带它运动，船体不断提供能量给水，产生摩擦阻力。
2粘压阻力（形状阻力或漩涡阻力）：由于粘性作用，船体前后压力不对称产生压力差即为粘压阻力（能量观点）：船尾部形成漩涡要消耗能量，一部分能量被冲向船后方的同时，在船艉部又持续不断的产生漩涡，船体不断为流体提供能量，这部分能量消耗就是粘压阻力表现形式3兴波阻力：由于船体兴波导致船体压力前后分布不对称而产生的与船体运动方向相反的压力差，成为兴波阻力16.形状效应：船体表面弯曲影响使其摩擦阻力与相当平板计算所得结果的差别17.相当平板理论：假设具有相同长度，相同运动速度和湿表面积的船体和平板的摩擦力相同18.污底：海洋中的生物附着在船体表面，增加船体表面的粗糙度，使阻力增加很大19.船体表面粗糙度：1普通粗糙度：油漆面粗糙度，壳板平面2局部粗糙度：结构粗糙度20.减小摩擦阻力的方法：1减小湿表面积。
船舶阻力7
方法分类：
直接近似估算总阻力或有效功率 按内容 估算Rr，用平板公式计算Rf
船舶阻力——第九章 阻力近似估算方法
图谱
按表达 回归公式
按资料来源
母型船数据估算法 船模系列资料估算法 依据归纳船模和实船资料估算法
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张瑞瑞
1
第九章 阻力近似估算方法
船舶阻力——第九章阻力近似估算方 法—应用船模系列试验资料估算阻力
船舶阻力——第九章阻力近似 估算方法—归纳实船和船模资 料分析估算法
（3）修正 i . Cb修正 Cb>Cbc Cb<Cbc ii. B/T修正
△1= -3CbCo(Cb-Cbc)/Cbc △1=Co Kbc% △2= -10Cb(B/T-2)% x C1
C2=C1+ △2=Co+ △1 + △2
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13
§9.2 归纳实船和船模资料分析估算法
（1）标准Cbc 单桨船 Cbc=1.08-1.68Fr 双桨船 Cbc=1.09-1.68Fr （2）标准B/T=2.0
船舶阻力——第九章阻力近似 估算方法—归纳实船和船模资 料分析估算法
（3）标准Xc，表9-3
（4）标准Lwl=1.025Lbp （5）功率 Pe= 0.735 △ 0.64 Vs 2 /C0 （kw） △ — 吨、Vs — 节 C0 系数
律，为什么？结果是多少？
4、试说明利用基尔斯修正法，估算船舶阻力的方法。
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形状相似、大小、速度略等的船， 海军系数Ce大致相等
船舶阻力第6章 船舶阻力近似估算
纵上，则两船的总阻力可表示为：
两船的有效功率可表示为：
7
当用主机功率替换有效功率时，海军部 系数可表示为：
C反映了船舶快速性的优劣，包含船舶 阻力和推进的综合性能。船舶主机功率 给定时，C越大，船的快速性越好。
8
二、引伸比较定律法
当设计船和母型船的主尺度和形状相近时 ，排水量与尺度及阻力之间的关系为：
12
13
修正法系数分别为：
14
对设计船和母型船的剩余阻力利用图谱分别 求出它们的修正系数 则设计船的剩余阻力系数Cr为：
15
基尔斯母型船剩余阻力修正法得到的 近似计算结果取决于设计船和母型船 的相近程度。因为该方法采用的三个 无因次量分别进行剩余阻力修正，所 以在进行阻力近似估算时，可较方便 地进行多方案的阻力性能分析比较。
37
2、根据实船的的相应数值，查对应的阻力图 谱的阻力值。
3、因图谱以L/B=6.5给出，故根据计算船的 L/B值依下图对Cr进行修正。
38
4、计算Cr值，进而计算Rr，并与摩擦阻力相 加的总阻力Rt。 5、图谱以B/T=2.4给出，故在获得总阻力后 ，对总阻力应作如下修正：
39
船舶阻力第六章 船舶阻力近似估算方法
1
2
• 在实际工作中，应根据设计船与母型船或设计 船与各图谱所依据的船模系列之间的相似程度 等多方面的因素，有针对性的选择估算方法， 以提高阻力近似计算的准确性。
3
§6-1 母型船数据估算法
4
一、海军部系数法
海军部系数法是最早、也是较常用的一 种估算方法，其精确度取决于： 1）设计船和母型船在船型、主尺度及 弗劳德数和雷诺数的接近程度；
11
三、基尔斯母型船剩余阻力修正法
(整理)阻力估算及Cp法
第1章阻力估算船体型线确定以后，计算船体在不同航速下所收到的阻力是预估船舶快速性的基础，本文采用系类实验图谱估算发和统计和回归资料估算法对船舶阻力进行估算，获得不同航行速度下的阻力并绘制有效马力曲线，为螺旋桨的设计提供理论依据。
1.1相关参数计算1.1.1排水体积计算运用CAD自带的面积测量功能，获取每条半宽水线与基线所围成的面积，则可得到每条水线所围成的面积表3- 1水线面面积数据采用梯形法计算排水体积。
由于0~1000wl，1000~10000wl、10000wl~10820wl的间距不相同，分三部分进行计算。
