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水線長
鎖定
水線長(waterline length),也稱為設計水線長,是船舶設計水線平面與船體型表面首尾端交點之間的水平距離,通常用LWL表示,是船舶主尺度中船長的一種。
船舶主尺度表示船體外形大小的主要尺度,通常包括船長、型寬、型深、吃水和幹舷。船舶主尺度是計算船舶各種性能參數、衡量船舶大小、核收各種費用以及檢查船舶能否通過船閘、運河等限制航道的依據。
[1]
- 中文名
- 水線長
- 外文名
- waterline length
- 定 義
- 船舶吃水線的長度
- 表示符號
- LWL
- 一級學科
- 船舶工程
- 二級學科
- 船舶總體
水線長設計參數
設計水線長是指船舶上設計水線的長度。設計水線,是指船舶在預期設計狀態自由正浮於靜水上時,船體型表面與水面的交線。也即對應於設計排水量的水線。設計水線對民用船舶來説通常是船舶滿載時的吃水線。在橫剖面面積曲線確定以後,適宜地設計水線與之配合,是設計優良型線的重要保證。設計水線形狀由水線面係數
、平行中段長度
、半進流角
、半去流角
、漂心位置
以及首尾端形狀所決定。此外,設計水線的特徵和參數還必須與橫剖線的UV度結合起來考慮。
[2]
設計水線首端形狀與半進流角
對於低速船,由於興波阻力所佔比重較小,因此通常以獲取較大的載重量為出發點,從而導致船首部並不瘦削,否則船中部較肥、首部較尖,勢必造成嚴重的水線突肩。
實踐表明,
低時,低速船的橫剖面面積曲線往往有較長的平行中體和較大的前體稜形係數,因此設計水線的首部只能採剛比平行中體還要長的平行中段、較大的進流角、凸形的端部水線和較大的前體水線面係數,之對應的就是首端形狀做成近似於直線的凸形。
隨着
的增加,興波阻力不斷增加,其高壓區不斷後移。為了減小興波阻力,往往需要首部水線拐點相應後移些,因此希望設計水線採用較小的前體水線面系和半進流角,首部水線由直線形過渡到微凹形,甚至凹形。
對於高速船,興波高壓區將近擴展劍船中區域。為了減小興波阻力,希望整個水線前半部變瘦,因而首部水線常採用直線至微凸形。
從耐波性方面看,設計水線首段適當豐滿一些有利,而成S形的則不利。對於小型船舶,從穩性和總佈置方面考慮,需有較豐滿的首部水線。
設計水線的半進流角對船首部興波阻力有重要影響。根據船模試驗,適宜的半進流角
主要與
有關,其次還與前體稜形係數
、前體水線面係數
、L/B等有聯繫。半進流角
的選取不僅要考慮興波阻力的關係,還要考慮船體幾何特特徵的協調性,設計時可參考圖2綜合考慮。
[3]
設計水線尾端形狀
從阻力來看,一般而言,設計水線尾端對總阻力的影響次於前端,其主要表現在形狀阻力方面。為減緩水流分離,設計水線尾端不宜成凹形,尾部的縱向斜度應小於30°。特別是對於中速船,尾端應儘可能變瘦些以免產生大量漩渦;對於高速船,由於水流大多沿着縱剖線流動,因此尾端反而可以做得豐滿些。
此外,對於單槳船,螺旋槳區的尾部水線應力求平直,終端(尾柱處)不應鈍闊,縱向斜度不要超過20°;水線反曲處也應避免斜度過大,且注意順滑過渡。對於雙槳船,尾部設計水線應蓋住螺旋槳和舵葉,以利於螺旋槳和舵的安全,同時避免槳葉工作時吸入空氣,影響效率。
設計水線平行中段長度
設計水線平行中段長度取決於水線面係數大小和水線首尾端形狀。通常對於單槳船平行中段長度
約為橫剖面面積曲線平行中體長度
的2倍;對於速度較高、方形係數較小的船舶,儘管沒有平行中體,但設計水線中偏後仍然存有平行中段。圖3給出了相關船型的
與
的關係。
[3]
水線長影響因素
對穩性的影響
對佈置的影響
對耐波性的影響
對快速性的影響
船舶設計中,
的選取一般從快速性出發,然後校核穩性、總佈置和型線各方面是否合適。通常
與
有以下關係: