船舶阻力第六章汇总
船舶阻力复习题及部分解析
船舶阻力复习题及部分解析《船舶阻力》思考题与习题第一章总论1）《船舶阻力》学科的研究任务与研究方法。
答：本课程着重介绍船舶航行时所受到的阻力的产生原因，各种阻力的特性，决定阻力的方法，影响阻力的因素以及减少阻力的途径等问题。
2）船舶在水中航行时，流场中会产生那些重要物理现象？它们与阻力有何关系？3）影响船舶阻力的主要因素有那些？4）各阻力成分及其占总阻力的比例与航速有何关系？低速船摩擦阻力70%~80%，粘压阻力10%以上兴波阻力很小高速船兴波阻力40%~50%，摩擦阻力50%粘压阻力5%5）物体在理想流体无界域中运动时有无阻力？应该注意的是压阻力中包含有粘压阻力和兴波阻力两类不同性质的力。
兴波阻力既使在理想流体中仍然存在，而摩擦阻力和粘压阻力两者都是由于水的粘性而产生的，在理想流体中并不存在。
6）何谓二物理系统的动力相似？7）何谓傅汝德（Froude ）相似律？8）何谓雷诺（Reynolds ）相似律？9) 船模试验中能否实现“全相似”？为什么？10）何谓“相应速度”（又称“相当速度”）？相应速度（模型）11）某海船航速)(0.100m L =，)(0.14m B =,)(0.5m T =,)(0.42003m =?，湿面积s=5.90(m2)，V=17.0(kts)，阻力试验中所用船模缩尺比25=α，在相当速度下测得兴波阻力w R =9.8(n)，试验水温为12?C ，试求：i ）船模的相当速度及排水量；ii ）20?C 海水中实船的兴波阻力w R 。
注：1节(knot)=1.852(公里/小时)12）设825.1V R f ∝，2V R vp ∝，4V R w ∝，在某一航速下，t f R R %80=，t vp R R %10=，t w R R %10=，试计算当速度增加50％后，f R 、vp R 、w R 各占总阻力的百分比。
第二章粘性阻力1）何谓“相当平板”？相当平板：同速度、同长度、同湿表面相当平板假定：实船或者船模的摩擦阻力分别等于与其同速度，同长度，同湿面积的光滑平板摩擦阻力。
船舶推进--6-7章概要课件
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二、计算实例
某散装货船 采用MAU4 图谱桨 ZQAL12-8-3-2 Ne=11100 hp N=124 rpm D=5.6 m P/D=0.7 η0= 0.521 AE/A0=0.586 Vmax=14.68 kn ε=10o G=7.4 gf/cm3
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§7.3 桨叶的径向分布
一、桨叶的叶梢厚度
2、从提高空泡数着手 a 、增加桨的浸深 b、减小桨的转速
思考题：试述空泡的成因及其对螺旋桨性能的影响。
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§6.4 螺旋桨模型的空泡试验
一、相似定理
如几何相似的螺旋桨进速系数相等，则对应点处的速度成比 例，减压系数相等，如两者空泡数相等，对应点处的减压系数与 空泡数的关系一致，即模拟了空泡现象。 满足空泡相似条件：
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§7.4 螺距修正
一、毂径比不同对螺距的修正
设计螺旋桨的毂径比 系列螺旋桨的毂径比
二、叶厚比不同对螺距的修正
修正原则：螺距角 θ 与无升力角 α0 之和为常数
无升力角
其中
修正后的螺距角为
MAU B系列 弓形切面
螺距为
三、经过修正后螺旋桨的螺距
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思考题：螺旋桨设计中为何要进行螺距修正？
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如
则
，产生空泡
如
则
，不产生空泡
减压系数只与 Vb／V0 有关，故与切面形状、入射
角 αk及 B 点的位置有关， 与V0 的大小无关。
2
减压系数如图示分布，最高点为最大减压系数，压力最低。
在极限状态
则不发生空泡的
极限速度为：
空泡
气化空泡~水中空气逸出到气核 汽化空泡~水爆发式汽化 似是空泡~水中气核膨胀
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船舶阻力第六章
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6.6 首尾形状影响
2、横剖面形状对阻力的影响及选择 （1）首部： 低速：V形 — S小 — Rf小； V形—水下部分瘦—沿纵剖线流动—减少舭部旋涡 中高速：U形—首部满载水线尖瘦—减小Rw （ 避免采用极U形—舭部半径过小—旋涡） （2）尾部 阻力角度：V形— S面积略小 — Rf 略小； 纵剖线平顺 — 不易发生分离 水线宽 — 便于双桨布置 推进角度：U形 — 伴流均匀 —螺旋桨效率高、船体振动小
同，存在最佳船长Lopt
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6.2 船体主尺度影响
（4）船长选择须考虑因素： 总布置、阻力、操纵性、耐波性、经济性 （5）利用经验公式估算船长 2 巴士久宁公式 Ldisp 0.305C Vs Vs 2 其中速度单位为kn, 排水体积单位为m3 适用于Δ＝1600～42000t的各类民用船 常数C的选取：C= 23.5, 当单桨船Vs ＝11.0kn～16.5kn C= 24.0, 当双桨船Vs ＝15.5kn～18.5kn C= 26.0, Vs>20kn 艾亚公式
（1）横剖面面积曲线形状： xc 、Lp、首尾端形状
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6.1 船型对阻力影响的基本概念
（2）满载水线形状： 面积、平行中段长度、首尾端形状、半进角 （3）首尾形状： 首尾横剖面形状、纵剖面形状 总阻力： t f L3、 T、 p、Cm、船体形状、Fr C B C
三、船型对阻力影响问题的研究方法
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6.1 船型对阻力影响的基本概念