梯形法计算的表格如表4-2表3- 2梯形法计算排水体积在海水中的设计排水量 =36943t ∇海水密度31025.91(/)kg m ρ= 设计排水体积 /36009.9ρ∆=∇= 绝对误差-100%=0.217∆∆⨯∆设计计算设计误差主要来源：各水线面面积的计算误差采用梯形法计算的误差1.1.2 浮心纵向坐标计算运用CAD 自带的曲线面积测量工具，获取每站位上横剖线围成的横剖面积，由梯形法可计算排水体积以及浮心纵向坐标表3- 3梯形法计算和浮心纵向坐标在海水中设计排水量 =36943t ∆ 海水密度31025.91(/)k g m ρ= 设计排水体积 /ρ∇=∆ 绝对误差-100%=0.642∇∇⨯∇设计计算设计浮心纵向坐标 0.07yozb M X ∑==-∇浮心纵向坐标距船中（L%）100%0.04bBPX L ⨯=- 1.1.3 湿表面积计算运用CAD 自带的曲线长度测量工具，获取每个站位上水线以下部分横剖面曲线所围成长度。
利用梯形法计算湿表面积。
具体计算见表3-4表3- 4梯形法计算湿表面积总和 677.795计算湿表面积 2=6377.795S m 计算 设计船湿表面积 2=6448S m 设计绝对误差（100%）-S 100%=1.09S S 设计计算设计1.2 阻力估算船舶在水中航行所受的水阻力可分为船舶在静水中航行时的静水阻力和波浪中的汹涛阻力两部分。
干舷、吨位、锚泊计算书
+ 2 61 . 86 4 61 . 86 2 62 . 88 4 63 . 62 + 1 46 . 3 2 24 . 8 3.1.2 梁拱容积 V12 V12= BL
2 h
3 2
63 . 28 2 58 . 52
3
1 2
5 . 201 ) 72 . 0 =3745.87m
3
借 通 用 登 （ ） 件 记
描 描
图 校
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2200 吨级近海货轮
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锚泊系泊设备计算书
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第1页
m2
锚泊系泊设备计算书
本计算书按“CCS”2001 年颁布《钢质海船入级与建造规范》进行计算。 1 主要尺度 总 长 LOA = 78.00 m
L B d1 2994 . 75 72 . 012 12 . 0 4 . 505 0 . 769
首 舷 弧 hs= 1.20m 尾 舷 弧 hw= 0.65m 3、最小干舷计算： 3.1 基本干舷 F0 的计算 §1.1.1 F0=KD1 =145.31×5.31=771.61mm 式中:系数 K 查本篇附录 2 得 3.2 干舷修正 3.2.1 方形系数对干舷的修正值 f1 计算 §2.1.1 f1=0.6 F0 (Cb-0.68) =0.6×771.61(0.769-0.68)=41.20mm 3.2.2 有效上层建筑对干舷的修正值 f2 计算 §2.2.6 f2= -C(80+4L) = -0.342(80+4×72.012)=-125.82mm 式中： C 1
船舶阻力
第一章 1.什么是快速性？ 船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航速高低的一种性能。
加2.船体阻力的分类： a 、船舶周围流动现象和产生的原因来分类 R t ＝ R w + R f + R pvb 、按作用在船体表面上的流体作用力的方向来分类 R t = R f + R p C 、按流体性质分类 Rt=Rw+Rv ，其中，Rv=Rf+Rpv d.付汝德分类 Rt=Rf+Rr ，其中，Rr=Rw+Rvp 2.什么叫力学相似？ 两物系任一对应里成比例，所有涉及的力有惯性力，粘性力，重力。
3.付汝德相似的条件是什么？当两形似船的付汝德数Fr 相等时，兴波阻力系数Cw 必相等。
4.什么是比较律？ 形似船在相应速度时（或相同付汝德数Fr ），单位排水量兴波阻力必相等。
（付汝德比较定律）5.雷诺相似的条件是什么？当雷诺数相同时，两形似物体粘性阻力系数必相等。
当雷诺数相同时，不同平板的摩擦阻力系数必相等。
6.为什么说全相似不可能？ 全相似定律：水面船舶的总阻力系数是雷诺数和付汝德的函数，若能实船和船模的雷诺数和付汝德数同时相等，就称为全相似，在满足全相似的条件下，实船和船模的总阻力系数为一常数，称为全相似定律。
若付汝德数和雷诺数同时相等时，则船模和实船的长度以及运动粘性系数应满足实际上船模是在水池中进行试验，而海水和淡水的运动粘性系数相差不大。
可假定，则要满足全相似条件，除非即而且，这意味着实船即船模，或实船在试验池内进行试验，这显然是不现实的。
第二章 7.简述摩擦阻力产生的原因、计算方法。
原因：当水或客气流经平板表面时，由于流体的粘性作用，在平板表面附近形成界层，虽然界层厚度很小，但界层内流体速度的变化率很大。
8.减小摩擦阻力的措施。
减小摩擦阻力的方法：1、首先从船体设计本身考虑，低速船选取较大的排水体积长度系数(或较小的L/B)从减小湿面积的观点看是合理的，另外减少不必要的附体如呆木等，或尽量采用表面积较小的附体亦可减少摩擦阻力。
船舶阻力阻力讲解
Ce
1 2
Sv 2
2. 与速度之间关系 Re v2
3. 占总阻力百分比 4. 影响因素
Re / R0 5 10%左右
船形（尾部形状）inf；
速度；粘性；
涡流阻力成因
1. 理想流体
W
Re 理 0
T
2. 粘性流体
Re
Ce
1 2
Sv 2
vs
R
vs
尾部形状对涡流阻力的影响
流线体
