长宽比对滑行艇阻力的影响_邵世明

　第33卷第3期　1999年3月

上海交通大学学报

JO U RN AL O F S HAN GHA I JIAO TO N G U N IV E RSIT Y

Vol.33No.3　M ar.1999　

收稿日期:1998-03-23作者简介:邵世明(1936～),男,教授.

文章编号:1006-2467(1999)03-0374-03

长宽比对滑行艇阻力的影响

邵世明,　王文富,　陈　龙

(上海交通大学船舶与海洋工程学院,上海200030)

摘　要:长宽比L P /B P X 是影响滑行艇静水阻力的重要参数.根据斜升角为12.5°的DTM B -62滑行艇系列阻力试验结果,分析了长宽比对阻力的影响.这种影响除与体积付汝德数F Δ密切相关外,还与其他参数,诸如静浮时的排水量及重心纵向位置等有关.同时给出了根据62系列资料所得的最佳长宽比曲线.这些图谱可供实际滑行艇设计应用,并可望获得良好的阻力性能.

关键词:滑行艇;长宽比;静水阻力

中图分类号:U 661.311 文献标识码:A

Influence of Length -Beam Ratio on Resistance for Planing Hulls

S H AO Shi -ming ,　W A N G Wen -fu ,　C H EN Long

Scho ol o f Nav al Architecture &Ocean Engrg .,Shanghai Jiao to ng Univ .,Sha nghai 200030,China Abstract :To offer the basis fo r the selection in the desig n of planing hulls,based o n resistance tests of a

series o f pla ning hull fo rms w ith 12.5

°deadrise ang le (the DTM B series 62)the influence of leng th -beam ra tio on resistance of planing hull fo rms w as analy zed.The leng th-beam ratio L P /B P X is an im po rtant pa-ram eter affecting the calm wa ter resistance of planing hulls .The effects depend on the vo lum e Fro ude number F Δas w ell as the o ther parameters,such as the displacement at rest a nd longitudinal center of g rav ity loca tion .The optimal curv es of leng th -beam ratio o btained from the data of series 62were giv en .Those charts could be used to get satisfacto ry perfo rmance for the desig n o f actual pla ning hulls.Key words :pla ning hulls;leng th-beam ra tio;calm w ater resistance

DTM B -62系列[1]属于深V 型滑行艇,由于采用后体完全相同的斜升角(U =12.5°),可以大大减少艇体在高速滑行过程中的水流扭转,有利于减少能量损耗,故其阻力性能优于传统的辐射型艇

[2]

.

Clement 等[1]

在DTM B-62系列资料中,选取了三个主要参数:长宽比L P /B PX 、载荷系数A P /Δ3/2

　及重心纵向位置LCG,制作了五条船模,在不同参数组合下,进行了静水阻力系列试验.本文根据这些试验资料着重分析长宽比对滑行艇阻力的影响,并为实际设计提供选择最佳长宽比的依据.

1　长宽比是影响滑行艇阻力的重要参数

对滑行艇来说,长宽比是重要的艇型参数.滑行

艇的长宽比不但与使用性密切相关,而且对阻力性能、耐波性[3]及其他性能都有很大的影响.因此

Clem ent 在62系列试验中,将L P /B PX 作为主要影响参数.取不同L P /B PX 的五条船模作为系列试验研究的基础,L P 为滑行艇的折角线投影长度,B P X 是折角线的最大宽度.但是应该指出的是:62系列资料中,长宽比对阻力的影响作用没有作更多的分析,特别是最终给出的阻力估算图谱中没有直接用长宽比作参数,更没有为设计提供有效的选择依据.但是,这些资料对深入分析L P /B PX 对阻力的影响是十分有用的.

1.1　长宽比对滑行艇阻力的影响

图1是某实艇取相同参数,但设计成不同L P /B PX 时由试验数据换算所得的阻力曲线.图中同时给出了按Clement 在文献[1]中的图谱所估算得的阻力值.显见,L P /B PX 对阻力影响相当明显,按

图1　不同长宽比艇的阻力曲线

Fig.1　Resista nce curv es fo r v arious leng th-beam r atio

Clement图谱估算结果似乎是五种长宽比情况的平均值.

图2是载荷系数A P/Δ3/2　为常数时,不同体积

付汝德数FΔ情况下的L P/B PX对单位排水量总阻力的影响曲线,即R ts/Δs-L P/B PX曲线.这里A P是艇底滑行面的投影面积,Δ和Δs分别为滑行艇的排水体积和排水量.

由图2可知,L P/B PX对阻力影响是明显的,而且这种影响作用还随FΔ而异.比较所有的系列试验资料,按不同FΔ大致都可以分为三种情况:

(1)较低速度.FΔ= 1.0～ 2.0时,阻力值随L P/B PX的增大而显著下降;

(2)较高速度.2.0

(3)很高速度.FΔ> 3.0时,L P/B P X对阻力影响将发生根本的变化.主要表现在:一味增大L P/B PX则其相应的R ts/Δs值反而增大,说明过大的L P/B P X对滑行艇来说不可取.这不但与常规船,而且与高速排水艇(即过渡型快艇)亦有根本的区别.同时还存在着载荷系数A p/Δ3/2

　对阻力的影响作用.由图2可见,在FΔ= 3.5附近,对应不同A P/Δ3/2

　值时的阻力值之间相差不明显,而当FΔ> 4.0以后,较大的A p/Δ3/2

　值反而导致R ts/Δs值变大.

1.2　长宽比对阻力影响的分析

长宽比对排水型船(包括高速排水型艇)的阻力影响极为重要.对滑行艇而言,长宽比不但是重要的影响参数,而且其对静水阻力的影响作用与航速密切相关.这是由滑行艇本身的流体动力特性所决定

图2　不同长宽比对应的单位排水量总阻力Fig.2　T o ta l resistance/disp.ra tio v er sus leng th/beam 的.

(1)在较低速度时,当航速处于FΔ= 1.0～ 2.0时,实际上处于排水航行阶段,其流体动力特性与高速排水艇完全相同,因此,艇体长宽比对阻力影响十分显著.当L P/B PX增大时,使剩余阻力,特别是其中兴波阻力成分明显减小,因此R ts/Δs显著下降.

(2)在较高速度,如航速接FΔ= 2.5～ 3.0时,实际上是艇体处于过渡“起滑”或开始滑行的情况.由于此时艇体所受到的水动力升力已占艇体所受支持力的较大成分,相对来说静浮力作用渐趋于较小地位.因而通过增加艇体长宽比来减小艇体阻力中的兴波阻力的收效将并不十分明显.故继续增大长宽比,其阻力值的减小趋于缓慢,甚至不会减小.

(3)在很高速度,如航速超过FΔ=3.0时,因为此时艇底水动压力很大,艇体被抬出水面,处于“滑水前进”的状态,其阻力性能的优劣完全取决于水动力升力的大小.因此如果取适当小的L P/B PX值,则相当于增大了艇底滑行面的展弦比,因此升力作用大.另一方面,艇体取较大的L P/B P X值,其相应的摩擦阻力亦较大,因为即使在全滑行时,艇体的摩擦阻力在总阻力中仍占有相当部分.由于这两方面的原因,以及高速滑行艇的飞溅作用,故速度极高的滑行艇,其L P/B PX宜取适当小的值,以便能确保其良好的阻力性能.

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