中速船 0.20<Fr < 0.30
Rw随V提高而增大, 既要减小Rw 又要考虑Rf 和Rpv, 办法:选择有利船型参数 — (兴波)有利干扰 船型趋于瘦削— 减小粘压
船舶流体力学(打印)
二.速度势函数的性质：
1.若流体不可压缩，流速势函数满足拉普拉斯方程，是调和函数。
2.流线与等势面相互垂直。
可见，流速矢量与等势面垂直。而流速矢量与该点流线相切，故流线与等势面垂直。
若为平面流动，则流线与等势线垂直。
3.速度势对任一方向n的偏导数，等于流速矢量在该方向的投影。
三个基本解都具有奇异性。因为真实流场中不应该有无穷大的速度，所以通常要把它们布置在流场之外(物体区域内)。
例3:理想不可压缩流体作平面无旋流动。假设流场的复势是W(z) = az2( a > 0 )，并且在坐标原点处压强为p0，试求:(1)上半平面的流动图案；(2)沿y = 0的速度与压强。
解:令z = rei，于是:
2.螺旋流：
现研究点汇与点涡叠加所形成的流场：
等势线方程为：
流线方程为：
在流场任意两点1，2应用伯努利方程，有：
水轮机引水室中的旋转水流、旋风燃烧室中的旋转气流等都可以被近似地看成是此类流动。
若将点源与点涡叠加，则流体沿螺旋线由内向外流动，水泵压水室中的旋转水流就是这种流动。
例4.设在（－a,0)处有一平面点源，在（a,0)处有一平面点汇，他们的强度为Q。若平行于x轴的直线流动和这一对强度相等的点源和点汇叠加。试问：此流动表示什么样的流动并确定物面方程。
图片：
四.平面偶极子：
z = 0点:点汇–Qz0点：点源Q
叠加后得到：
令r0，Q，不变，并且：
---偶极子的方向角(由点汇指向点源的矢量的方向角)。
这里分析=的情况(即，点源沿x轴的正方向由左至右向点汇趋近)。
因为点源(点汇)流、点涡流和偶极子流在无穷远处的速度都趋于零。将这些基本解与别的解叠加时，在无穷远处速度具有渐近性，所以只需要考虑叠加后的物面边界条件，而不必担心叠加这些基本解会改变无穷远处的速度边界条件
6.船舶阻力
6.1. The Basic Concept of Rapidity
Ship Resistance and Thrust Ship Rapidity Effective (Net) Power
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1. Ship Resistance and Thrust船舶航行中受力 船舶航行中的受力： 船舶航行中的受力： 船舶产生推力的大小： 船舶产生推力的大小： 一条船的航速的高低： 一条船的航速的高低：
机理： 机理：也称为旋涡阻力、形状阻力。 粘压阻力的影响因素： 粘压阻力的影响因素：
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4. Wave-Making Resistance船舶兴波阻力
机理： 机理： 兴波阻力的影响因素： 兴波阻力的影响因素： 降低兴波阻力的主要措施: 降低兴波阻力的主要措施
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船模阻力试验目的 船模阻力试验方法 试验原理
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6.6. Power Estimation Method -the Admiralty Coefficient Method
海军部系数 海军部系数的作用
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船舶阻力曲线 船舶阻力曲线的特征
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6.4. Ship Resistance in Restricted Channel
浅水航道对船舶阻力的影响 狭窄航道对船舶阻力的影响
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6.5. Ship Model Resistance Test
船舶阻力总结[最终定稿]
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船舶阻力总结[最终定稿]第一篇：船舶阻力总结船舶阻力总结——By Mr.Torpedo 说明：1、本资料仅供20120114班内部分享。
2、题目纯属个人编写，与考试形式关系不大，仅仿照老师上课所述考试内容，将书上的重要知识点加以总结，仅供参考。
第一章绪论1、简述船舶阻力的概念。
2、什么是船舶快速性？船舶具有良好快速性应满足什么条件？3、什么是船舶阻力曲线？什么是有效功率曲线？分别如何表示阻力性能？4、船舶阻力研究中常用的速度单位有哪些？他们之间换算关系如何？5、船舶阻力中常用的相似准数有哪些？6、船舶的航态如何划分？7、排水型船舶的航态如何划分？8、船舶阻力有哪些研究方法？9、船舶阻力中的坐标系如何选取？10、船舶阻力的成分如何划分？11、船体阻力的成分如何划分？第二章粘性阻力1、什么是粘性阻力？它包括哪两部分成分？2、简述粘性阻力的成因（力学观点、能量观点）3、相当平板理论的内容4、1957年国际船模试验池实船—船模换算公式的表达式？5、简述船体表面弯曲对摩擦阻力的影响6、什么是形状效应？在阻力计算中如何计入形状效应的影响？7、船体表面粗糙度包括哪两方面内容？如何修正？8、船体湿表面积如何计算？9、简述污底的形成、影响及其防治方法。
10、如何减小船体的摩擦阻力？11、粘压阻力的影响因素有哪些？设计中如何避免？12、螺旋桨对粘压阻力有何影响？第三章船舶兴波兴波阻力1、船舶在水面航行如何兴起波浪？2、兴波阻力的成因？3、船舶兴波包括哪两部分？各有什么特点？4、兴波阻力的成分？5、写出与x轴夹角为 的基元波波数的表达式。
6、船行波的范围？7、深水域和浅水域的压力点兴波范围有何特点？8、什么是兴波长度？如何用兴波长度衡量兴波干扰？9、什么是兴波干扰？何为有利干扰、不利干扰？10、简述○P理论的内容。
11、薄船理论有哪些基本假定？写出流场速度势的表达式、基本方程和边界条件。
