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中國船舶知識:船舶阻力

2015/04/23


       船舶阻力是研究船舶航行時所受阻力、船體線型設計及其試驗的一門學科。流體作用于船體上,與船舶運動方向相反,阻止船舶運動的力。船舶運動過程中,流體作用于船體上,阻止其運動的力。

       船舶航行時所受到的流體對航行的抵抗力是由流體(水和空氣)對船體的作用合力投影于下與航行方向相反方向上的分量。按不同的分類方法,可劃分為多種成分,如摩擦阻力、壓阻力、附體阻力、空氣阻力、破波阻力、粘性阻力、粘壓阻力、剩余阻力以及波型阻力等。

       船舶阻力包括水阻力和空氣阻力。由于水的密度比空氣大800多倍,所以船舶在海上航行時,主要考慮船體水阻力。船體水阻力分為摩擦阻力、渦流阻力(形狀阻力)和興波阻力三個部分,它們的總和就是船體的總的水阻力:

        1、摩擦阻力是由水粘性引起,船在水中運動時,總有一層水粘附在船體表面,并跟著船體一起運動。船舶運動帶動水分子運動所消耗的能量,即為船舶克服摩擦阻力所消耗的能量。摩擦阻力的大小與船體浸水表面積、船體表面滑度、航速高低有關。因此,船舶定期進塢清除污底, 是減少摩擦阻力的重要措施。

       2、船體運動時除產生摩擦阻力之外,還同時產生渦流阻力,當船體向前運動時,產生一相對水流,由于水具有粘性,靠近船體表面處的相對水流速度就小,到達船尾時,斷面擴大,流速很快下降,可達到零或者倒流,就造成船尾部的渦流運動,使船尾壓力下降,對船舶就形成一個壓力差阻力,就叫渦流阻力,或叫形狀阻力。在船體彎曲度較大部分就容易產生渦流,尾部橫剖面作急劇收縮的船舶所引起的渦流阻力較為嚴重,而流線型船體就不產生渦流阻力或只產生極小的渦流阻力。因此,改善水下船體的線型,對船舶快速性影響很大。

       3、興波阻力是由于船舶航行中掀起的船行波,產生與船舶前進方向相反的阻力。船行波分船首波和船尾波,在船行波傳播中,如果船首波與船尾波在船尾處互相迭加,興波阻力就大;如果船首波和船尾波在船尾處互相抵消,興波阻力就小。所以興波阻力的大小主要與航速和船長有關。航速越快,興波阻力越大,在一定的設計航速下,適當選擇船長,可以減少興波阻力。遠洋船多采用球鼻船首型,就是為了調整船長,以達到減少興波阻力的目的。

       當船舶在水面上航行時,船體處于空氣和水兩種流體介質中運動,必然通受空氣和水對船體的阻力。為研究方便起見,船體總阻力按流體種類分成空氣阻力和水阻力。


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