船舶快速性 - 正文 船舶快速性是船舶航海性能中的一項(xiàng)重要內(nèi)容,也是船舶的一個(gè)重要性能指標(biāo),是指船舶在主機(jī)輸出功率一定的條件下,,盡量提高船速的能力.通常是指船舶航行速度的快慢, 船舶航速高, 船舶快速性好; 航速慢, 快速性不好. 船舶快速性包含節(jié)能和速度兩層意義,,船舶快速性取決于兩個(gè)因素:船舶前進(jìn)時(shí)受到的阻力和船舶推進(jìn)裝置的效率。所以提高船舶快速性也應(yīng)從這兩方面入手,,即盡量提高推進(jìn)器的推力和減小船舶航行的阻力?! 榱颂岣叽翱焖傩跃鸵Х桨儆?jì)地減小船舶航行的阻力,這就需要研究船舶航行時(shí)的阻力 .船舶航行時(shí),,船體的水線下部分浸入水中,其余部分則處在空氣中,。因此,船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)受的總阻力包括水阻力和空氣阻力,。由于水的密度遠(yuǎn)大于空氣的密度,,因此水阻力是主要阻力。水阻力按產(chǎn)生的原因,,可分為粘性阻力和興波阻力?! ≌承宰枇? 由于水的粘性作用引起的阻力,,包括摩擦阻力和旋渦阻力,。摩擦阻力產(chǎn)生于水對(duì)于船體表面的粘附作用,在船舶總阻力中所占比重最大,。摩擦阻力對(duì)低速船可占總阻力的80%;對(duì)高速船也要占50%左右,。減小摩擦阻力的途徑是縮短船長、減小浸水表面積和提高船體的表面光潔度,。旋渦阻力又稱形狀阻力或粘性壓差阻力,,它是水流經(jīng)船體表面時(shí)因粘性引起首尾的壓力差而形成的,其值同船體尤其是船體尾部的形狀有關(guān),。如尾部線型過于豐滿,,就容易產(chǎn)生旋渦,增加旋渦阻力,。減小旋渦阻力的途徑是加大船舶長寬比和采用流線形船體,。 興波阻力 是船舶航行時(shí)興起的重力波引起的阻力,,對(duì)高速船特別重要,,其大小取決于船的航速及長度,。它們的關(guān)系可用弗勞德數(shù)Fr表示: 式中v為航速(米/秒),;g為重力加速度(米/秒),;L為船長(米)。如果Fr大于0.35,,興波阻力即超過摩擦阻力而居主要地位,,但一般運(yùn)輸船舶的弗勞德數(shù)都在0.35以下。減小興波阻力的主要途徑是改進(jìn)船型及改變航行方式,。通過系列船模試驗(yàn)研究,,現(xiàn)在可以得到興波阻力較小的船型及合理的船舶主尺度比和船型系數(shù)。船舶航行時(shí)興起的波浪一般有首波和尾波二個(gè)波系,。如果船型選擇適當(dāng),,可以使二個(gè)波系產(chǎn)生有利干擾,而使興波阻力減少,,如在船首設(shè)一球鼻也可產(chǎn)生附加波系,;使波的干擾有利興波阻力減小。船舶若能脫離水面騰空航行或潛水航行,,則可避免波浪的產(chǎn)生及不產(chǎn)生興波阻力,。 船舶的推進(jìn)效率 為了使船舶能以一定的速度向前行進(jìn),,必須有一個(gè)與阻力大小相等,、方向相反的推力。這個(gè)推力通常是依靠推進(jìn)器推水向后而產(chǎn)生的,。最常見的推進(jìn)器是裝在船尾部水下的螺旋槳,。由于螺旋槳工作時(shí)會(huì)使一部分水流產(chǎn)生向后和旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng),因而要耗去一部分功率,,使螺旋槳的效率在理論上不可能接近1,同時(shí)由于螺旋槳是在船尾復(fù)雜的流場(chǎng)中工作,,受到不均勻水流的影響,使效率更低,。螺旋槳高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),,槳葉上水流壓力下降,當(dāng)下降到水的汽化壓力時(shí),,水就變成汽,,形成氣泡,效率進(jìn)一步下降,使推進(jìn)效率很低,。因此,對(duì)船舶推進(jìn)的研究很為迫切,。既要對(duì)螺旋槳本身的工作情況進(jìn)行理論探討和科學(xué)實(shí)驗(yàn),又要分析螺旋槳在船尾水流中的具體工作條件,,研究船體對(duì)螺旋槳的影響,,這樣才能設(shè)計(jì)出接近于理想的螺旋槳,使船舶獲得盡可能高的推進(jìn)效率,?! 】焖傩粤己玫拇?,除應(yīng)具有優(yōu)秀的船型使航行時(shí)產(chǎn)生的阻力最小以外,還必須具有良好的推進(jìn)性能,,使主機(jī)的功率得到充分利用,。研究船舶快速性的方法有理論分析、船模試驗(yàn)和實(shí)船測(cè)試等三種,。其中船模試驗(yàn)仍是目前獲得船舶快速性資料的主要手段,。
|