12、Michell积分反映了船型对兴波阻力的哪些影响？13、减小兴波阻力有哪些方法？14、破波阻力出现时，波浪运动分哪几个发展阶段？15、波浪破碎方式？16、破波阻力的特性有哪些？第四章船舶阻力的确定方法1、确定船舶阻力的方法有哪些？2、写出二因次换算法的假设和计算方法。
第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进
第六章 船模自航试验及实船性能预估为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。
船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。
对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题：① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。
② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。
如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。
此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。
§ 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值一、相似定律在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。
因此，mm ss g g L V L V =上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。
在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此，mm Am s s As D n VD n V = 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有：λD DL L ==ms m s 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1)满足进速系数相等时有：λn V n V mAms As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故()()λn Vωn Vωmmmsss11-=-或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=s ms m 11ωω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得：λn n s m = (6-2)(6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===5.3ms Dm Ds 4ms m s 3ms ms λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3)(6-3)式只对螺旋桨说来是正确的，但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。
船舶阻力复习及答案
船舶阻力复习及答案第一章概述1.船舶快速性，船舶快速性问题的分解。
船的快速性:在给定的主机功率下，这种快速性对某艘速度较高的船是有好处的。
或者，一个当一艘给定的船需要达到一定的速度时，主机功率越小，速度越快。
船舶快速性被简化为两个部分:“船舶阻力”部分:研究恒速直线航行时船体遇到的各种阻力问题。
“船舶推进”部分:研究克服船体阻力的推进器及其与船体的相互作用，以及船舶、机器和螺旋桨(推力进入设备)匹配问题。
2.船舶阻力，船舶阻力研究的主要内容和方法。
船舶阻力:在航行过程中，由于流体(水和空气)阻止船舶前进的力，它与船体的运动同相。
反作用力被称为船的阻力。
船舶阻力研究的主要内容:1.以一定速度在水中直线航行的船舶遇到各种阻力的原因和特性；2.阻力随速度、船型和外部条件的变化规律；3.研究降低阻力的方法，寻求设计低阻力的优秀船型。
4.如何准确估算船舶阻力，为螺旋桨(螺旋桨)设计提供依据，以确定主机功率。
研究船舶阻力的方法；1.理论研究方法:应用流体力学理论，通过观察、调查、思考和分析问题，抓住问题主题的核心和关键，决定要采取的措施。
2.试验方法:包括船模试验和实船试验。
船模试验是基于对问题本质的理性理解，根据相似性该理论在测试单元中进行测试，以获得问题的定性和定量解决方案。
3.数值模拟:根据数学模型，用数值方法预测船舶的航行性能，优化船型和螺旋桨设计。
3.水面舰船阻力的构成及各阻力产生的原因。
船舶在水面航行的阻力包括裸船体阻力和附加阻力，其中附加阻力包括空气阻力、风暴阻力和附体阻力。
船体阻力产生的原因:波浪在船体运动过程中上升，船头的波峰增加了头部压力，而船尾的波谷降低了尾部压力，产生了波浪阻力；由于水的粘性，在船体周围形成一个“边界层”，使船体在运动过程中受到摩擦阻力。
涡流通常是在船体曲率突然变化时产生的，尤其是在船尾，导致涡流的出现。
举升船体前后的压力不平衡，导致粘性压力阻力。
4.船舶阻力的分类方法。
船舶阻力
上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力13上海交通大学《船舶原理》上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力Slide 15∫∫−=sf dsx R ),cos(ττcos(,)p sR p p x ds=−∫∫按物理现象分类水的粘性而产生的，在理想流体中并不存在。
