浮心縱向位置對船舶設計的影響
浮心縱向位置對阻力的影響
有較多的理由浮心縱向位置是船舶設計中的重要參數。就阻力來說,LCB的最佳位置在很大程度上取決於船舶航行時的速長比。在高 值時,主要是保持較瘦的艏部以延遲興波阻力的發生,同時艉部也不能太肥,以免形狀阻力增加。因此結果是所有低方形係數船舶其LCB都在舯後。在低 值時,艉部仍應保持適當的瘦削,以免阻力的急劇增加,但艏部可以較胖,因為在該速長比下興波阻力占總阻力的百分比較小。因此結果是艉部較瘦而艏部較肥,LCB在舯前。這些趨勢充分反應在系列60的母型中。當方形係數在0.60~0.80範圍時,其後體棱形係數為0.646~0.750,但相應的前體棱形係數達0.581~0.861。假如以每噸排水量的阻力來表示其影響,則在低速長比時豐滿船有較大好處,如 增大,則瘦削船較為有利。
浮心縱向位置對推進效率的影響
LCB位置對推進效率也有影響,通常在其他係數已定的情況下,若把LCB前移,伴流及推力減額都將降低,但對伴流的影響較大。因此LCB前移將使阻力及推進效率同時降低,而最後導致軸馬力的增加。所以就流體力學上說,LCB的位置最終歸結於所要求的收到馬力,而不單是阻力,雖然後者是前者的主要組成部分。
浮心縱向位置對縱傾的影響
船舶的其他一些性能也是與LCB位置有關的,如船在波浪中航行時的運動及失速。在船舶設計中,LCB位置除了從節省功率及較好的適航性之外也還取決於其他的考慮。主要是在各種裝載情況下能調整縱傾,特別是油輪和其他散裝貨輪。乾貨船及客船的艉機型傾向常引起縱傾問題,同時因艉部形狀為機器尺度所要求的容積所制約,亦影響到LCB位置。
浮心縱向位置的確定
根據阻力觀點選取浮心縱向位置
根據設計船F的大小可知其阻力成分的大致範圍。從阻力觀點出發,低速船的LCB宜取船中前,隨速度的增加,LCB宜後移,理論上最佳的LCB(下文以X表示)值應為F的函式。圖1為最佳X的範圍,供設計時參考。
長江船最佳X與F的關係如圖2所示。當F>0.2528,其最佳X和雙槳沿海船的愛爾曲線接近;當F<0.25,長江船最佳X較愛爾曲線偏後。圖示曲線代表與高速船配合的小C長江船最佳X,對速度較低的大C船,其最佳X較圖示虛線偏前。
內河船X選取也可套用下式:
沿海船的最低阻力時X與的關係為
或
式中;X——最佳浮心縱向位置,%L。
根據縱傾調整及其它要求選取
縱傾調整的目的是保證船舶在各種載況下有適宜的浮態。因為浮心縱向位置在小範圍內移動對阻力影響甚微,所以在設計實踐中,常根據縱傾調整或型線等其他方面的要求來移動X。
例如,我國的內河拖輪上層建築發達,集於船中前,為調整縱傾常將浮心取於前部。同時,拖輪要求有良好的拖曳效率及操縱性,為保證螺旋槳及舵獲得穩定和充足的水流,後體型線必須纖瘦及尾部縱剖線平順,可將X前移。但是,根據阻力觀點,當拖輪的速長比在1.1~1.4範圍時,X在船中後2.0~2.5%L為佳,與前者要求有矛盾,所以,當在1.1~1.4時,X取在船中後1.0%L。
我國港作拖輪的X均在船中後1.0%~2.0%L之間;內河小拖輪為滿足布置及縱傾要求,浮心縱向位置一般控制在船中部或稍後即可。
內河淺水船舶採用隧道線型較多,故後體排水體積損失嚴重,X不得取太后,否則難以設計型線,螺旋槳和舵也得不到足夠穩定的水流,倒車性能較差。