三體船阻力試驗(yàn)研究

許君林

摘 要：介紹了高速排水型三體船模型靜水阻力試驗(yàn)。在傅汝德數(shù)0.3～0.8范圍內(nèi)進(jìn)行了系列試驗(yàn)?；谌w船船模系列阻力試驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)研究了側(cè)體位置對三體船阻力的影響。希望得到三體船側(cè)體布局優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：三體船 阻力試驗(yàn) 船模試驗(yàn) 側(cè)體布局

近年來，三體船作為一種高性能船型引起了造船界以及各國海軍越來越多的關(guān)注。三體船的形式多種多樣，一般來說，典型的三體船水下部分由中間主體和對稱布置于兩側(cè)的側(cè)體共3個(gè)細(xì)長片體組成，中間主體長寬比大約在12～18之間，側(cè)體長寬比一般大于20，主體排水量占總排水量的85% ～95%。這種船型比常規(guī)的單體船或雙體船在相同排水量情況下可減小10%～20%的有效功率。但是，由于細(xì)長型船體的空船重量，特別是船體結(jié)構(gòu)重量相對常規(guī)船型會有較多增加，故有效載荷將減少。由于其船型構(gòu)造特點(diǎn)，該船型在快速性、耐波性、總布置以及隱形性能諸方面較高速單體船和雙體船有較大優(yōu)勢。特別在利用片體合理布局產(chǎn)生水動力有益干擾以降阻增速，避免雙體船的“扭搖”與“急搖”，減小縱搖、升沉，以及水下船體聲學(xué)隱形、上層建筑光學(xué)隱形等方面，高速三體船具有突出的優(yōu)勢。

相關(guān)文獻(xiàn)表明，側(cè)體布置位置對三體船的阻力性能影響較大，在航行時(shí)主、側(cè)體之間產(chǎn)生相互干擾，如果側(cè)體位置適當(dāng)，可以降低阻力。結(jié)合三體船的阻力性能來研究側(cè)體布局是三體船船型優(yōu)化的重要內(nèi)容之一。

由于多體船濕表面積相對單體船的增加，摩擦阻力增大，低速時(shí)阻力性能較差，而高速時(shí)側(cè)體和主體間的干擾成為影響多體船阻力的重要因素。本文研究側(cè)體不同縱橫向位置時(shí)對三體船的阻力影響規(guī)律，得出隨航速不同側(cè)體布局的基本規(guī)律。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

具體試驗(yàn)時(shí)三體船船模的布局如圖1所示。

船體模型主尺度如下，取縮尺比為60：

側(cè)體的縱向布置位置對阻力的影響程度比橫向位置顯著，當(dāng)側(cè)體在一定的縱向位置時(shí)，橫向位置的改變對阻力的影響不大；為了證明這一點(diǎn)，我們研究了側(cè)體在兩個(gè)橫向位置下，隨著縱向位置的改變剩余阻力的變化。而且，大多文獻(xiàn)所得出的結(jié)論是：當(dāng)傅汝德數(shù)較高時(shí)，側(cè)體的縱向位置是在船舯靠后位置更為有利；為了考察這一點(diǎn)，我們在船舯以后的位置選取了較密的試驗(yàn)點(diǎn)。與以往三體船實(shí)驗(yàn)不同，本次試驗(yàn)我們多引進(jìn)了一個(gè)參數(shù)θ，表示側(cè)體中縱剖面與主體中縱剖面的夾角，以研究斜側(cè)體阻力情況.最終我們制定了這樣的試驗(yàn)方案：

模型材料為木制，表面經(jīng)油漆達(dá)到平順光滑，未裝附體。試驗(yàn)是在江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院的船模拖曳水池中完成的。拖曳水池長100 m，寬6 m，水深2 m。大型拖車，最高車速6 m/s。船模阻力Rm由阻力儀測得，本次實(shí)驗(yàn)采用電測式阻力儀，阻力儀安裝在拖車上，拖線經(jīng)導(dǎo)輪與阻力儀連接。下端連接拖線帶動船模前進(jìn)。按事先擬定的試驗(yàn)速度啟動拖車，待拖車到達(dá)穩(wěn)速狀態(tài)后釋放船模制動器，開始測定阻力和相應(yīng)的航模速度。在測量已經(jīng)完成時(shí)停止記錄，制動船模，再使拖車減速直到停止。然后以低速將拖車退回到試驗(yàn)起始位置，等待水面平靜后再作下次試驗(yàn)。記錄水池水溫。模型阻力曲線見圖1。并按照傅汝德法進(jìn)行了阻力系數(shù)計(jì)算。