按流体性质分类t v R R =（粘性阻力）wR +（兴波阻力）相（因为全相似难以实现，通过Froude假定可从船模平板表面上流速为零，随着距平板表面的距离y增加，流速也增大，当y增至时，起处流湍流10>3×Rex上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力Slide9上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力Slide 14平板上受到的摩擦阻力局部摩擦阻力系数：f s R dsτ=∫0002222111112222xx xf f b dxR C dx C dx x x v S v bx v τττρρρ====∫∫∫212C v ττρ=上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力18公式（船模与实船的阻力换算）2m上海交通大学《船舶原理》之船体表面弯曲度对摩擦阻力的影响上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力1.不分离的情形2-D分离上海交通大学《船舶原理》动量损失（压差阻力、能量损失）从能量观点来看，在尾部形成漩涡，另一部分漩涡则被冲向船的后方，同船尾处又继续不断产生的漩涡，这样船体就要不断地提供能量。
这部分能量损上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力Slide56象。
上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力59上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力5.船模与实船的Re相差103左右，边界层分离不相似，往往船模分离而实船不分离，低速时尤须注意。
上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力Slide66上海交通大学《船舶原理》上海交通大学《船舶原理》之船舶阻力Slide 72C v ：尾流测量与的比较a)尾流测量b)平均值接近()1fpk C +()v n C F F =()1fpk C +海浪、船行波等任何一种复杂的波系，都是由简单的平面进行波或基元波组成的。
船舶阻力4(修改稿)
附加阻力
船舶阻力——第六章 附加阻力—附体阻力
§6.1附体阻力
一、确定附体阻力的方法
1.应用已有资料或经验公式 2.应用模型试验
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； 3.一般附体沿水流方向应采用流线型对称剖面。
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
1
§6.2 空气阻力
一、计算方法
船舶阻力——第六章 附加阻力—空气阻力
二、注意事项
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
2
§6.3 汹涛阻力
一、在波浪中引起阻力增加的主要原因
1.船体运动 2.船体对波浪的绕射作用
船舶阻力——第六章 附加阻力—汹涛阻力
二、影响波浪中阻力增值的因素
1.波浪 2.船型
三、波浪中阻力增值的处理与储备功率
江苏科技大学船
1.破波阻力有何特性？ 2.设计附体时应注意些什么？并说明理由。 3.设计船体上层建筑是应考虑哪些因素？ 4.简述汹涛阻力的成因。 5.影响波浪中阻力增值的因素有哪些？
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
4
船舶推进第6章 螺旋桨的空泡现象要点
三、延缓螺旋桨空泡发生的措施
1、从降低最大减压系数入手
1)减小叶根附近切面的螺距。单浆船在叶根 部分的拌流较大，易产生空泡现象，故可将 根部切面的螺距适当减小，从而使该处的最 大减压系数值降低，并易保持相当的叶宽以 免厚度过大。
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船舶推进第六章 螺旋桨的空泡现象
2)采用弓形切面或压力分布较均匀的其它切 面形式，有利于延缓空泡的发生。
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船舶推进第六章 螺旋桨的空泡现象
3)增加螺 旋桨的盘 面比，以 减低单位 面积上的 平均推力， 使叶背上 的减压系 数降低。
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船舶推进第六章 螺旋桨的空泡现象
2、从提高螺旋桨的空泡数入手
1)尽量增加螺旋桨的浸没深度。
2)减小螺旋桨的转速，即尽可能选用低转速 的主机。 3)提高浆叶的加工精度。 4)改善船尾部分的形状与正确安装浆轴位置 可减小斜流拌流不均匀性的影响等。
2、当 一定，水温越高，汽化压力 越大，则空泡数越小。
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船舶推进第六章 螺旋桨的空泡现象
3、当 和 为一定时，浆叶的沉没深度越 大，则空泡数也越大。 如果忽略诱导速度，则 来流速度可表示为： 4、当转速n和进速 较大，其合成速度 也大，则空泡数较小。
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船舶推进第六章 螺旋桨的空泡现象
对于叶切面来说，最大减压系数越大者越易 发生空泡；对空泡数来说，空泡数愈小愈易 发生空泡。
七、不发生空泡数的极限条件
物体做高速运动时，若速度超过极限 值 ，则必然发生空泡现象。
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船舶推进第六章 螺旋桨的空泡现象
八、空泡的种类
气核：研究表明，在液体中产生空泡是 因液体内本身存在某种“缺陷”或“弱 点”所致，这种缺陷或弱点就是气核。 1、气化空泡：是指原溶解于水中的气 体，由于降压或过饱和，以扩散的方式 通过界面逸到存在于水里的气核中并成 长到肉眼能看见的程度。
第六章 船舶安全应急处理
第六章船舶安全应急处理第一节船舶搁浅、碰撞后的应急措施一、船舶搁浅后的应急安全措施1．应急处理船舶发生搁浅、擦底时，轮机部应采取下列紧急措施：（1）轮机长迅速进入机舱，指令值班人员做好备车工作，遵从驾驶台指令正确操纵主机。
（2）主机降速航行。
船舶进入浅水区，因为船舶阻力增加，主机转速下降，或者在全制式调速器作用下自动增加油门致使柴油机超负荷运行，所以当值班轮机员发现主机转速和功率变化异常时，应考虑到搁浅的可能，主动向驾驶台联系询问情况，并采取降速措施。
（3）使用机动操纵转速。
搁浅后，无论驾驶台采取冲滩或退滩措施，机舱所给车速都应使用机动操车转速或系泊试验转速，防止主机超负荷运行。
（4）换用高位海底门。
