《船舶实用浅水阻力计算及发展前景》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶实用浅水阻力计算及发展前景（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、? ? !一一# 主题词%船舶阻力浅水效应浅水阻力船舶实用浅水阻力计算及发展前景钱徐涛提要本文论述了现 有实用浅水阻力计算方法的基本思路及存在的问题。分析 了各国试航规程中无浅水影响的最小水深及浅水影响的失速计算卜一 8:图指出,该假定过于简化,忽略 了波高影响,在 很多情 况下给出 了不满意的结果。事实 上,当浅水阻力曲线开始迅速上升时,该假定已不适 用了。助(? !峪于 析了六艘实船在四个不同水深测 速 区的速度 损失,适 当修改 了许立汀 的波浪滞后假定。印, , 0分析了二 艘实船在深浅水中试航结果及英国 4 艘船的试航结果,提出了 回流影响 的计算式及按四个不 同速度范围计算波浪滞后
2、的速度 损 失。经这 些修改,从计算结 果与模型试验比较看,尚未获 得较满意的结果。周熊等分析了三艘实船与模型的试验结果,认为在实用速 度范围 内,按许立 汀方 法计算还 是可以的。龚伟民等0分析了六种不同船型23!一#,刀2=一5 !,。一# 5 53# ,/的深浅水模型 阻力曲线,提供了浅水阻力增量相同速度时浅水与深水阻力 之比/与12=、水深 博氏数外的关系曲线 图,依此作为估算浅水阻力曲线之 用。孙伟均0 分析了军舰深浅水模型阻力曲线,处理方法与困相近,但摩擦阻力与剩余阻力的 浅水影 响分开计算。董祖舜等川对高速 圆 砒艇进行=艘船模试验2一适用范围有限。浅水阻力增量对于揭 示浅水阻力
3、变化规律是一个很好的参数,物理概念也极明确,但作为浅水阻力 曲线的计算,却存在着严重的尺度影响,即模型与实船不等。为此,对以前所有的浅水阻力曲线5 4条/应用 三因次方法重新分析整理,并应用 回归分析方法建立了相应的浅水阻 力计算方法。它指出,船型要素对浅 水阻力影响的重要性依 次为2刀、2=及(。该方法避免了复杂的波浪滞后假定、尺 度影响及计算浅水阻力曲线带来的误差。它一发表,就引起了国内外的重视,时隔半年,收到 了 美国 8、大学 ,助, 博士表示热烈祝贺和进行学术交流的来信;被日本和英国的造船文摘录用。由此看来,根据大量的模型试验资料,应用回归分析方法建立浅水阻力直接计算的方法,是解决浅
4、水阻力计算的较好途径。加 8 等”也采用了该途径。7采用三因次的助:一= 恻,方法将模型 浅水阻力换算至实船。经池壁影响修正 及三因次换算后的结果与实船试航相比,获得 了满意的结 果。在浅水中,虽然完整的阻力 系列试验还没有,但分别变 化2、2=及(,者仍有一些。此外,还有一些较大规模的试 验,这些对于研究浅水阻力均有较大参考价值,为此也作些报导。7 , 4 ? 0!进行了 艘船模的试验,船型变化为,当2 =3,。一#当23当乙2一第二组2一第三组23反 之功率过 小,若略微增加,航速可较大提高,即尚未充分发挥作用。钱徐涛0 ! 5综合了0 #、!4及! 的研究成果,将上述四参数有机组合,完成