試驗(yàn)結(jié)果及分析

1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)直接得到的數(shù)據(jù)是船模在各個(gè)位置不同航速下的總阻力，為了便于比較興波阻力之間的關(guān)系，本文通過一些變換得到各個(gè)位置下的剩余阻力系數(shù)。下面將剩余阻力系數(shù)換算的過程介紹一下。

首先，我們利用光滑平板摩擦阻力公式（如下）計(jì)算出摩擦阻力系數(shù)。這里選取粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)△Cf=0.0004。

式中，Cf為摩擦阻力系數(shù)，Re為雷諾數(shù)，u為船模航速（m/s），L為船長（m），ν為水的運(yùn)動粘性系數(shù)（m2/s）。

但由于船模的主體和側(cè)體的雷諾數(shù)相差很大，所以我們需要對三體船的主體、側(cè)體的雷諾數(shù)和摩擦阻力系數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算。然后再由公式

分別計(jì)算出主側(cè)體的摩擦阻力，將三個(gè)片體的摩擦阻力疊加在一起即得到三體船總的摩擦阻力。再將總阻力除去總摩擦阻力后即為三體船剩余阻力，由公式

式中，Rr為船模的剩余阻力（N），ρ為水的密度（1000kg/m3），u為船模的航速（m/s），S為船模的濕表面積（m2）。

2、試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過換算，最終所得各位置下剩余阻力系數(shù)及換算成實(shí)船后有效馬力曲線如圖1所示。

下面把剩余阻力系數(shù)曲線圖分成不同的傅汝德數(shù)區(qū)間分別進(jìn)行討論。

再根據(jù)側(cè)體縱、橫向位置的變化，來考察三體船的阻力性能，分析在不同航速段下側(cè)體和主體有利干擾或干擾較小情況下側(cè)體的縱向布置規(guī)律和橫向布置規(guī)律。另外又根據(jù)不同航速考察了側(cè)體和主體干擾阻力隨不同縱橫向位置的等值分布情況。根據(jù)總體布置等方面初步確定了各三體船的不同縱橫向位置組合方案，理論計(jì)算結(jié)合模型試驗(yàn)考察了不同三體船各個(gè)方案的阻力性能。

在傅汝德數(shù)小于0.3時(shí)，側(cè)體設(shè)置在船舯位置，能夠?qū)εd波阻力產(chǎn)生比較明顯的有利干擾，使得剩余阻力系數(shù)比其他位置處小很多；在Fr=0.40～0.50區(qū)間內(nèi)時(shí)，側(cè)體放在尾部，整艘船得有效馬力較小，對三體船阻力性能有利；所以在建造實(shí)船時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的航速來選擇側(cè)體的前后位置。吃水相同，側(cè)體間距相同，比較側(cè)體中部、尾部情況。側(cè)體在尾部的阻力變化情況要比在中部阻力情況好。當(dāng)傅汝德數(shù)Fr>0.5時(shí)，由試驗(yàn)圖片以及阻力曲線可以看出，側(cè)體處于舯前位置時(shí)，剩余阻力系數(shù)是幾個(gè)試驗(yàn)位置中最小的，剩余阻力系數(shù)隨著側(cè)體位置的后移是不斷升高的。因此，當(dāng)Fr>0.5時(shí)，將側(cè)體設(shè)置在船舯靠前的位置，能夠有效地降低三體船的剩余阻力。

對比了兩種不同側(cè)體分布下，側(cè)體與主體之間夾角變化的阻力系數(shù)曲線后，我們不難發(fā)現(xiàn)，除去一些微小的誤差，三種角度下剩余阻力系數(shù)的變化趨勢基本相同，在圖5中，側(cè)體與主體有夾角時(shí)的阻力總體大于平行時(shí)，而在圖6情況下，當(dāng)Fr小于0.42時(shí)，斜側(cè)體對模型產(chǎn)生有利影響，剩余阻力小于側(cè)體平行時(shí)，而隨著速度的增加，斜側(cè)體阻力逐漸增加超過了平行側(cè)體情況。這種現(xiàn)象受興波波峰波谷干擾還有待進(jìn)一步研究。

結(jié)語

低速時(shí)，三體船興波干擾與側(cè)船體位置參數(shù)的依賴關(guān)系相對復(fù)雜，在比較大的片體位置參數(shù)范圍內(nèi)，沒有明顯的規(guī)律可尋，且剩余阻力系數(shù)的變動范圍很大。

高速時(shí)，側(cè)體縱向位置變化對三體船阻力性能的影響較大，而在縱向位置保持不變時(shí)，側(cè)體橫向位置的變化對三體船總阻力的影響較小。而且難以得出不同速度時(shí)阻力性能都十分理想的側(cè)體布局。對于相同的側(cè)體橫向位置，在較高速度段側(cè)體縱向向后布置對三體船阻力性能更有利，而在速度相對較低的某一速度段內(nèi)，側(cè)體縱向位置向前布置對三體船阻力性能更有利?？傮w來說，在較高Fr數(shù)時(shí)，側(cè)體縱向靠后、橫向靠中的布置興波干擾較小，阻力性能較好。

（作者單位：安徽省皖江船舶檢驗(yàn)局）

摘 要：介紹了高速排水型三體船模型靜水阻力試驗(yàn)。在傅汝德數(shù)0.3～0.8范圍內(nèi)進(jìn)行了系列試驗(yàn)?；谌w船船模系列阻力試驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)研究了側(cè)體位置對三體船阻力的影響。希望得到三體船側(cè)體布局優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：三體船 阻力試驗(yàn) 船模試驗(yàn) 側(cè)體布局

近年來，三體船作為一種高性能船型引起了造船界以及各國海軍越來越多的關(guān)注。三體船的形式多種多樣，一般來說，典型的三體船水下部分由中間主體和對稱布置于兩側(cè)的側(cè)體共3個(gè)細(xì)長片體組成，中間主體長寬比大約在12～18之間，側(cè)體長寬比一般大于20，主體排水量占總排水量的85% ～95%。這種船型比常規(guī)的單體船或雙體船在相同排水量情況下可減小10%～20%的有效功率。但是，由于細(xì)長型船體的空船重量，特別是船體結(jié)構(gòu)重量相對常規(guī)船型會有較多增加，故有效載荷將減少。由于其船型構(gòu)造特點(diǎn)，該船型在快速性、耐波性、總布置以及隱形性能諸方面較高速單體船和雙體船有較大優(yōu)勢。特別在利用片體合理布局產(chǎn)生水動力有益干擾以降阻增速，避免雙體船的“扭搖”與“急搖”，減小縱搖、升沉，以及水下船體聲學(xué)隱形、上層建筑光學(xué)隱形等方面，高速三體船具有突出的優(yōu)勢。

相關(guān)文獻(xiàn)表明，側(cè)體布置位置對三體船的阻力性能影響較大，在航行時(shí)主、側(cè)體之間產(chǎn)生相互干擾，如果側(cè)體位置適當(dāng)，可以降低阻力。結(jié)合三體船的阻力性能來研究側(cè)體布局是三體船船型優(yōu)化的重要內(nèi)容之一。

由于多體船濕表面積相對單體船的增加，摩擦阻力增大，低速時(shí)阻力性能較差，而高速時(shí)側(cè)體和主體間的干擾成為影響多體船阻力的重要因素。本文研究側(cè)體不同縱橫向位置時(shí)對三體船的阻力影響規(guī)律，得出隨航速不同側(cè)體布局的基本規(guī)律。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