搁浅时值班轮机员应立即将低位海底门换为高位海底门，防止海水泵吸入泥沙，堵塞海水滤器。
（5）清洗海水滤器。
换用高位海底门后，如果发现海水压力仍然较低，应立即开启另一舷侧的高位海底门，清洗被泥沙部分堵塞的海水滤器。
如不及时换另一舷侧的高位海底门并清洗被泥沙堵塞的海水滤器，可能会发生海水低压报警、冷却系统无法工作，使主机不能正常运行，甚至发电机因高温不能工作。
2．轴系检查搁浅可能引起船体变形，造成柴油机轴系中心线和传动轴系中心线弯曲，影响柴油机和传动轴系的运转，所以船舶搁浅后必须检查轴系工作情况。
判断轴系状态可用下列方法：（1）盘车检查：船舶脱浅后立即停车，可用盘车机检查轴系运转是否受阻，查看盘车机电流的变化情况是否正常，必要时松脱某些中间轴承的地脚螺栓。
（2）柴油机运转中的检查：①检查中间轴承和尾轴承的温度；②检查中间轴、尾轴是否跳动；③检查中间轴承地脚螺栓情况；④检查曲轴箱的温度是否升高；⑤检查齿轮箱的声响是否正常。
（3）柴油机曲轴臂距差的测量。
搁浅后应尽快创造条件测量曲轴臂距差，通过臂距差来判断曲轴中心线的变化和船体的变形。
如臂距差超过允许范围，继续运行将是十分危险的。
2263．双层底舱柜的检查搁浅时双层底舱柜可能变形破损，要注意反复检查和测量各舱柜液位变化，注意海面有无油花漂浮等情况，并做好机舱排水准备工作，检查的主要内容是：（1）主机滑油循环柜的液位；（2）测量干隔舱、油舱、炉水舱等双层底舱柜，如有漏水可封死测量管口和透气管口；（3）检查舵机间有无进水，判断舵柱密封装置的密封状态，必要时上紧舵柱密封装置的紧固螺栓；（4）检查机舱、轴隧舱底水位变化情况。
船舶操纵知识点归纳
{（1）定常旋回阶段第一章船舶操纵性基础1、定义：保向、改向、变速。
2、船舶操纵性能：①变速性能：（1）停船性能（2）启动性能（3）倒车性能②旋回性能③保向性能④航向稳定性能3、一些主要概念：①转心：转轴与船舶首位线交点（垂足）通常位于船首之后1/3L （船长）它的位置稍有移动②通常作用在船上的力及力矩：水动力、风动力、舷力、推力③漂角：船舶运动速度与船首位线的夹角4、①水动力及其力矩：水给予船舶的运动方向相反的力②特点：船前进时，水动力中心在船中前船后退时，水动力中心在船中后③附加质量：惯性质量及惯性矩大型船舶纵向附加质量≈0.07m （m 为船的质量）附加惯性矩≈1.0Iz （Iz 为船的惯性矩）④水动力角：水动力方向与船首位线的夹角它是漂角的函数，随它漂角的增大而增大⑤水动力中心大概位置:前进平吃水：漂角为0时，中心在船首之后1/4L （船速越低，越靠近船中，前进速度为0时，在船中）后退平吃水：漂角为0时，中心距船中1/4L⑥水动力距：与力矩系数水线下面积、船体形状有关力矩系数是漂角的函数5、船体阻力摩擦阻力→主要阻力占70%—90%速度越大，其值越大（与V 2成正比）兴波阻力（低速时：与V 2成正比；船高速时：急剧增大）涡流阻力空气阻力：约占2%附体阻力6、船舶的变速性能①停船性能（冲程）：与惯性有关②冲程：往往是对水移动的距离（对水移动速度为0）③一般万吨船：倒车停船距离为6—8L倒车冲程：5万：8~10L 10万吨:10~13L 15—20万吨：13~16L④当船速降到60%~70%时，转速降到25%~35%倒车⑤换向时间：从前进三到后退三所需时间汽轮机：120s~180s 内燃机：90s~120s 蒸汽机：60s~90s7、船舶的旋回性：转船阶段①旋回圈：过渡阶段—变速旋回阶段{剩余阻力：附加阻力：{②旋回初径：操舵后航向转过180°时，重心移动的横向距离一般为3~6L③旋回直径：船定常旋回时，重心轨迹圆的直径通常为旋回初径的0.9~1.2倍④进距：开始操舵到航向转过任一角度，重心移动的纵向距离通常为旋回初径的0.6~1.2倍⑤横距：指操舵让航向转过任一角度，垂心所走的横向距离约为旋回初径的1/2倍⑥制距：操舵开始时的重心位置到定常旋回率重心的纵向距离1~2L（2）船舶旋回运动是舷力的横向分量、水动力横向分量共同作用的结果（3）船舶旋回运动中的性能：降速车旋回的初始阶段：内倾；定常旋回：外倾旋回时间：旋回360°所需的时间；万吨级船旋回时间约为：6min（4）影响旋回特性的因素：①方形系数大旋回性好旋回圈小②船首水线下面积多旋回性好旋回圈小③船尾有钝材或船首瘦削旋回性差旋回圈大④舵面积大旋回性好旋回圈小⑤吃水增大横距、旋回初径增大，反移量减小⑥横倾，影响较小：低速时，向底舷一侧旋回旋回性好高速时，向高舷一侧旋回旋回性好船速低于某一值时，旋回圈加大⑦浅水：水变浅阻力加大转船舵力作用小旋回圈大旋回性变差⑧旋回圈在实际操船中的应用：反移量（kick ）：向操舵相反一舷移动的距离0.1~0.2L （10%~25%L ）9、操纵指数：k r r T =+.（T ：追随性指数.r :r 的导数角速度<r>的加速度k:旋回性指数）阻尼力矩惯性力矩=T （T 大，惯性大，实际操舵中T 越小越好）阻尼力矩转舵力矩=k （k 大，转舵效应好，实际操舵k 越大越好）无因次的k’、T’)(')('v L T T v L k k ==（k/T 表示舵效）{{第二节航向稳定性及保向性1、船向稳定性定义：船受外力干扰，干扰消失后，不用舵的前提下，船能自动恢复直线运动①恢复到原航向平行的航向航向稳定性（方向稳定性）稳定性②彻底恢复到原航行完全相同的航向上③直线稳定航向稳定性：方形系数低，长/宽高的船航向稳定性好瘦船稳定性好船首侧面积大航行稳定性差（例如：球鼻首bulous）2、保向性概念：船首线运动受外力干扰通过用船纠正使其恢复到原航向与航迹上继续做直线运动一般来说：航向稳定性好的船保向性好3、影响保向性因素瘦船好浅吃水差船尾肥大（有钝材）好干舷高差尾倾较首倾好轻载比满载保向性好（如有风，另当别论）船速高好水深浅好逆风逆流好第三节变速性能补充1、启动性能：静止定常运动定常速度v、所需距离与排水量成正比，与v2成反比，与阻力成正比经验：满载启动距离20L轻载为满载的1/2~2/32、减速性能：停车冲程：对水速度为0通常对水移动能维持舵效的最低速度，即认为停船万吨级船2节、超大船3节，即认为停船一般货船停船冲程8~20L、超大船停船冲程20L3、制动性能：前进三后退三变螺距船CPP是FPP船紧急停船距离的60%~80%总结：排水量大停船距离大船速大停船距离大污底严重停船距离小主机功率大停船距离小顺流顺风停船距离大第四节船舶操纵性试验1、旋回试验：在直航情况下，左35°或右35°，使船旋回旋回试验的目的:测定旋回圈，评价船舶旋回性2、冲程试验冲程条件：风流小水深≥3Bd 