敞水桨收到功率 PD MQ
推进功率
PT T vA
W T
vA
vs
R X
有效功率 PT
T
PE R vs
PD n
T
P'D
n 主轴
PM
R PE
推力 轴承
主机
传送效率
主机功率PM
传递效率
S
船后桨收到功率P‘D
PD
M
Q
相对旋转
R
敞水桨收到功率PD
敞水桨
P
PD MQ
W
Re 理 0
T
2. 粘性流体
vs
R
Rw
Cw
1 2
Sv2
vs
2. 船行波
1. 首波系
– 横波 – 散波
2. 尾波系
– 横波 – 散波
球鼻首作用
§8.3 相似定律
一． 相似准则inf 二． 流体力的一般表达式inf 三． 雷诺相似定律inf 四． 傅汝德相似定律inf 五． 基本阻力全相似条件inf 六． 傅汝德假设inf
W
vs
1000T货船阻力计算
1000T货船阻力计算张翔c414361254@根据船体制图课本P55页1000T货船的主尺度(表一),型值表及其它有尺度(表三)来确定货船在不同航速的阻力，并做出马力曲线.船体阻力包括以下两个方面(1)摩擦阻力:可根据1957ITTC公式以及其它一些公式进行计算.(2)剩余阻力:可根据基尔斯修正母型船剩余阻力法求得.我们分别对船体阻力的两个方面进行计算,最后对它们求和即可得出总船体阻力1:摩擦阻力的计算:考虑船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响,则Rf=(Cf+△Cf)ρU2S/2 其中摩擦阻力系数: Cf=0.075/(㏑Re-2)2雷诺数: Re=UL/v粗糙度阻力系数: △Cf=0.4×10-3S为船体湿表面积,根据型值表可画出船体的型线图(表二).可根据型线图由CAD,截出各站处的中横剖面,由CAD软件的查询功能算出各横剖面的面积和周长，再填入水线面与各站交线的半长度（由型值表差得）,得出湿表面积S=708.3m2,具体数据在表一.海水粘性系数由流体力学课本P19表1.1可得在海水中15℃时v=0.0000011883.所以Rf=(0.075/(㏑UL/v -2)2+0.4×10-3) ρU2S/2具体结果数据即在不同的速度下船舶所受的摩擦阻力Rf在表二.2剩余阻力的计算:可由基尔斯修正母型船剩余阻力法算出.根据课本P63-P65可得,Rr=Cr*ρU2S.其中Cr为剩余阻力系数,可由图6.1.1--图6.1.3得出.由Cr=K*Cr`其中K=K1K2K3/K1’K2’K3’= K1K2K3由船舶数据可得:△=1577.330742m3Am=44.1677046m2B/T=2.571428571Cp=△/Am×L=0.602942928L/△1/3=5.092863285求K1时,对照图6.1.1,当对应不同的速度时有不同的Fr=U/(GL)1/2,当U=1,2,3,4,5,6,7节时,Fr<<0.2,无法查出此时的K值.求K2K3时也有这样的问题,因此,在U=1,2,3,4,5,6,7节时,本算法没有求出其剩余阻力,如表二.而且此时剩余阻力对总阻力的影响也不大,因为对低速船而言,摩擦阻力占船体阻力的70%-80%,剩余阻力所占的比例只有10%左右.由于书中未给出母型船在Cp=0.65,B/T=3.0, 1000▽/L3=8.0的剩余阻力系数,只给出Cp=0.60,Cp=0.70,B/T=3.0, 1000▽/L3<=7.0的剩余阻力系数,所以我根据课本P69所给表的数据进行估算,如表三,估算出Cp=0.65, B/T=3.0, 1000▽/L3=8.0的母型船其Cr`=0.79.具体在不同速度下的船舶所受的剩余阻力Rr在表二.最后,在不同的速度下船舶所受的阻力Rt=Rf+Rr3.船舶有效马力曲线图由Pe=R t×U可以得出船舶运行所需的有效马力,以U为横坐标,以Pe纵坐标画出马力曲线,如图四.表一表二站号水线中横剖面面积（㎜²）水线中横剖面面积（㎡)水线中横剖面周长(㎜)水线中横剖面周长(m)站与水线面交线半长(m)0 1383371.125 1.383371125 6248.3124 6.2483124 1.440.5 6838117.825 6.838117825 15342.521 15.342521 2.531 14270326.39 14.27032639 17958.8036 17.9588036 3.481.5 22288448.05 22.28844805 20735.8229 20.7358229 4.232 30010847.64 30.01084764 23362.1401 23.3621401 4.773 39525037.01 39.52503701 26850.2766 26.8502766 5.314 42910336.83 42.91033683 28188.081 28.188081 5.45 44167704.6 44.1677046 28722.8477 28.7228477 5.46 42290680.91 42.29068091 27962.6751 27.9626751 5.377 37049308.75 37.04930875 25743.1981 25.7431981 5.028 26607595 26.607595 21140.7474 21.1407474 4.028.5 18639075.05 18.63907505 17541.7314 