具體試驗(yàn)時(shí)三體船船模的布局如圖1所示。

船體模型主尺度如下，取縮尺比為60：

側(cè)體的縱向布置位置對阻力的影響程度比橫向位置顯著，當(dāng)側(cè)體在一定的縱向位置時(shí)，橫向位置的改變對阻力的影響不大；為了證明這一點(diǎn)，我們研究了側(cè)體在兩個(gè)橫向位置下，隨著縱向位置的改變剩余阻力的變化。而且，大多文獻(xiàn)所得出的結(jié)論是：當(dāng)傅汝德數(shù)較高時(shí)，側(cè)體的縱向位置是在船舯靠后位置更為有利；為了考察這一點(diǎn)，我們在船舯以后的位置選取了較密的試驗(yàn)點(diǎn)。與以往三體船實(shí)驗(yàn)不同，本次試驗(yàn)我們多引進(jìn)了一個(gè)參數(shù)θ，表示側(cè)體中縱剖面與主體中縱剖面的夾角，以研究斜側(cè)體阻力情況.最終我們制定了這樣的試驗(yàn)方案：

模型材料為木制，表面經(jīng)油漆達(dá)到平順光滑，未裝附體。試驗(yàn)是在江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院的船模拖曳水池中完成的。拖曳水池長100 m，寬6 m，水深2 m。大型拖車，最高車速6 m/s。船模阻力Rm由阻力儀測得，本次實(shí)驗(yàn)采用電測式阻力儀，阻力儀安裝在拖車上，拖線經(jīng)導(dǎo)輪與阻力儀連接。下端連接拖線帶動船模前進(jìn)。按事先擬定的試驗(yàn)速度啟動拖車，待拖車到達(dá)穩(wěn)速狀態(tài)后釋放船模制動器，開始測定阻力和相應(yīng)的航模速度。在測量已經(jīng)完成時(shí)停止記錄，制動船模，再使拖車減速直到停止。然后以低速將拖車退回到試驗(yàn)起始位置，等待水面平靜后再作下次試驗(yàn)。記錄水池水溫。模型阻力曲線見圖1。并按照傅汝德法進(jìn)行了阻力系數(shù)計(jì)算。

試驗(yàn)結(jié)果及分析

1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)直接得到的數(shù)據(jù)是船模在各個(gè)位置不同航速下的總阻力，為了便于比較興波阻力之間的關(guān)系，本文通過一些變換得到各個(gè)位置下的剩余阻力系數(shù)。下面將剩余阻力系數(shù)換算的過程介紹一下。

首先，我們利用光滑平板摩擦阻力公式（如下）計(jì)算出摩擦阻力系數(shù)。這里選取粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)△Cf=0.0004。

式中，Cf為摩擦阻力系數(shù)，Re為雷諾數(shù)，u為船模航速（m/s），L為船長（m），ν為水的運(yùn)動粘性系數(shù)（m2/s）。

但由于船模的主體和側(cè)體的雷諾數(shù)相差很大，所以我們需要對三體船的主體、側(cè)體的雷諾數(shù)和摩擦阻力系數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算。然后再由公式

分別計(jì)算出主側(cè)體的摩擦阻力，將三個(gè)片體的摩擦阻力疊加在一起即得到三體船總的摩擦阻力。再將總阻力除去總摩擦阻力后即為三體船剩余阻力，由公式

式中，Rr為船模的剩余阻力（N），ρ為水的密度（1000kg/m3），u為船模的航速（m/s），S為船模的濕表面積（m2）。

2、試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過換算，最終所得各位置下剩余阻力系數(shù)及換算成實(shí)船后有效馬力曲線如圖1所示。

下面把剩余阻力系數(shù)曲線圖分成不同的傅汝德數(shù)區(qū)間分別進(jìn)行討論。

再根據(jù)側(cè)體縱、橫向位置的變化，來考察三體船的阻力性能，分析在不同航速段下側(cè)體和主體有利干擾或干擾較小情況下側(cè)體的縱向布置規(guī)律和橫向布置規(guī)律。另外又根據(jù)不同航速考察了側(cè)體和主體干擾阻力隨不同縱橫向位置的等值分布情況。根據(jù)總體布置等方面初步確定了各三體船的不同縱橫向位置組合方案，理論計(jì)算結(jié)合模型試驗(yàn)考察了不同三體船各個(gè)方案的阻力性能。

在傅汝德數(shù)小于0.3時(shí)，側(cè)體設(shè)置在船舯位置，能夠?qū)εd波阻力產(chǎn)生比較明顯的有利干擾，使得剩余阻力系數(shù)比其他位置處小很多；在Fr=0.40～0.50區(qū)間內(nèi)時(shí)，側(cè)體放在尾部，整艘船得有效馬力較小，對三體船阻力性能有利；所以在建造實(shí)船時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的航速來選擇側(cè)體的前后位置。吃水相同，側(cè)體間距相同，比較側(cè)體中部、尾部情況。側(cè)體在尾部的阻力變化情況要比在中部阻力情況好。當(dāng)傅汝德數(shù)Fr>0.5時(shí)，由試驗(yàn)圖片以及阻力曲線可以看出，側(cè)體處于舯前位置時(shí)，剩余阻力系數(shù)是幾個(gè)試驗(yàn)位置中最小的，剩余阻力系數(shù)隨著側(cè)體位置的后移是不斷升高的。因此，當(dāng)Fr>0.5時(shí)，將側(cè)體設(shè)置在船舯靠前的位置，能夠有效地降低三體船的剩余阻力。

對比了兩種不同側(cè)體分布下，側(cè)體與主體之間夾角變化的阻力系數(shù)曲線后，我們不難發(fā)現(xiàn)，除去一些微小的誤差，三種角度下剩余阻力系數(shù)的變化趨勢基本相同，在圖5中，側(cè)體與主體有夾角時(shí)的阻力總體大于平行時(shí)，而在圖6情況下，當(dāng)Fr小于0.42時(shí)，斜側(cè)體對模型產(chǎn)生有利影響，剩余阻力小于側(cè)體平行時(shí)，而隨著速度的增加，斜側(cè)體阻力逐漸增加超過了平行側(cè)體情況。這種現(xiàn)象受興波波峰波谷干擾還有待進(jìn)一步研究。

結(jié)語

低速時(shí)，三體船興波干擾與側(cè)船體位置參數(shù)的依賴關(guān)系相對復(fù)雜，在比較大的片體位置參數(shù)范圍內(nèi)，沒有明顯的規(guī)律可尋，且剩余阻力系數(shù)的變動范圍很大。

高速時(shí)，側(cè)體縱向位置變化對三體船阻力性能的影響較大，而在縱向位置保持不變時(shí)，側(cè)體橫向位置的變化對三體船總阻力的影響較小。而且難以得出不同速度時(shí)阻力性能都十分理想的側(cè)體布局。對于相同的側(cè)體橫向位置，在較高速度段側(cè)體縱向向后布置對三體船阻力性能更有利，而在速度相對較低的某一速度段內(nèi)，側(cè)體縱向位置向前布置對三體船阻力性能更有利?？傮w來說，在較高Fr數(shù)時(shí)，側(cè)體縱向靠后、橫向靠中的布置興波干擾較小，阻力性能較好。

（作者單位：安徽省皖江船舶檢驗(yàn)局）

摘 要：介紹了高速排水型三體船模型靜水阻力試驗(yàn)。在傅汝德數(shù)0.3～0.8范圍內(nèi)進(jìn)行了系列試驗(yàn)?；谌w船船模系列阻力試驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)研究了側(cè)體位置對三體船阻力的影響。希望得到三體船側(cè)體布局優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：三體船 阻力試驗(yàn) 船模試驗(yàn) 側(cè)體布局

近年來，三體船作為一種高性能船型引起了造船界以及各國海軍越來越多的關(guān)注。三體船的形式多種多樣，一般來說，典型的三體船水下部分由中間主體和對稱布置于兩側(cè)的側(cè)體共3個(gè)細(xì)長片體組成，中間主體長寬比大約在12～18之間，側(cè)體長寬比一般大于20，主體排水量占總排水量的85% ～95%。這種船型比常規(guī)的單體船或雙體船在相同排水量情況下可減小10%～20%的有效功率。但是，由于細(xì)長型船體的空船重量，特別是船體結(jié)構(gòu)重量相對常規(guī)船型會有較多增加，故有效載荷將減少。由于其船型構(gòu)造特點(diǎn)，該船型在快速性、耐波性、總布置以及隱形性能諸方面較高速單體船和雙體船有較大優(yōu)勢。特別在利用片體合理布局產(chǎn)生水動力有益干擾以降阻增速，避免雙體船的“扭搖”與“急搖”，減小縱搖、升沉，以及水下船體聲學(xué)隱形、上層建筑光學(xué)隱形等方面，高速三體船具有突出的優(yōu)勢。