采用投掷法测定倒车使船停下（这种试验）要求船首改变90°3、螺旋试验、逆螺旋试验该试验目的，判断船舶航向稳定性好坏逆螺旋试验：求取船舶达某一回旋角速度所需舵角4、Z 性试验该试验主要评价船舶首摇抑制性，也可测定旋回性，追随性，航向稳定性获得操纵性指数第五节IMO 要求1、①对旋回性：进距＜4.5L 旋回初径＜5L操10°舵角航向改变10°时的进距＜2.5L②对停船性：全速倒车停船距离＜15L超大船倒车停船距离＜20L③对于首摇抑制性、保向性3、Z 型试验结果：左右10°舷角第一超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜10°b 、当L/v ＞30s 时：＜20°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：[5+21（L/v ）]°第二超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜25°b 、当L/v ＞30s 时：＜40°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：＜[17.5+0.75（L/v ）]°第三章车、舵、锚、缆、拖船第一节螺旋桨（propeller ）1、关于阻力的补充摩擦阻力占到70%~80%，它与大约船速1.852的次方成正比2、吸入流与排出流①进入螺旋桨的流吸入流：范围广、流速慢、流线平行②螺旋桨排出的流排出流：范围小、流速快、水流旋转3、推力有船速关系（还与滑失有关）推力：排出流对船的反作用力船速一定，螺旋桨转速高推力大螺旋桨转速一定，船速高推力小4、滑失：螺旋桨对水实际速度与理论上能前进速度之差理论速度滑失滑失比=螺旋桨推力主要取决于其转速及滑失比。
船舶阻力习题
船舶阻力习题第一章总论1.什么是“船舶快速性”？船舶快速性研究的主要内容有哪些？2.为什么船舶快速性问题，通常分为“船舶阻力”和“船舶大力推进”两部分去研究？3.详述水面舰船阻力的共同组成，及每种阻力的成因？4.详述船舶阻力分类方法。
5.什么是船舶动力相似定律？研究船舶动力相似定律有何意义？6.在什么条件下，任一2条形如船，只要它们的re和fr成正比，则它们存有相同的总阻力系数？7.未知某远洋货轮的水线长152m，设计航速16.45kn，制作短为3.04m的船模，展开阻力试验。
分别谋满足用户粘性力、重力相近条件的船模速度（假设实船与船模的流体运动粘性系数相同）？8.某舰设计水线长l=84.4m，湿面积s=728m2，航速vs=34kn。
今用α=40的船模在重力相似条件下进行阻力试验，测得水池温度t=12℃(淡水)。
试求：1）相应的船模速度vm(m/s)?2）此时实船及船模的雷诺数各就是多少？3）若测得该相应速度时船模的兴波阻力为rwm=0.52kgf，试求该舰（在15℃海水）的兴波阻力rws？第二章粘性阻力1.实际工程中是怎样处理船舶粘性阻力的？2.试述流体流态、雷诺数、船体烫面积对摩擦阻力的影响。
3.船体表面边界层与平板边界层存有哪些相同？4.小结平板摩擦阻力系数计算公式，公式名称、表达式、参数、适用范围等。
5.试述船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响及其计算处理方法。
6.什么是污底？污底对船舶阻力有什么影响？7.减少船体摩擦阻力的有效、实用方法有哪些？8.试述粘压阻力的基本特性，及船体粘压阻力的处置方法。
9.船舶设计时从减少船体粘压阻力启程，必须特别注意哪些方面？10.试述琼斯尾流测量法确认船体粘性阻力的基本原理和方法11.某海上单桨运输船，水线长l=126m宽b=18m，吃水t=5.6m，方形系数cb=0.62，速度vs=12kn，试用各种公式计算摩擦阻力（ts=15℃,δcf=0.0004）。
船舶原理 下汇总
第一部分 阻力
三、阻力的分类
1、按产生原因分
τ ds
ds τ
FP
PF
Rr
Rf
P
S
S
cos(P; x)dS 压差阻力
cos( ; x)dS 摩擦阻力
压差差异阻所力构成Rr—的—阻船力体；水下压力沿x方向分力的 摩力擦的阻差力异所Rf—构—成船的体阻水力下；摩擦应力沿x方向分
第一部分 阻 力
舵 舭龙骨 轴包架
单桨船 4.5% 3.0%
双桨船 2.0% 2.5% 2.5%
高速客船 1.5% 2.5% 4.0%
第四节 附加阻舷角q
AX
kCX
1 2
AvA2 Sy
(N)
式中：ρA——空气密度，取1.266kg/m3；1.21
Sy——船舶水线以上正投影面积00（..68 m2）；
螺旋桨
尾轴套筒
二、主机功率的消耗
1、轴系摩擦损失及轴系传送效率
轴系摩擦损耗：PM - PD
轴系传送效率：
S
PD PM
2、船身与螺旋桨损耗及船身效率 R Vs 1 t
船身与螺旋桨损耗：R·Vs - T·Va
T Va 1
船身效率:
t T R R
Vs Va
Vs
第一部分 阻力
二、主机功率的消耗
2、当0.5<Frh<1.0,浅 水阻力明显增加;
3、当Frh=1.0,因兴波 Rt 阻力达到极大值,浅水 阻力达到峰值;
4、当Frh>1.0,浅水中 横波消失,散波减弱,
浅水阻力低于深水阻
力.
0.5 0.7
深水
深水为h
1.0
1.5
v / gh
武汉理工大学2011级船舶阻力学作业
船舶阻力学试题第一章 总论1）某海船航速)(0.100m L =，)(0.14m B =,)(0.5m T =,)(0.42003m =∇，湿面积s=5.90(m2)，V=17.0(kts)，阻力试验中所用船模缩尺比25=α，在相当速度下测得兴波阻力w R =9.8(n)，试验水温为12︒C，试求：i）船模的相当速度及排水量；ii）20︒C 海水中实船的兴波阻力w R 。
2）设825.1V R f ∝，2V R vp ∝，4V R w ∝，在某一航速下，t f R R %80=，t vp R R %10=，t w R R %10=，试计算当速度增加50％后，f R 、vp R 、w R 各占总阻力的百分比。
