[科普中國]-橫剖線

橫剖線形狀

橫剖線包括中橫剖線（或最大橫剖線）、首部橫剖線和尾部橫剖線。

中橫剖線(或最大橫剖線)形狀中橫剖面線的形狀主要與剩余阻力有關(guān)，其形狀通常由中剖面系數(shù)Cm、龍骨半寬f和舭部半徑尺R等參數(shù)所決定。對于中剖面系數(shù)較大者，常設(shè)計(jì)成平底、直舷、帶圓舭的中橫剖面線；對于中剖面系數(shù)較小者，常設(shè)計(jì)成斜底(即有舭部升高h(yuǎn))、舷側(cè)外傾(即設(shè)計(jì)水線寬Bs小于型寬B)且圓舭半徑R較大的中橫剖面線(見圖1)，這樣可改善船底水流的流動狀態(tài)，使水既可以沿水線又可以沿縱剖線和斜剖線流動，從而有利于降低形狀阻力。在淺水航道中還可以緩和吸底現(xiàn)象，有利于航向穩(wěn)定性及艙底排水。

1)中橫剖面系數(shù)Cm的選擇

中橫剖面系數(shù)對阻力的影響很小，因此該系數(shù)的確定主要考慮與其他系數(shù)的配合。對中低速船，如果Cb與 Fr 配合偏大時(shí)，應(yīng)盡量采用較大的Cm，以降低Cp；如Cb和L/B的值較小，Cm也應(yīng)適當(dāng)減小。對于高速船，由于型線較瘦，為使中部不致過分凸起而造成明顯的突肩，宜采用較小的Cm，從而使棱形系數(shù)Cp接近最佳值。2

2)其他要素的確定

對于中剖面形狀，其舭部升高h(yuǎn)和半徑R應(yīng)配合起來選擇。Cm較大的船，h值常很小，一般只有0.1m～0.3m，且有將h值取消的趨勢，以簡化工藝。對于Cm值小的船，h應(yīng)取大些。對設(shè)計(jì)雙層底的船舶，h和R的配合應(yīng)結(jié)合規(guī)范對雙層底高度的要求，從施工方便和內(nèi)底對舭部的保護(hù)等因素來確定。

對于圖2所示的圓舭形中橫剖線，可從其幾何關(guān)系得出半徑R：

如h=0，則

式中，h可根據(jù)實(shí)船資料統(tǒng)計(jì)表1或母型船來選??；f則根據(jù)建造工藝要求來考慮，一般按船寬的1%～2%來選取。2

端部橫剖線形狀就端部橫剖線形狀來說，可分為U形、V形和介于兩者的中問的中U和中V形，如圖3所示。通常，由于U形剖面排水體積可集中于下部，故與較瘦削的設(shè)計(jì)水線相對應(yīng)；而V形剖面排水體積集中于上部，因而對應(yīng)于較豐滿的設(shè)計(jì)水線。

設(shè)計(jì)船端部的橫剖線形狀很大程度上取決于橫剖面面積曲線和設(shè)計(jì)水線端部的配合情況。

1)首部橫剖線

從靜水阻力方面考慮，V形剖線可減小濕面積，降低摩擦阻力，同時(shí)它的舭部較瘦，有利于減少豐滿船(Cb≥10.75)在舭部產(chǎn)生渦流。但V形剖面由于設(shè)計(jì)水線首端豐滿，半進(jìn)流角大，因而興波阻力較大。U形剖面船的排水最相對集中在下部，設(shè)計(jì)水線瘦削，半進(jìn)流角較小，有利于減小興波阻力，但濕面積較大，造成摩擦阻力增大。由此可見，從總阻力來看，對應(yīng)不同的速度，首橫剖線存在一個(gè)對阻力有利的形狀。圖4是瑞典哥德堡船舶研究院對某無球首船前體不同U、V橫剖面形狀研究出的阻力曲線。該研究表明：在低速和高速情況時(shí)，V形阻力明顯優(yōu)于U形；在0.18