5、 了船舶与限制航道最佳配合研究。在!5结尾处,国际水池 会议浅水方面 主要负责人该文被 届竹会议 作了报导。文献!幻以现有机动驳为对象,应用!5进行分析计算,在航道、主机功率及航速相同条件下,高长宽比机动驳比现有者,载货量可提高 #3王# # ,水越浅,航道越窄,效果越 显著。计算精度如江苏船舶第十卷第二期!何还有待于进一步证实,但其趋势与西欧内河的标准船型是一致的;国内部分旧船接长及模型试验资料也证实了这一点。应 用高长宽比船型淘汰一列式拖带及现有机 动驳,可作为目前内河运输方式技术改造 的方向。最近浙江省嘉兴市航运总公司研制成挠性顶推船队,大大提高了船队过弯 曲航道的能力。船队的操纵性在采
6、用高效舵之 后也有了适当的解决。为此,希望内河航运界各级领导和科研单位高度重视,采取切实有效措施,尽快实现内河运输现代化。这是我 国内河航运目前真正 的攻关项目,振兴内河航运的核 心。!船舶受到浅水影响 的性能计算一艘新船能否达 到设计航速,一般通过试航验证。试航总是在一定水深下进行的,那么是 否有浅水影响若有,航速损失有多少就成了讨论的中心。该间题,实质上就是大12=的浅水对阻力计算及推进性能的影响。各国对此进行了一定的试验研究,制订了各自的实船试航规程,现简略叙述 于下。无浅水影响的最小水深% 一 届= = (公式%1!丫2丽1第二项为兴波,就是许立 汀的波浪滞后假定,不够完善。该式由8
7、(? 0 ? 统计了资料而得。由上可见,各国试航规程不够成熟。主 要表现于%未考虑船型要素的影响;不 同船速未能统一考虑,彼此相差 很大;失速分析不够完善。因而不少学者继续进行试验研究和计算分析。!若对某外也给出了首尾下沉曲线,对驾驶人员的使用是 很方便的。周熊等0 4 分析浅水失速时,假定螺旋桨转速不变,探讨了船速与推进 器收到功率之间的关 系。文献朽由于分析了浅水阻力变化规律,不难求得每艘船不同大12=时 的阻力曲线族,取若干等阻力线可求得由深水到某12=浅水时的速度损失 及某12=浅水 到深水的速度增量,用回 归分析,便求得以 深、2、 2=及(,为函数的速度损失计算公式及以介浅、2、2
8、=及,为函数的速度增量计算公式。文献4在计算无浅水影响的最小水深及浅水速度影响时,考虑了船型系数的影响及船速的变化,弥补了现有各国试航规程的不足,前进 了一步。4船舶在坡降浅滩上的阻力估算钱徐涛0 4 5运用水力学中均匀流动原理,模似船舶在坡降浅滩上的水动力特性,槽底适当加糙,使水面平行于槽底。共模拟 了个坡降 #宽度、水深相同池底 同样加糙的静水动船模试验;一般的深浅水 阻力试验。经分析研究得% /坡降分力是存在的,它意味着船舶克服位能提高所消耗的功。 /槽底光滑水面平稳的流水定船模的阻力曲线、船舶兴波及浮态,与等宽度等水深的静水动船模的试验相比,只要流速取得适当,二者是一致的,即基本上符合
9、相对性原理。! /在坡降浅滩上,尽管二者的试验条件符合相对性原理,但二者的阻力曲线、船舶兴波及浮态无法比拟,不符合相对性原理。尤其在临界速度附近,船舶在坡降浅滩上的水阻力,只有静水阻力的4 #3 #,基本上无船型波及严重 尾下 沉,即消失 了浅水中特有的临界现象,此 现象模型 和 实船的观察是一致的。产生该现象主 要是由于水流经粗糙的底部,产生了相当大的水面波动,严重干扰了船型波的传播所致。4 /通过试验资料的分析,获得了船舶在坡降浅滩上阻力估算曲线图及在此航道中宽度对阻力影响的修正值。江苏船舶第十卷 第二期今后研究方向%船舶在浅水中运动,遇到最大障碍就是临界现象,但在坡降浅滩上该现象自然消失