第二章 粘性阻力1）何谓“相当平板”？2）摩擦阻力与流态的关系如何？雷诺数对摩擦阻力的影响如何？3）船体表面纵、横向曲度对摩擦阻力影响如何？4）何谓“水力光滑”？5）何谓“粗糙度补偿系数”？为何将其称为“换算补贴”或“相关补贴”？6）何谓“普遍粗糙度”？何谓“结构粗糙度”？7）试述粘压阻力的成因与特性8）为降低粘压阻力，对船型有何要求？第三章 兴波阻力1）试从压力与能量两方面说明兴波阻力的成因。
2）兴波阻力曲线在一定傅汝德数范围内为何峰、谷迭现？3）何谓傅汝德圆圈P 理论？如何利用该理论判断船舶处于何种干扰区？4）试述减少船舶兴波阻力的措施。
5）对于破波阻力的看法及阻力分类的再认识。
6)某长江双桨客货船水线长L wl =108m，方形系数C b ＝0.594,中横剖面系数C m =0.97。
试用傅汝德圆圈P理论判别航速V＝15.2节,17.3节,20.6节时兴波阻力是否处于峰值或谷值附近。
第四章 附加阻力1）附体阻力、空气阻力主要是何种阻力成分？为什么？2）波浪中的阻力增值的主要影响因素有那些？3）何谓试航速度、服务速度、贮备功率？第五章 船模阻力试验1）船模阻力试验如何满足相似条件？2) 试述傅汝德（Froude）换算方法的本质及基本换算步骤。
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第一章 船体形状三个基准面（1）中线面（xoz 面）横剖线图（2）中站面（yoz 面）总剖线图（3） 基平面 （xoy 面）半宽水线图型线图：用来描述（绘）船体外表面的几何形状。
船体主尺度船长 L 、船宽（型宽）B 、吃水d 、吃水差t 、 t = dF – dA 、首吃水dF 、尾吃水dA 、平均吃水dM 、dM = （dF + dA ）/ 2 } 、型深 D 、干舷 F 、（F = D – d ） 主尺度比 L / B 、B / d 、D / d 、B / D 、L / D船体的三个主要剖面：设计水线面、中纵剖面、中横剖面 1.水线面系数Cw ：船舶的水线面积Aw 与船长L,型宽B 的乘积之比。
2.中横剖面系数Cm ：船舶的中横剖面积Am 与型宽B 、吃水d 二者的乘积之比值。
3.方型系数Cb ：船舶的排水体积V,与船长L,型宽B 、吃水d 三者的乘积之比值。
4. 棱形系数（纵向）Cp ：船舶排水体积V 与中横剖面积Am 、船长L 两者的乘积之比值。
5. 垂向棱形系数 Cvp ：船舶排水体积V 与水线面积Aw 、吃水d 两者的乘积之比值。
船型系数的变化区域为：∈（ 0 ，1 ] 第二章 船体计算的近似积分法 梯形法则约束条件（限制条件）：（1） 等间距 辛氏一法则通项公式 约束条件（限制条件）：（1）等间距 （2）等份数为偶数 (纵坐标数为奇数 )2m+1辛氏二法则 约束条件（限制条件）（1）等间距 （2）等份数为3 3m+1梯形法：（1）公式简明、直观、易记 ；（2）分割份数较少时和曲率变化较大时误差偏大。
辛氏法：（1）公式较复杂、计算过程多； （2）分割份数较少时和曲率变化较大时误差相对较小。
第三章 浮性船舶（浮体）的漂浮状态：（1 ）正浮（2）横倾（3）纵倾（4）纵横倾排水量：指船舶在水中所排开的同体积水的重量。
平行沉浮条件：少量装卸货物P ≤ 10 ℅D 每厘米吃水吨数： TPC = 0.01×ρ×Aw {指使船舶吃水垂向（水平）改变1厘米应在船上施加的力（或重量） }{或指使船舶吃水垂向（水平）改变1厘米时，所引起的排水量的改变量 } （1）船型系数曲线 （2）浮性曲线（3）稳性曲线 （4）邦金曲线静水力曲线图:表示船舶正浮状态时的浮性要素、初稳性要素和船型系数等与吃水的关系曲线的总称，它是由船舶设计部门绘制，供驾驶员使用的一种重要的船舶资料。
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可能对船舶引起灾害的海浪称为灾害性海浪。 是一个相对的概念。
四、船在波浪中的运动
1、船舶在波浪中的摇荡
垂荡 旋转
横摇
纵荡
纵摇
横荡
2、波浪遭遇周期 1）定义：波浪相对于运动中的船舶的周期称 为波浪遭遇周期，一般用TE表示。
四、船在波浪中的运动
2）波浪遭遇周期的计算
相对波速：
Ve cVcos
产生的纵摇摆幅比横摇的小，纵倾角一般不超过最大
波面角。
减小纵摇摆幅的措施为调整船速和(或)航向。
三、垂荡运动
1、垂荡振幅 船舶在波浪中的垂荡幅度成为垂荡振幅。一般用 垂荡位移表示。其大小与遭遇周期、船速、以及
波长与船速的比λ/L有关。
三、垂荡运动
2、减轻垂荡的措施
船舶垂荡周期的估算公式为： 船舶在规则波中的强制横摇摆幅一般用横摇角表示，近似计算公式为：
第二节 船舶摇摆幅度及影响因素
一、横摇运动 二、纵摇运动 三、垂荡运动
一、横摇运动
1、横摇摆幅 船舶在规则波中的强制横摇摆幅一般用横摇角表 示，近似计算公式为：
a0 1 (TR )2 TE
式中：a 0 ——最大波面角，；
TR——船舶横摇周期（s）； TE——波浪周期（s）。
一、横摇运动
从上式可见，船在波浪中横摇的大小，除与最大波面角有 关外，主要取决于船舶本身的固有横摇周期TR与波浪周期 的 比值。
TP CP L
式中：T ——船舶纵摇周期（S）： 当船舶的横摇周期比波浪周期大，则横摇较慢，并且与波浪不协调，船舷易与波浪撞击，甲板上上浪较多。
船舶在波浪中的垂荡幅度成为垂荡振幅。P
1000-10000t的沿海近海船4-6m; 1）调整船舶自由横摇周期
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即
0 .减0Δ1 L小 3 ，总阻力的变化情况与低速船有所不
同，存在最佳船长Lopt
6.2 船体主尺度影响
（4）船长选择须考虑因素： 总布置、阻力、操纵性、耐波性、经济性
（5）利用经验公式估算船长
巴士久宁公式 L d isp 0 .3 0 5 C V sV s 2 2 1 3
其中速度单位为kn, 排水体积单位为m3
Δ
因此增大船长(或减小 0 .01 L 3 )将使摩擦阻力增加，即
L或 者 0.0Δ 1L3SRf
6.2 船体主尺度影响
1、由L变化，讨论 （2）对Rr的影响
Δ
0 .01 L 3
的影响
L或者0.0Δ1L3
Rr
？
Q 一 定 ， L 或 者 0 .0 Δ 1 L 3 B ,T B L R p v ,R W
0.80
B大，散波波高增加；T大，横波波高增加 B/T较小的船横波影响显著。两者对兴波的影 响，反映在剩余阻力有相反影响作用。
6.2 船体主尺度影响
3、对Rt的影响 B/T 对Rt有影响， 但不大.
