有关于船舶快速性的论文吗?

船舶快速性-文本

船舶的快速性是船舶航行性能的重要内容,也是船舶的一项重要性能指标。是指船舶在主机输出功率一定的情况下,尽可能提高船速的能力。速度慢,快速性不好。船舶的快速性包含两层含义:节能和快速,而船舶的快速性取决于两个因素:船舶前进时的阻力和船舶推进装置的效率。所以,提高船舶的快速性,也要从这两个方面入手,即尽可能提高螺旋桨的推力,减少船舶航行的阻力。

为了提高船舶的快速性,需要千方百计减小船舶的航行阻力,这就需要研究船舶的航行阻力。船航行时,船体的水下部分浸在水中,其余部分在空中。因此,船舶在运动中的总阻力包括水阻力和空气阻力。因为水的密度远大于空气的密度,所以水的阻力是主要阻力。水阻力按成因可分为粘性阻力和兴波阻力。

粘性阻力由水的粘性引起的阻力,包括摩擦阻力和涡流阻力。摩擦阻力来自于水对船体表面的附着,在船舶总阻力中所占比例最大。对于低速船舶,摩擦阻力可占总阻力的80%;对于高速船,也占50%左右。减少摩擦阻力的方法是缩短船长,减少淹没表面积,提高船体表面光洁度。旋涡阻力又称形状阻力或粘性压力阻力,是水在船体表面流动时,由粘性引起的首尾压差而形成的,其数值与船体的形状有关,尤其与船体的船尾有关。如果尾线太满,容易产生涡流,增加涡流阻力。减小涡阻的途径是增加船舶的长宽比和采用流线型船体。

兴波阻力是船舶航行时重力波产生的阻力,对于高速船舶尤为重要。它的大小取决于船的速度和长度。它们的关系可以用弗劳德数Fr来表示:

其中v是速度(米/秒);g是重力加速度(米/秒);l是队长(m)。如果Fr大于0.35,兴波阻力大于摩擦阻力,但一般运输船的弗劳德数在0.35以下。减小兴波阻力的主要途径是改进船型和改变航行方式。通过一系列船模试验,我们现在可以得到兴波阻力小、主尺度比和形状系数合理的船型。船航行时产生的波浪一般有两个波系:首波和尾波。如果船型选择得当,两个波系可以产生有利的干扰,减小兴波阻力。例如,如果在船首设置球鼻,也可以产生额外的波浪系统。因此波浪的干涉有利于减小兴波阻力。如果船能在空中航行或潜出水面,就能避免波浪的产生,不产生兴波阻力。

船舶的推进效率为了使船舶以一定的速度前进,必须有一个与阻力相等、方向相反的推力。这种推力通常是由螺旋桨将水向后推产生的。最常见的螺旋桨是安装在船尾水下的螺旋桨。螺旋桨工作时会使一部分水流向后运动并旋转,所以会消耗一部分功率,这就使得螺旋桨的效率理论上不可能接近1。同时,由于螺旋桨工作在船尾复杂的流场,受到水流不均匀的影响,使得效率更低。螺旋桨高速运转时,叶片上的水流压力下降,下降到水的汽化压力时,水变成蒸汽,形成气泡,进一步降低效率,使推进效率非常低。因此,研究船舶推进系统迫在眉睫。需要对螺旋桨本身的工况进行理论探讨和科学实验,分析螺旋桨在船尾水流中的具体工况,研究船体对螺旋桨的影响,从而设计出接近理想的螺旋桨,使船舶尽可能获得最高的推进效率。

一艘快速性好的船,不仅要有优良的船型以使航行时的阻力最小化,还要有良好的推进性能以充分利用主机的功率。研究船舶快速性有三种方法:理论分析、船模试验和实船试验。其中,船模试验仍是目前获取船舶快速性数据的主要手段。