17.5417314 3.159 11116944.6 11.1169446 13909.5831 13.9095831 2.149.5 4445386.179 4.445386179 10916.695 10.916695 1.1110 40676.7578 0.040676758 1747.5654 1.7475654 0.07排水体积表面积设计水线面积1577.330742 1143.442022 435.1233233 湿表面积S=1143.442022-435.1233233=708.319 m2排水体积△=1577.330742m3表四U(kn) U(m/s) Fr Re Rf k1 k2 k3 K1*K2*K3 Cr Rr Rt=Rf+Rr Pe=Rt*U0 0 0 0.00 0 01 0.5144 0.021353 26507980.59 276.32 276.32 142.13872 1.0288 0.042706 53015961.18 1007.44 1007.436 1036.453 1.5432 0.064058 79523941.77 2153.28 2153.282 3322.9444 2.0576 0.085411 106031922.35 3695.55 3695.555 7603.9735 2.572 0.106764 132539902.94 5622.37 5622.368 14460.736 3.0864 0.128117 159047883.53 7925.01 7925.01 24459.757 3.6008 0.14947 185555864.12 10596.65 10596.65 38156.428 4.1152 0.170822 212063844.71 13631.71 0.847 1.9275 0.81 1.3224 0.001045 6262.894 19894.6 81870.269 4.6296 0.192175 238571825.30 17025.47 0.832 2.004 0.87 1.450575 0.001146 8694.76 25720.23 119074.410 5.144 0.213528 265079805.89 20773.90 0.812 2.075 0.92 1.541684 0.001218 11408.47 32182.37 165546.111 5.6584 0.234881 291587786.47 24873.43 0.798 2.035 0.92 1.500511 0.001185 13435.6 38309.03 216767.812 6.1728 0.256233 318095767.06 29320.92 0.784 2.116 0.94 1.564384 0.001236 16670.1 45991.02 283893.413 6.6872 0.277586 344603747.65 34113.53 0.692 2.234 0.95 1.467086 0.001159 18347.4 52460.93 350816.714 7.2016 0.298939 371111728.24 39248.70 0.614 2.374 0.95 1.390585 0.001099 20169.07 59417.76 42790315 7.716 0.320292 397619708.83 44724.08 0.584 2.764 0.96 1.544766 0.00122 25720.39 70444.47 543549.616 8.2304 0.341645 424127689.42 50537.52 0.625 3.054 0.96 1.830491 0.001446 34676.87 85214.39 701348.617 8.7448 0.362997 450635670.00 56687.04 0.742 3.125 0.96 2.226 0.001759 47605.3 104292.3 912015.618 9.2592 0.38435 477143650.59 63170.78 0.862 3.138 0.96 2.599463 0.002054 62324.8 125495.6 116198919 9.7736 0.405703 503651631.18 69987.01 0.978 3.376 0.96 3.176262 0.002509 84850.78 154837.8 151332320 10.288 0.427056 530159611.77 77134.12 1.074 3.567 0.96 3.693044 0.002918 109314.2 186448.3 1918181表五表六图七。
船舶阻力2(修改稿)
三、船行波图形及组成
1、单个压力点的兴波图形 散波系 横波系 凯尔文角 190 28´
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§2.1船行波的形成与特征
船舶阻力——第二章兴波阻 力——船行波的形成与特征
2、船行波的组成与特征 船首压力兴波：船首波系—艏横波、艏散波 船尾压力兴波：船尾波系—尾横波、尾散波 艏横波、艉横波在船尾混合，组成合成横波 艉散波、艏散波不混合