相關(guān)文獻(xiàn)表明，側(cè)體布置位置對三體船的阻力性能影響較大，在航行時(shí)主、側(cè)體之間產(chǎn)生相互干擾，如果側(cè)體位置適當(dāng)，可以降低阻力。結(jié)合三體船的阻力性能來研究側(cè)體布局是三體船船型優(yōu)化的重要內(nèi)容之一。

由于多體船濕表面積相對單體船的增加，摩擦阻力增大，低速時(shí)阻力性能較差，而高速時(shí)側(cè)體和主體間的干擾成為影響多體船阻力的重要因素。本文研究側(cè)體不同縱橫向位置時(shí)對三體船的阻力影響規(guī)律，得出隨航速不同側(cè)體布局的基本規(guī)律。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

具體試驗(yàn)時(shí)三體船船模的布局如圖1所示。

船體模型主尺度如下，取縮尺比為60：

側(cè)體的縱向布置位置對阻力的影響程度比橫向位置顯著，當(dāng)側(cè)體在一定的縱向位置時(shí)，橫向位置的改變對阻力的影響不大；為了證明這一點(diǎn)，我們研究了側(cè)體在兩個(gè)橫向位置下，隨著縱向位置的改變剩余阻力的變化。而且，大多文獻(xiàn)所得出的結(jié)論是：當(dāng)傅汝德數(shù)較高時(shí)，側(cè)體的縱向位置是在船舯靠后位置更為有利；為了考察這一點(diǎn)，我們在船舯以后的位置選取了較密的試驗(yàn)點(diǎn)。與以往三體船實(shí)驗(yàn)不同，本次試驗(yàn)我們多引進(jìn)了一個(gè)參數(shù)θ，表示側(cè)體中縱剖面與主體中縱剖面的夾角，以研究斜側(cè)體阻力情況.最終我們制定了這樣的試驗(yàn)方案：

模型材料為木制，表面經(jīng)油漆達(dá)到平順光滑，未裝附體。試驗(yàn)是在江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院的船模拖曳水池中完成的。拖曳水池長100 m，寬6 m，水深2 m。大型拖車，最高車速6 m/s。船模阻力Rm由阻力儀測得，本次實(shí)驗(yàn)采用電測式阻力儀，阻力儀安裝在拖車上，拖線經(jīng)導(dǎo)輪與阻力儀連接。下端連接拖線帶動船模前進(jìn)。按事先擬定的試驗(yàn)速度啟動拖車，待拖車到達(dá)穩(wěn)速狀態(tài)后釋放船模制動器，開始測定阻力和相應(yīng)的航模速度。在測量已經(jīng)完成時(shí)停止記錄，制動船模，再使拖車減速直到停止。然后以低速將拖車退回到試驗(yàn)起始位置，等待水面平靜后再作下次試驗(yàn)。記錄水池水溫。模型阻力曲線見圖1。并按照傅汝德法進(jìn)行了阻力系數(shù)計(jì)算。

試驗(yàn)結(jié)果及分析

1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)直接得到的數(shù)據(jù)是船模在各個(gè)位置不同航速下的總阻力，為了便于比較興波阻力之間的關(guān)系，本文通過一些變換得到各個(gè)位置下的剩余阻力系數(shù)。下面將剩余阻力系數(shù)換算的過程介紹一下。

首先，我們利用光滑平板摩擦阻力公式（如下）計(jì)算出摩擦阻力系數(shù)。這里選取粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)△Cf=0.0004。

式中，Cf為摩擦阻力系數(shù)，Re為雷諾數(shù)，u為船模航速（m/s），L為船長（m），ν為水的運(yùn)動粘性系數(shù)（m2/s）。

但由于船模的主體和側(cè)體的雷諾數(shù)相差很大，所以我們需要對三體船的主體、側(cè)體的雷諾數(shù)和摩擦阻力系數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算。然后再由公式

分別計(jì)算出主側(cè)體的摩擦阻力，將三個(gè)片體的摩擦阻力疊加在一起即得到三體船總的摩擦阻力。再將總阻力除去總摩擦阻力后即為三體船剩余阻力，由公式

式中，Rr為船模的剩余阻力（N），ρ為水的密度（1000kg/m3），u為船模的航速（m/s），S為船模的濕表面積（m2）。

2、試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過換算，最終所得各位置下剩余阻力系數(shù)及換算成實(shí)船后有效馬力曲線如圖1所示。

下面把剩余阻力系數(shù)曲線圖分成不同的傅汝德數(shù)區(qū)間分別進(jìn)行討論。

再根據(jù)側(cè)體縱、橫向位置的變化，來考察三體船的阻力性能，分析在不同航速段下側(cè)體和主體有利干擾或干擾較小情況下側(cè)體的縱向布置規(guī)律和橫向布置規(guī)律。另外又根據(jù)不同航速考察了側(cè)體和主體干擾阻力隨不同縱橫向位置的等值分布情況。根據(jù)總體布置等方面初步確定了各三體船的不同縱橫向位置組合方案，理論計(jì)算結(jié)合模型試驗(yàn)考察了不同三體船各個(gè)方案的阻力性能。

在傅汝德數(shù)小于0.3時(shí)，側(cè)體設(shè)置在船舯位置，能夠?qū)εd波阻力產(chǎn)生比較明顯的有利干擾，使得剩余阻力系數(shù)比其他位置處小很多；在Fr=0.40～0.50區(qū)間內(nèi)時(shí)，側(cè)體放在尾部，整艘船得有效馬力較小，對三體船阻力性能有利；所以在建造實(shí)船時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的航速來選擇側(cè)體的前后位置。吃水相同，側(cè)體間距相同，比較側(cè)體中部、尾部情況。側(cè)體在尾部的阻力變化情況要比在中部阻力情況好。當(dāng)傅汝德數(shù)Fr>0.5時(shí)，由試驗(yàn)圖片以及阻力曲線可以看出，側(cè)體處于舯前位置時(shí)，剩余阻力系數(shù)是幾個(gè)試驗(yàn)位置中最小的，剩余阻力系數(shù)隨著側(cè)體位置的后移是不斷升高的。因此，當(dāng)Fr>0.5時(shí)，將側(cè)體設(shè)置在船舯靠前的位置，能夠有效地降低三體船的剩余阻力。

對比了兩種不同側(cè)體分布下，側(cè)體與主體之間夾角變化的阻力系數(shù)曲線后，我們不難發(fā)現(xiàn)，除去一些微小的誤差，三種角度下剩余阻力系數(shù)的變化趨勢基本相同，在圖5中，側(cè)體與主體有夾角時(shí)的阻力總體大于平行時(shí)，而在圖6情況下，當(dāng)Fr小于0.42時(shí)，斜側(cè)體對模型產(chǎn)生有利影響，剩余阻力小于側(cè)體平行時(shí)，而隨著速度的增加，斜側(cè)體阻力逐漸增加超過了平行側(cè)體情況。這種現(xiàn)象受興波波峰波谷干擾還有待進(jìn)一步研究。

結(jié)語

低速時(shí)，三體船興波干擾與側(cè)船體位置參數(shù)的依賴關(guān)系相對復(fù)雜，在比較大的片體位置參數(shù)范圍內(nèi)，沒有明顯的規(guī)律可尋，且剩余阻力系數(shù)的變動范圍很大。

高速時(shí)，側(cè)體縱向位置變化對三體船阻力性能的影響較大，而在縱向位置保持不變時(shí)，側(cè)體橫向位置的變化對三體船總阻力的影響較小。而且難以得出不同速度時(shí)阻力性能都十分理想的側(cè)體布局。對于相同的側(cè)體橫向位置，在較高速度段側(cè)體縱向向后布置對三體船阻力性能更有利，而在速度相對較低的某一速度段內(nèi)，側(cè)體縱向位置向前布置對三體船阻力性能更有利?？傮w來說，在較高Fr數(shù)時(shí)，側(cè)體縱向靠后、橫向靠中的布置興波干擾較小，阻力性能較好。

（作者單位：安徽省皖江船舶檢驗(yàn)局）