中低速船： 常用B/T范围内， B/T增加0.1， Rt增加0.50%~0.75%
高速船： 增加的略多些 (设计时常选用 较大的B/T)
船型变换： 仿射变化 改变线型特征
6.1 船型对阻力影响的基本概念
泰勒标准船模系列实验
6.2 船体主尺度影响
Δ
一、 排水量长度系数 0.01 L 3
Δ
1、由L变化，讨论 0.01 L 3 的影响
（1）对Rf的影响
S CS L
在参数Cm，Cp 和B/d 不变情况下，Cs 近似为常数， 因此可认为在排水量一定时， S L
Δ
0.01L 3
Rt
Δ
0 .0 1 L 3 可取大些
高速船
Δ
0.01L 3
Rt
Δ
0.01L 3
3、不同船舶的 △/(0.01L)3选取
可取小些
（1）低、中速船△/(0.01L)3取大些， 随着V增加，降低△/(0.01L)3，船型肥短
（2）高速船△/(0.01L)3比低速船小得多，船型瘦长 （3） △/(0.01L)3对Rf与Rr影响相反，存在 Lopt
6.1 船型对阻力影响的基本概念
（2）满载水线形状： 面积、平行中段长度、首尾端形状、半进角
（3）首尾形状： 首尾横剖面形状、纵剖面形状
总阻力：C t f L 3 、 B T 、 C p 、 C m 、 船 体 形 状 、 F r
三、船型对阻力影响问题的研究方法
船模系列试验：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， 在对应的装载情况下拖曳试验。
6.1 船型对阻力影响的基本概念
中速船 0.20<Fr < 0.30
Rw随V提高而增大, 既要减小Rw 又要考虑Rf 和Rpv, 办法:选择有利船型参数 — (兴波)有利干扰
船型趋于瘦削— 减小粘压 高速船 Fr>0.30
Rw成为主要成分,力求减小Rw。 办法：减小船首波系的波高—船体（前体）瘦长
明显，
Rr/Δ (N/t) Rr/Δ (N/t )
▽/(0.1L)3
▽/(0.1L)3
2 6.24 船6体主8 尺度影响1 2 3 4 5
9
Cp = 0.86
300
0.75
Cp = 0.80
7 0.75
0.70
250
0.55
0.65
5
0.70
0.60
Cp = 0.55
200
0.60
3 150
B/d = 2.25 Fr = 0.208
6.1 船型对阻力影响的基本概念
一、船型、航速与阻力性能之间的关系
1、优良船型的含义 阻力性能优良船型是对某一定速度范围和航行环境而 言的； 讨论船型对阻力的影响必须与设计船速度范围相联系 （未来将同时考虑航行环境）
2、船舶分类及其主要阻力成分（水面排水型船） 低速船 Fr < 0.20
Rw很小, Rf与Rpv 主要;所以要减小Rf 和Rpv, Rf ∝S — 减小S — 船型肥短 — 易产生旋涡—去流段
6.2 船体主尺度影响
（3）对总阻力影响
低速船： 摩擦阻力占总阻力的主要成分，可达总阻力的 70%以上。而Rr所占比例较小，因此当排水量一 定时，尽可能
L或者0.0Δ1L3 S
船型肥短，对阻力-舱容-造价均有利
6.2 船体主尺度影响
（3）对总阻力影响 高速船：
剩余阻力占总阻力的比例较大，因此随着船长增大，
6.2 船体主尺度影响
二、B/T影响
1、B/T 对 Rf 的影响 4.0 B/T=3.0附近，S最小； 3.6
1.02×S min
改变B/T对S影响不敏感；3.2
S min
B/d
B/T对Rf影响小
2.8
2.4 1.02×S min
2、B/T 对 Rr 的影响
2.0
0.40
0.50
0.60
Cb
0.70
1 100
Cp = 0.65
B/d = 2.25 Fr = 0.298
50 100 150 200 250 Δ/(0.01L)3
50
100
150
Δ/(0.01L)3
图6-4 排水量长度系数对Rr /Δ影响 (a)Fr＝0.208； (b)Fr＝0.298
6.2 船体主尺度影响
（3）对总阻力的影响
低速船
6.2 船体主尺度影响
2、由排水量变化，讨论△/(0.01L)3 的影响 L一定， △变化 （讨论单位排水量阻力变化） （1）对 Rf 影响
Rf S L 1
ΔΔ Δ Δ
Δ
0.01L3
SRf ห้องสมุดไป่ตู้
（2）对 Rr 影响
低速船： △/(0.01L)3对 Rr /Δ的影响不大
高速船：
Δ
0.01L 3
Rf
适用于Δ＝1600～42000t的各类民用船 常数C的选取：C= 23.5, 当单桨船Vs ＝11.0kn～16.5kn
C= 24.0, 当双桨船Vs ＝15.5kn～18.5kn C= 26.0, Vs>20kn
艾亚公式 L b p 3 .3 4 4 1 0 .2 2 5 F r 1 3
其中排水量单位为吨 适用于Lbp = 120～140m的商船
高速船波浪长度大—首波在船尾难以实现有 利干扰
6.1 船型对阻力影响的基本概念
二、确定影响阻力的船型参数
1、主尺度比：L/B、B/T
2、船形系数： Cb、 Cp、 Cm、 L3
CpCb/Cm
L 3 CpLA3mLCpC Lm 2BTCpCm
L2B B T
6个参数—4个独立参数
3、船体形状
（1）横剖面面积曲线形状： xc 、Lp、首尾端形状