舰艇静力学与快速性：艏、艉端形状对性能的影响

1.艏、艉横剖面形状对阻力影响规律

1）艏部横剖面形状

低速船的摩擦阻力占主导，选择V形横剖面艏部较U形横剖面艏部得到的湿表面积更小。同时由于V形横剖面艏部水下部分较尖瘦，便于水流的纵向流动，有利于减少船体舭部的流动分离，从而有利于减小黏压阻力。中、高速船在相同排水量下，采用U形横剖面艏部能够使更多的排水体积处于水线以下，使得水线处较V形横剖面艏部更尖瘦，可以减小兴波阻力。但是对于中、高速船，采用U形横剖面艏部时需要注意避免因舭部曲率过大产生舭涡而引起黏压阻力增大。

2）艉部横剖面形状

采用V形横剖面的艉部除了湿表面积较小外，还更容易与较宽的水线衔接，使得艉部去流段型线平顺，不易产生流动分离，有利于改善船舶阻力性能，且不影响螺旋桨效率。此外，较宽的水线更适于布置双桨，因此双桨船艉部通常采用V形横剖面。采用U形横剖面的艉部可以获得更加均匀的伴流场，船体振动较小，对提高单螺旋桨效率有利。

2.船艏柱、艉柱形状

1）艏柱形状

艏柱是船体最前端部分，由龙骨线到船体的顶部。从侧视图上看，其主要形式包括垂直式（见图9-8（a））、倾斜-垂直式（见图9-8（b））、倾斜式（见图9-8（c））、球鼻式（见图9-8（d））、飞剪式（见图9-8（e））和破冰式（见图9-8（f））等。

图9-8　不同船艏柱侧视轮廓外形

第一次世界大战期间的铁甲战舰常采用垂直式艏柱，其可以起到冲撞作用。随着海战模式的演变和技术的发展，垂直式艏柱越来越少见，且由于舰艇实际航行时，艏柱会向后倾斜，目前已很少采用垂直式艏柱。

倾斜-垂直式艏柱在水线以上部分向前伸，在水线以下保持铅直。这样一方面可以使水线上的艏部变得尖瘦，有利于舰艇在波浪中运动，另一方面可以增大甲板作业面积。(www.xing528.com)

倾斜式艏柱整个前倾或者后倾，可使水线以上部分水线较为瘦削，有利于减少纵摇运动，降低波浪增阻。

球鼻艏是在船艏柱上加装一个球形凸体而形成的。对大型船舶而言，球鼻艏可以起到减小兴波阻力、破波阻力和舭涡阻力等的效果；对水面舰艇而言，采用球鼻艏便于布置艇壳声呐。

飞剪式艏柱侧视图呈现凹形曲线，艏柱向前伸出，且有一较大的悬伸部。

破冰式艏柱在设计水线以下的部分侧面轮廓线与基线间的夹角通常小于45°，用于破冰。

2）艉柱形状

常见的艉柱形状包括椭圆形艉（见图9-9（a））、巡洋舰艉（见图9-9（b））和方艉（见图9-9（c））。

椭圆形艉的特点是艉柱取垂直形式，结构简单，艉部甲板呈椭圆形，早期的民船往往采用这种船艉。

图9-9　不同船艉侧视轮廓外形

巡洋舰艉的特点是水线附近的艉部水线向后做适当延伸，相当于增加了水线长度，有利于减小兴波阻力和黏压阻力，同时也增加了船艉甲板面积，便于布置舵机和对螺旋桨和舵起到保护作用。

方艉的特点是将艉端采取平直切面，水线面艉部形状接近方形。高速船，特别是快艇和驱逐舰通常采取方艉。高速船方艉可以形成虚长度，相当于增加了船体修长系数。