船舶阻力——第二章兴波阻 力——减小兴波阻力的方法
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本章小结：
思考与作业题
船舶阻力——第二章 兴波阻力
（1）船体兴波阻力特性？ （2）船舶兴波是如何产生的？ （3）减小兴波阻力的方法？ （4）如何利用P理论对船舶兴波进行预测 ？
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§2.2兴波阻力特性
船舶阻力——第二章兴波阻 力——兴波阻力特性
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§2.2兴波阻力特性
三、船体兴波阻力 船首横波中未受干扰部分波阻 兴波阻力 船首尾横波干扰合成波的波阻 船首尾波系中散波的波阻
船舶阻力——第二章兴波阻 力——兴波阻力特性
2 1 2 Rw v [C 2 ( ) S 2 ( )] cos 2 d 2 2
船舶阻力——第二章兴波阻 力——兴波阻力特性
四、船体兴波阻力特性 1、一般规律 Rw∝v6 Rw∝Fr4 v增加，则Rw迅速增加 低速船， Rw比例小；高速船，Rw占比例很大
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阻力经验计算
以上都是标准船的数据，实际船 CB , 出有效功率。
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上海交通大学《船舶原理》 之 船舶阻力
艾亚法估算阻力的步骤： ① ② ③ 由实际船的Fr或 3中查得Co。 由实际船的Fr或 中查得Cbc和xc 对实船进行修正
Cb − Cbc Δ1 = −3 ∗ Cb ∗ ∗ Co CBC
L Δ L Δ
① Cbc ② ③
B = 2.0 T
xc
④ LwL = 1.025 Lbp Δ 0.64Vs3 ⑤ P = ⋅ 0.735 ( kw ) e Co
Vs : kn
Co : 可根据 L
Δ
1 3
和速长比 V
L
从图7 − 3查得
B , xc , LwL 与上述 T 不同者，予以修正。最后求出实际船的系数Co，再代入求
（7-15）式式中
Y122 = ( Ct122 − 17.3505 ) / 8.3375
上海交通大学《船舶原理》 之 船舶阻力
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对于不同速长比 （7-15）式
Vs LwL
(Vs : kn, LwL : m )
中a1—a16是不同的，具体数据见书中表7-4。 船长为L的总阻力系数Ctl可由标准船长总阻力 系数Ct122修正求得。
2 2 3
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上海交通大学《船舶原理》 之 船舶阻力
海军系数
Δ ⋅V 3 C= Pe
2 3
Δ:t
V : kn
Pe : 马力
船型相近，大小速度差不多，主机类型 相同，载重量，海况大致一样
C ≈ const
C越大表示快速性越好。
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上海交通大学《船舶原理》 之 船舶阻力
锚碇系统计算
双壁钢围堰锚碇系统计算1、定位船：定位船为钢围堰定位用，一端直接和锚绳相连系固定船位，另一端用缆索和导向船、钢围堰连系。
船上设有滑车组可以随时收放缆索来调整钢围堰位置。
定位船设在钢围堰上游。
定位船长30m，宽12m。
2、导向船：为了钢围堰的下沉，在钢围堰两侧配置了两艘导向船，每艘导向船长30m，宽7m。
两艘导向船以贝雷横梁连接。
3、锚碇布置围堰船组与定位船视为一个整体，布置锚碇设备。
整个锚碇系统布置在顺平均水流方向，钢围堰、导向船与定位船联结。
（1）各种计算公式：①船舶入水部分的水流阻力：R1=fsv2+FΨv2式中：f：摩擦系数（铁驳为0.17）s：浸水面积，约为L(2T+0.85B)L：船长B：船宽（m）T:吃水深度V：流速（m/s）Ψ阻水系数（方头船舶为10，流线型为5）F：船舶入水部分垂直水流方向的投影面积s（m2）②围堰入水部分水流阻力：R2=ζγFv2/2g式中：ζ：挡水形状系数，矩形为1，流线型为0.75γ：水的容重（1000kg/m3）F：围堰挡水面积（m2）V：水流速度（m/s）g：重力加速度（9.81m/s2）③围堰及船舶水面以上部分的风阻力：R3=kΩp式中：k：填充系数，塔吊及联接数值为0.4，实体部分为1Ω：受风面积（m2）包括围堰、导向船、各种设备的受风面积m2p：单位面积上的风压力，一般0.8KN/m2=81.55kg/m2 （2）吃水深度计算①定位船：长30m，宽12m，重量（含船上各种设备）约为200t，故吃水深度T定=200000/（30×12×1000）=0.56m②导向船：长30m，宽7m，重量（含船上各种设备）约为150t故吃水深度T导=（150000×2）/（30×7×1000×2）=0.72m （3）主锚受力计算（按流速v=2m/s）①风力计算：受风面积Ω=100m2（含定位、导向船及以上设备等）R3=kΩp=1×100×81.55=8155kg②定位船入水部分水流阻力：R1定= fsv2+FΨv2s=L(2T+0.85B)=30×(2×0.56+0.85×12)=339.6m2F=TB=0.56×12=6.72m2R1定= fsv2+FΨv2=2×2×（0.17×339.6+6.72×5）=365.3kg②钢围堰入水部分的水流阻力R2=ζγFv2/2g=0.75×1000×26.4×12×22/2×9.81=48440.4kg④导向船入水部分水流阻力：s=L(2T+0.85B)=30×（2×0.72+0.85×7）=221.7m2F=TB=0.72×7=5m2R1导=2×[fsv2+FΨv2]=[22 ×（0.17×221.7+5×5）] ×2=501.5kg⑤作用在定位船的合力R=R1+R2+R3=8155+48440+339.6+501.5=57436kg=57.4t4、主锚的布置采用4根Φ37（6×19+1）的钢丝绳，每根受力p=57.4/4=14.4t Φ37（6×19+1）的钢丝绳破坏拉力[p]=72.15吨安全系数k=72.15/14.4=5（1）锚链直径d=02.0/pk=02.0/5×6.14=60.4mm取d=62mm长度计算：l0=2.5h—5h（2.5h为水很深时）l0=2.5×12=30m若水深为10m时，则有l0=2.5×10=25m（2）钢丝绳长度计算①4根Φ37时，a、h=12mlm=q2h/hp2+=0.7)×122+=318.6122(××87114400)/(4.m取lm=320mb、h=10mlm=0.7)10102+=290.8m2(××871?14400)/(4.取lm=300m②8根Φ37时，a、h=12mlm=0.7)12(122+=225.3m××14400)/(4.871取lm=230mb、h=10mlm=0.7)×102 =205.7m10(×87114400)/(4.取lm=210m5、钢筋混凝土锚重计算：p=14.6t锚重在卵石覆盖层中w=p（2—3）=2×14.6=29.2t取设计锚重w=30t故主锚布置：4根Φ37（6×19+1）钢丝绳，每根长度为200m。
船舶阻力——精选推荐
船舶阻⼒1.船舶受⼒：1地球引⼒2浮⼒3流体动⼒4推进器推⼒2.船舶阻⼒：船舶受到流体作⽤在船舶运动相反⽅向上的⼒3.船舶阻⼒+传播推进=快速性船舶快速性：尽可能消耗较少的主机功率以维持⼀定航速的能⼒4.船舶性能：稳性、浮性、抗沉性、快速性、操纵性、耐波性5.船舶阻⼒曲线：船舶阻⼒随航速变化的曲线6.1海⾥/时（节）=1.852公⾥/时=0.5144m/s1⽶/秒=3.6km/h=1.942节雷诺数：Re=u L/V 长度弗劳德数：体积弗劳德数：gL UFr =⽔深弗劳德数：31.?=?g U Fr hg U Fr h .=7.船舶航态：1排⽔航⾏状态Fr<1.02过渡状态1.03.08.排⽔型船舶：低速船（Fr<0.2）中速（0.20.3)9.随体坐标系：固接于船体上的坐标系10.航道：1深⽔航道2限制航道（a 浅⽔航道⽔深b 狭窄航道⽔深宽度）11.船舶阻⼒：1⽔阻⼒（a 静⽔阻⼒b 汹涛阻⼒）2空⽓阻⼒12.船体阻⼒R t ：1摩擦阻⼒R f 2剩余阻⼒R r （a 粘压阻⼒F pv b 兴波阻⼒F w ）13.湿表⾯积：船舶处于正浮状态时⽔线以下裸船体与⽔接触处表⾯积14.船体周围流场：主流区、边界层、边界层和由于边界层分离产⽣的漩涡区15.1摩擦阻⼒：船舶表⾯的剪切应⼒在船舶运动⽅向上的投影沿船体表⾯积分所得合⼒（能量观点）：就某⼀封闭区，当船在静⽔中航⾏，由于粘性作⽤会带动⼀部分⽔运动（边界层），为携带它运动，船体不断提供能量给⽔，产⽣摩擦阻⼒。
2粘压阻⼒（形状阻⼒或漩涡阻⼒）：由于粘性作⽤，船体前后压⼒不对称产⽣压⼒差即为粘压阻⼒（能量观点）：船尾部形成漩涡要消耗能量，⼀部分能量被冲向船后⽅的同时，在船艉部⼜持续不断的产⽣漩涡，船体不断为流体提供能量，这部分能量消耗就是粘压阻⼒表现形式3兴波阻⼒：由于船体兴波导致船体压⼒前后分布不对称⽽产⽣的与船体运动⽅向相反的压⼒差，成为兴波阻⼒16.形状效应：船体表⾯弯曲影响使其摩擦阻⼒与相当平板计算所得结果的差别17.相当平板理论：假设具有相同长度，相同运动速度和湿表⾯积的船体和平板的摩擦⼒相同18.污底：海洋中的⽣物附着在船体表⾯，增加船体表⾯的粗糙度，使阻⼒增加很⼤19.船体表⾯粗糙度：1普通粗糙度：油漆⾯粗糙度，壳板平⾯2局部粗糙度：结构粗糙度20.减⼩摩擦阻⼒的⽅法：1减⼩湿表⾯积。
第七章 阻力近似估算 船舶阻力 与推进
146第七章 阻力近似估算方法在船舶设计过程中，特别是在方案设计的初期，当主尺度和船型系数被确定以后，必须要知道主机功率以预报船舶能达到设计航速；如果主机功率已知，则需要估计阻力，以确定船的航速，便于初步分析、比较各种方案的优劣。
在此阶段，由于船舶线型尚未确定，因而还不能应用船模试验方法来确定阻力，所以只能用近似方法进行估算。
此外在某些不准备作船模试验的小型船舶或航速不重要的船舶的设计过程中，只能用近似方法来确定其阻力值。
近似估算阻力的方法很多，但所有这些方法不外乎是根据船模系列试验结果或者是在总结、分析大量的船模试验和实船试验的基础上得出的。
因此可以想象应用近似估算法所得结果的准确程度取决于设计船与母型船或设计船与各图谱所依据的船模系列之间的相似程度。
所以为了尽可能提高近似估算的准确性，应该有针对性地选择适当的估算方法。
阻力近似估算方法按计算内容可分为两类：一类是直接近似估算总阻力或有效功率；另一类是估算剩余阻力，而用相当平板公式计算摩擦阻力；如果依阻力近似估算方法的表达形式可分为图谱法和回归公式法两种；若根据估算方法的资料来源进行分类，则可分为船模系列资料估算法、归纳实船和船模资料估算法、母型船数据估算法等三类估算方法。
§ 7-1 船模系列试验资料估算法这类方法都是根据船模系列试验资料，直接给出阻力图表等，供实际估算应用。
一、泰洛(Taylor )法泰洛估算法是根据泰洛标准系列船模试验结果整理得到的。
其所用母型船虽为军舰(参见§6-1)，但也可用于民用船，特别是双螺旋桨客船的阻力估算。
最初的泰洛法其阻力数据绘制成单位排水量剩余阻力的等值线，并均采用英制单位。
1954年盖脱勒(Gertler)将泰洛标准组阻力数据重新进行分析整理，并对水温、层流和限制航道的影响分别加以修正，最后整理出一套无量纲剩余阻力系数图表，其中摩擦阻力系数按桑海公式计算。
计算所用的船体湿面积可以由无量纲湿面积系数图谱求得。
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一、用锚的计算锚的系留力：P=W aλa+W cλc L1P―――系留力。
是锚抓力与锚链摩擦力的和（9.81N）W a―――锚在水中的重量。
即锚在空气中重量×0.876(Kg)Wc―――锚链每米长在水中的重量（Kg）L1―――锚链卧底部分的长度（m）λa λc―――锚的抓力系数和锚链的摩擦系数霍尔锚的λa λc表底质软泥硬泥砂泥砂砂贝壳沙砾小块石λa10987765λc32222 1.5 1.5锚的抓重比（海军锚/霍尔锚）淤泥软泥硬泥砂泥石砾平均2-3/2-34-5/3-44-5/3-44/33-8/3-63-6/3-4锚的系留力也可用经验公式估算：P=W1H a+WH c L1W1―――锚重（Kg）H a―――锚的抓重比（见表）W―――锚链每米的重量（Kg/m）H c―――锚链摩擦系数取1.5－1.1二、锚链出链长度估算1、正常天气，一般不少于下表水深（m）出链长度为水深的倍数20m以下6－420－30m4－330m以上3－22、在急流区，出链长度不一般不少于表值流速（Kn）345出链长度（节）5673、在风速30m/s（11级）风眩角为300时出链长度值水深（m）357.5101520出缆长度（节）6 6.577.589出缆长度（米）150165175190200230如链长小于5－6倍水深时，锚的抓力将因锚爪的切泥角小而变小，水面以下的链长的水深倍数与锚爪切泥角见表锚链入水长度/水深小于1.423-4大于5－6锚爪切泥角度无150300左右450最大三、八字锚与单锚的锚泊系留力的比值：见表夹角1800160014001200100080060040020000（θp+θs）00.350.68 1.00 1.31 1.53 1.73 1.88 1.97 2.00比值船首相的分力如图：八字锚的系留力四、航运船舶1、锚重的估算：每个首锚重量一般可用以下公式估算：W=KD2/3 (Kg)K―――系数。
霍尔锚取6－8，海军锚取5－7D―――船舶的排水量（t）2、锚链尺寸估算：d=KD1/3或d=CW1/2或d=W1/2d―――锚链直径（mm）K―――系数。
可取2.85－3.25C―――系数。
可取0.3－0.373、每节锚链重量估算：Q=Kd2(Kg)K―――系数。
有档链取0.5375,无档链取0.56254、锚链强度估算：R=Kd2g (N)K―――系数。
有档链取56，无档链取38g―――9.81(m/s2)5、每节锚链环数估算：M=6250/dM―――每节锚链环数，取整数的单数（个）五、工程船舶以海军锚和锚缆计算1、锚重：船首边两只，每只锚重量按下式计算：W=K(A+15BT) (Kg)W―――锚重A―――满载吃水线以上各部分在船中纵剖面上的投影面积（m2）B、T―――分别为船舶宽度与吃水（m）K―――系数。
见表锚重系数K值：工程船舶的种类底质起重或打桩抓斗式挖泥链斗式挖泥绞吸式挖泥船船船船软泥31．871．5硬泥、砂泥3．52．27．52砂、砂砾42．582．4船尾边锚两只，其重量应不小于0.8倍首边锚的重量2、锚缆锚缆的有效使用长度，应不小于5倍船长，锚缆的配备见表：锚缆配备表序号锚重(Kg)锚缆直径(mm)最小破断拉力（N）17515860002100158600031251586000415017108500520017108500625018．5134500730018．5134500840020.5162500950020.5162500 1060020.5162500 1170022.5193500 1280022.5193500 1390024.522960014100026263500 15125030344000 16150030344000 17175032388500 18200033.5435500 19225037.5538000 20250037.5538000 21275041651000 22300041651000 23325045774500 24350045774500 25375048.5909000 264000521050000六、船舶的阻力影响被拖船舶阻力的主要因素为船速、船型和外界条件。
在船型和外界条件一定的情况下，船舶的阻力仅与航速有关，其计算方法如下：1、运输型船舶阻力运输型船舶阻力，其组成阻力可按表所列公式计算。
组成阻力的名称计算公式说明摩擦阻力R F(kN)R F=17.4AV1.83兴波阻力R W(kN)R W=CD2/3V4/109.3L 式中：A－浸水面积（m2）A=(1.76d+C b B)L其中：d－平均吃水C b－方形系数粘压阻力R PV(kN)R PV=C PV(R F+R W)汹涛阻力R M(kN)R M=(R F+R W)[1+4(H-0.8)]×0.2B－最大船宽L－船体浸水长度V－拖船速度D－排水量C－系数，客船0.35,客货船0.4，货船0.5C PV－系数，单螺旋桨0.05-0.07,双螺旋桨0.2H－波高空气阻力R A(kN)R A=9.81C A V2式中：A－船舶水上部分在中剖面上的投影，一般以船宽的平方计算（m2）V－相对速度（m/s）C A－系数，商船约为0.075螺旋桨阻力R P(lb)R P=螺旋桨直径（ft）×拖速（kn）×1.43此式为经验公式，适合于单螺旋桨不转动污底阻力增加量ΔR1(kN)ΔR1=ξ(R F+R W)式中：ξ阻力增加率，出坞3个月之内无影响，3个月之后每个月增加3％，6个月之后每个月增加6％其他阻力ΔR2(kN)如拖轮的拖缆R r和其他排水流等的阻力，可按实际情况估算，其中：R r=0.2gdLV2式中：d、L－拖缆的直径和放出的长度（m）V－拖航的速度（m/s）g－9.81(m/s2)2、方箱型和简易型船舶阻力①、按阻力的组成计算对于方箱型和简易型的各类工程船舶的阻力，可分别计算其摩擦阻力和风压、流压等主要阻力后，相加取得。
其具体计算公式见有关公式。
②、按通用公式估算各类型工程船舶的阻力，可用下列公式估算：R=fΩv1.83+φAV n式中：f―――摩擦阻力系数，可按弗汝德摩擦阻力系数表选取，通常在0.14-0.17之间。
Ω―――湿面积（m2）A―――浸水部分船中剖面面积（m2）V―――航速（m/s）φ、n―――分别为剩余阻力系数和剩余阻力速度指数，可按下表选取。
数据来源适用船型φn长江货驳货运船舶6 1.7+0.03V杓型船舶（内河钢质自航船）8 1.7+4F r兹万科夫建议值楔型船舶（内河钢质非自航船）10.51．7＋0.15V平行六面体型船舶30船首具有450切角的船舶25船尾具有450角的船舶20船首具有450、船尾（0.25-0.3）T的切角22船首具有（0.25-0.3）T，船尾450的切角17波哥达诺夫和佩特罗夫建议值船首尾均具有300－350的切角16当V<2.5时，取2当V>2.5时，取2.33表中：V――船速（m/s）,F r――弗汝德数，F r=V/(gL)1/2其中：L――船长，g――9.81③、实测船速求其阻力在实际拖航中，以实测的航速V，可用以下公式计算被拖船舶的阻力：R=(75N bηcηp-R t V)/V式中：R―――被拖船舶阻力（kg）R t―――拖轮的阻力（kg）,按T=R t=75N bηcηp/V求得。
V―――船速（m/s）N b―――制动功率（HP）ηc―――轴系传动效率，一般为0.95-0.97ηp―――推进效率，一般为0.5-0.65对于以实测船速算出的被拖船舶阻力，应作为船舶资料存档备用。
七、“港渝1号”的阻力计算1、“港渝1号”水流阻力R水按下式计算：R水 =（fsV2+ψA1V2）×10-2(KN)式中：f—铁驳摩阻力系数,取f=0.17S—船舶浸水面积 S=L（2T+0.85B）=1132.875 m2L—船舶长度(75m)T—吃水（1.9m,保证干舷高度为1.5m）B—船宽（13.3m）Ψ—阻力系数，方头船取Ψ=10A1—船舶在垂直水流方向的投影面积A1=TB=1.9×13.3=25.27m2V—计算流速V=2m/sR水= (fSV2+ΨA1V2) ×10-2= (0.17×1132.875×22+10×25.27×22)×10-2= (770.355+1010.8)×10-2=17.8KN2、“港渝1号”的风阻力R风= K1K Z1W0 F1+ K2K Z2W0F2K1=1.0―――船体风载体型系数K Z1=1.0―――船体风压高度变化系数F1—1艘导向船的挡风K Z1 =1.0面积F1=1.5×13.3=19.95m2K2—导向船上联结梁、变电所、桅杆吊等的风载体型系数，综合取0.5。
K Z2—上项设施的风压高度变化系数，综合取K Z2=1.15。
（按离地面15m高计）F2—上项设施挡风面积估算为100m2W0―――基本风压，W0=V2/1600=0.4KN/m2（V风速，单位m/s,取？级风）(W0=V2/1600的推算见D盘－华能电厂－船舶－风压计算，)R风=1.0×1.0×0.4×19.95＋0.5×1.15×0.4×100 =30.98KN综上，“港渝1号”在水流为2m/s,风速在9级20.8-24.4m/s,阻力R= R水+R风=17.8KN+30.98KN=48.78KN八、初稳性高度吊起装载法：如图吊起装载法吊起装载时有下列关系式：GM=M k/(DsinA)式中：M k―――横倾力矩，M=P(B/2+R),其中：P、B、R分别为装载（t）、船宽（m）、吊杆眩外跨距（m）A―――驳船横倾角，经实测得。
D―――驳船排水量（t）,以平均吃水查静水力曲线取得。