Fr=0.3~1.2 • 瑞典SSPA高速小型排水艇，范围可达
Fr=1.3
方尾型船的水动力特点
• 在低速时，弗劳德系数小于0.45时，方尾船尾部 水流不能迅速脱离船体，会在船的尾部形成大量 漩涡。
方尾型船的水动力特点
• 当弗劳德系数大于0.45时，船尾部水流具有 足够动力克服粘性的影响，而脱离船体， 这种现象称为“水流突离现象”
船舶系数 对耐波性的影响
• 斯簧船舶试验结论：
•
1.船型系数对耐波性能的影响由
C W
Cb CVP
• 联系起来，显然采取较小的垂向棱形系数和较大
的方形系数可以获得较大水线面积系数，这有利
于增加船的摇荡阻尼，减小运动幅度。
• 2.B/d对运动的影响，处在较高速时，一般较弱。
• 3.实验表明，波浪中总功率的变化与在静水中的 变化趋势基本一致。
1.方形系数Cb 莫尔给出了水线面与方形系数间的关系：CW C 0.75Cb 并且由上面三式也可知，Cb对纵摇、升沉、功率都成正相关性。 2.斯簧在排水量不变的前提下，通过船模试验，研究Cb、L/B和L/d对 运动和加速度的影响。同样得出了与莫尔相同的结论，L/B对运动和加速度
影响不显著，L/d与一定范围内的Cb的增大会使纵摇和升沉运动改善。
船体棱形系数
船体棱形系数:C P
AM L
棱形系数反映船体水下形状尖瘦成度或排水容积相对船中的集
中与分散分布情况。
C 越大，则船体的排水容积越均匀，船首、尾也相对较丰满 P
船体修长度
船体修长度：
L
1
3
1 3
L 1 3
1.00083
L 1
3
也称“排水体积长
t m3
改善排水型单体船 航速与耐波性的措施
• 1.增大船长，提高修长度 • 2.增大船底部横向斜升角。向深V型发展 • 3.船的排水容积和质量分布后移，形成尖劈
型船体 • 4.适当增大首部干舷，改善适航性
2.高速方尾排水型船的阻力性能 及预报方法
• 高速排水型船的基本特征：方尾和圆舭 • 船型包括： • 苏联高速小型排水艇系列，Fr=0.45~0.7 • 英国高速圆舭NPL系列，试验范围
高性能船舶原理与设计
第3章 高性能排水型单体船
影响高速排水型船舶性能的主要因素
1.阻力性能——快速性 2.耐波性能——舒适性
阻力性能与船型系数
• 高速排水型船舶大多处于过渡航态，
• 即 1 Fr 3
• 船体受到的阻力主要为兴波作用，所 以主要考虑影响兴波阻力的两个系数：
• 1.船体棱形系数 • 2.船体修长度
Ct 0 : 方尾图谱基准船型的总阻力系数
C
f
：方尾图谱基准船型相当平板间的摩擦阻力系数
0
Cr
为船长弗劳德数F 、棱形系数C
0
r
P和修长系数
L 1 3
函数表达式，Cr 0
f
F r
,
C P
,
可以通过查表求得。
基准船型的剩余阻力图谱
对应F r
0.3 ~
0.7不同的弗劳德数，剩余阻力图谱共9幅。
每幅都包含范围在C P
另一种修长度表示方法：
“排水量长度系数”
0.01L 3
二者关系为：
0.01L 3
1.025
0.01 3
排水体积长度系数
排水体积长度系数：
L
1
3
1 Cb
L B
L 1 3
d
•由上式可知，排水体积长度系数，综合了宽吃水比、长宽比
和方形系数Cb
LBd
• 高速排水型船舶，通常为轻型船，受横摇和缓性要求， B/d在2.5~3.5；L/B在6.5~10，受耐波性和快速性限制， 方形系数在0.42~0.52.因此，由上式可知，
苏联《方尾图谱》
方尾图谱基准船型的主要参数： 宽吃水比B/d=3, 尾板处的水线相对宽度b/B=0.6
尾封板底部横向斜升角 9，修长系数
《方尾图谱》的基准船型的 剩余阻力计算
为方便起见，我们通常用无因次阻力系数来计算：
C= R
1 2V 2S R :阻力 ：水密度
V:航速
S:船体湿表积
其中剩余阻力Cr 0 Ct 0 C f 0
莫尔的回归分析模型
1.纵摇角有义值：
（2
）
a
1 3
A0
A1CW
A2Cb
A3
L B
A4
L T
A5 LCB
A6
RYY L
A7
0.552v L
A8
0.552v L
2
o
2.升沉有义值：
（2Z
）
a
1 3
A0 A1CW 0.3084 A5 LCB A6
A2Cb A3
RYY L
A7
CVPF：舯前垂向棱形系数
CVPA：舯后垂向棱形系数
CVP
AW d
, 表排水体积沿船长的垂向分布
CW
AW , 表船体水平剖面的肥瘦程度，与快速性、稳性有关 LB
船舶尺度及船型参数 对耐波性的影响
• 1970年莫尔通过船模自航试验，在多元回 归分析的基础上，建立纵摇角、升沉有义 值和功率增加与船舶主尺度、航速间的关 系。
方尾型船的水动力特点
• 方形船尾部发生水流突离时，尾板后不会 在出现漩涡，而是在船侧和船底水流在船 后某处交汇，形成鸡尾状的水丘。
方尾型船的水动力特点
• “虚长度”概念 • 尾板后水流空穴长度△L称为“虚长度” • 作用： • 增加了船体长度，使船体修长系数加大，
从而降低了兴波作用，快速性得到提高。
• 高速排水型船舶排水体积长度系数为6.3~8.8
耐波性能与主要船型参数
耐波性最优化模型：
R
8.422 45.104CWF
10.078CWA
378.465
d L
1.273 C L
23.501CVPF 15.875CVPA
CWF ——舯前水线面面积系数
CWA ——舯后水线面面积系数
C:龙骨截止点至首垂线的距离
方尾特征船型的相关参数
• 尾板宽度b/B，船尾部宽度与船宽的比值。 • 尾封板底部的横向斜升角 •
b / B值减小，增大，有利于克服低速时的粘压阻力。反之， 当b/B接近于1时，L相对增长，有利于降低高速时的兴波阻力。 从方尾图谱中可以看到，当船达到一定速度后，L会接近某一 个固定值，这就对我们确定b / B和的大小非常有利。
L B v L
A4
L T
1
m
3.功率增加的平均值
PW K
31
L2
A0
0.7458
A1 Cb
0.55
A2
L B
A3
L T
A4
LCB
KW
A5
RYY L
A6
A7
L T
A8
0.552v L
式中A 0
~
A8为系数，由BTTP(英船模试验池委员会)的波谱计算表查得。
船舶系数 对耐波性的影响