10、。因此,应该深入分析研究产生的机理,采取有效措施模拟,希望推迟或 消失 临界现象。一旦 实现,对 内河船舶的运输事业的发展将起重要作用。结论 /目前实用浅水阻力计算方法,大多采用深水转换成浅水。转换不外乎通过速度平移和阻力修正,前者常有过于简化的波浪滞后假定,后者有尺度影响。转换中未考虑船型 要素的影响。浅水阻力系列图谱相当繁复。因此,根据大量模型试验资料,采用统计分析,建立直接计算是解决问题的较好途径。 /通过相同水深不同宽度阻力曲线的相关关系,获得梯形及矩形断面航道的阻力计算。将不同状态的浅水阻力计算进行有机组合,获得船舶主尺度、航道参数、主机功率及设计航速进行最佳配合的分析计算,有利干提
11、高船舶营运经济性。经计算得,在浅水狭道中采用高长宽比船型 在阻 力性能上具有很大优越性。 !/现有各国试航规程无浅水影响的最小水深及浅水影响失速计算均很不完善,不同船型及航速未能统一考虑,文献4 分析了浅水阻力变化规律,能避免上述缺陷,前进了一 步。4 /由模拟船舶在坡降浅滩上的模型试验,获得 了阻力估算曲线图。水流经粗糙的河底,水面产生了相当大的波动,严重干扰了船型波的传播,消失 了船在浅水 中的临界 现象。 /今后研究方向%若条件允许,应进行较系统的矩形断面航道的试验研究;单船在梯形 断 面航道中的试验研究;一般的浅水阻力试验资料应进一步收集及分析整理;海船船型 应进行较系统的浅水影响的试
12、验研究;进一步分析船舶在坡降浅滩上消失临界现象的机理,采取有效模拟,希望能 达到推迟或消失浅水临界现象。本文编写过程中,林宗熊研究员给于 很大支持和帮助,在此深表感谢。符号表1一一航道水深少一一船之吃水船之型宽 一船之水线长几一一方形系数7,一船舶中剖面的浸水面积犷一航速外 二翎:=”吻认?)8一 8, &?&6二 汉&4,两&!& &! !人 ,朋&人&%内河船舶主尺度对水阻力的影响,造船译丛& 年& &0 4多, , 8 ,二冷&%?、, 8,宜? (),? ) ?的9+一翻)+伪, 8 8 ()翻望沈宝+ , ,一耐让腼? 州,+劝 吧鱿)+. ?亩妇 , 泌),一卯 ,& 5,卜 记,
13、一?“扮,1二,) 8&%泪 , 8 ?一, ).。宜。,已 咬躬) +、浏&二+ (8一8 ()侧沼 &义卜+瓜介 /几, + ()&,? 8,?88%卿+, , 8知以哪,+ ,)。玩 沈氏:,)8, 内,) ?, 8( ?)+娜,? , 8讨,)%&88沁 )& ?8脚& 倪& ! & = 8,+七 )+,、+ + ,%伴+, 8一 ,娜,+、? ,)。知一 块:,)8,卯,),宜?,8?城体&? 8五 ,)?兄&嘛8赶)&?8因、卜 53 , 4 5亚沉比? &?&,+ ,?&,%伴 +, 8,娜8 ) 8 +8+佣,)8, +汉 8即+.、卜+娜?)8一8,?8 。)8。+ ?&? (记,+8 , ()+( 8 (,+ ?,+ 8 脚亩?)+声&6 8,#&二 男+ &?&%伪 8, 趁8, ? 城撰毛肋# 亏?)8毛 毛。8,8 =) .)8 ,、,一& ,)68 ,知, 8盆+8 7里旧幼8+ 8 娜,+朋. , 瑞& &/! #1一,9&%孟日? ()+曰 8 )8议: +8宜 、,8 , + ? (卜+ , ()罗沈+?:让 记成 8 , 姆招廿川戈份9日,屺&18? 8,#&? 8址罗., ,& !川比&1二&,%曰 8) , 反)加& + ()+ 8), ?8 8 ,18 ? 8&!&? 8),
