棱形系数对舰艇静力学性能的影响

棱形系数Cp表示排水体积沿船长的分布情况。根据棱形系数的定义可知，排水体积和船长一定时，Cp小代表排水体积集中于舯部，艏艉两端较瘦削；Cp大表示排水体积沿船长的分布比较均匀，艉艉两端比较丰满。不同的Cp值与相应的横剖面面积曲线如图9-5所示。

图9-5　不同棱形系数下横剖面面积曲线对比

1.阻力随棱形系数的变化规律

当船的排水量和长度不变时，改变棱形系数所引起的船形变化对船体湿表面积的影响是很小的。一般认为Cp对摩擦阻力的影响可以不考虑。

棱形系数对剩余阻力的影响是很大的。图9-6给出了根据泰勒水池船模资料绘制的不同航速下单位排水量剩余阻力随棱形系数Cp的变化曲线。由图9-6可见：

（1）在低速（Fr＜0.2）时，剩余阻力受棱形系数变化的影响甚微，这是因为低速时船舶的兴波阻力极小。

（2）在中速（0.2＜Fr＜0.3）时，剩余阻力随棱形系数增加而增大，船体的兴波集中在艏、艉，棱形系数小，艏、艉尖瘦，对减小兴波阻力有利。如图9-7所示，Cp较小，船体艏段尖瘦，会使水压力在运动方向的分量较小，相当于减小阻力，因此选择较小的Cp有利。(www.xing528.com)

图9-6　单位排水量剩余阻力随棱形系数变化曲线

图9-7　棱形系数与船艏形状、水压力关系

（3）在高速（Fr＞0.3）时，整个船体均产生较大的兴波，若排水体积沿船长分布比较均匀，则有利于缓和兴波作用。因此，取适当大的Cp值时剩余阻力反而较小。

2.棱形系数的选取

棱形系数改变将对兴波阻力产生不同的影响，因此不同设计航速所要求的棱形系数应当不同。从图9-6可见，在给定修长系数时，每个Fr都对应一个最小剩余阻力的最佳棱形系数Cp。在整个速度范围内，最佳棱形系数Cp形成的曲线称为理论最佳Cp曲线。实际船舶设计中，在确定Cp值时会考虑船舶使用性和经济性，例如：低速民船的Cp值远大于理论最佳Cp值，以在阻力增加不大的情况下获得较大的排水量；高速军舰的Cp值则较理论Cp值更低，以保证巡航速度下的经济性。