为什么船体要设计成流线型?运用了什么物理知识?

为什么船体要设计成流线型?运用了什么物理知识?

通过对水中生活的鱼类的模仿.排水型船舶流线型敞水船体.本发明属于船体流线型设计技术,为了适应使推进器的效率达到敞水效率的推进器位置进行船体流线型设计,即船舶的舷舭部为W形,推进器位于船体尾部0站向前的3_1/2至4_1/2站W形船体内,使得在原动力不变的情况下,大幅度地提高了各类排水型船舶的推进效率和航速,提供较大的回转力臂,提高航行的稳定性、抗波性和操纵性,尤其适应于内河和沿海大中型船舶.舰船的航海性能主要包括：1．能够装载规定数量的载重而浮在水面上； 2．当受风浪冲击,以及旅客,货物在舰船上移动时,舰船只产生一定的倾侧而不致倾覆；当外力作用消失时,舰船有恢复到原来正浮状态的能力． 3．舰船在海上发生触礁、碰撞或遭受敌人攻击而至损伤等事故时仍能保持不沉不翻的浮态． 4．应有较高的航速和消耗较小的机器功率． 5．有较好的航向稳定性和敏传性． 6．在波涛汹涌的海面上航行时,不致有猛烈的摇摆,以免船员,旅客晕船和妨碍舰船机器设备的正常运转及武器的准确发射． （一）．浮性 舰船在水中受到水压力的作用,左右两舷的压力相互平衡,船底的压力与船只本身的重量相平衡． 舰船的平衡条件为：1．重力P与浮力D作用在同一垂直线上； 2．排水量等于船的全部重量,P=D （二）．稳性 若用外力使舰船倾斜,重力与浮力形成一个促使舰船回复到原来正浮位置的力矩,舰船是稳定平衡． 怎么样才能使舰船具有良好的稳定性呢?1．应尽量降低舰船的重心； 2．增加船宽； 3．保持一定的干舷． 但船宽过大、重心过低的舰船,重力与浮力作用线之间距离很大,因而形成的复原力矩也就很大,这样的舰船在波涛汹涌的海面上左右摇摆频率较高,对人员工作和设备运行不利． （三）快速性 舰船航行时的水阻力通常分为以下几类：摩擦阻力：水是具有粘性的液体,舰船航行时就要克服由于水的粘性产生的阻力,这种阻力称为摩擦子阻力．摩擦阻力的大小和船体浸水的湿表面面积、船与水的相对速度、船壳表面粗糙度等因素有关． （1） 兴波阻力：舰船行驶时,船首对水施加压力,把水劈开而前进,于是就激起了一组随船前进的波浪,这就是首波．船尾在前进时,水中留出了一个低压区,成为波 谷,形成了一组由船尾引起的波浪,称为尾波．造成波浪也要消耗能量,叫做兴波阻力．因为它是由于水的压力变化而引起的,所以又叫做压力阻力． （2）兴波阻力与舰船的长度的速度有关．船速越高,兴波阻力越大．为了减小这种阻力,把船着水线以下做成球鼻状的流线型,利用球状部分所形成的低压,降低首波的高度,从而减小兴波阻力．这是一种既经济又有效的提高船速的方法． （3）涡旋阻力：舰船航行时,由于水经过船的尾部所形成的旋涡吸收了舰船的能量,阻碍了舰船的前进,这就是涡旋阻力．尽量将船体设计成流线型,特别注意后部及尾部体型的合理性,可以减小涡旋阻力． 舰船在海上航行还会受到其他阻力,如空气阻力及汹涛阻力等． 舰船所受总阻力为上述三种阻力之和,即：总阻力=摩擦阻力+兴波阻力+涡旋阻力 模型试验求得的舰船总阻力和舰船所要求达到的速度的乘积就是克服水阻力所要化费的功率．如果知道舰船动力装置和推进器的效率,就可以确定舰船应该安装多大的主机了． （四）摇摆性 舰船在外力作用下,产生左右横摇和前后摇摆的运动,称为摇摆性． 减小舰船的摇摆,可采用减摇设备． （五）．抗沉性 舰船的个别舱室因遭受敌人攻击或海损事故进水后,仍能漂浮海面并保持航海性能,称为舰船的抗沉性． 现代舰船几乎都设有双层底和水密横舱壁,而将整个船体分成几个单独的水密舱室,并在水线以上留有足够的干舷高度,以保持一定的储备浮力．这样,当某些部分受损进水后,仍可保持一定的浮态和稳性． （六）回转性 舰船的回转性包括敏转性和航向稳定性． 航向稳定性,就是舰船在航行时保持稳定航向的能力．航向稳定性与舰船的水下侧投影面积、舵面积、尾呆木面积几航行时海面风浪情况有关． 舰船能够随时按照驾驶人员的意图迅速改变航向的性能,叫做舰船的敏转性． 当舵面保持在满舵位置不动,舰船沿着一个圆圈轨迹航行,这个圆圈叫回转圈,回转圈的直径D的大小,表示舰船的敏转性．