[科普中国]-船舶航行阻力

船舶航行阻力是指船舶航行时，作用于船体上阻止船舶运动的力，包括空气阻力和水阻力。内河船舶航行阻力计算对于滩险整治规划、船舶设计与制造均具有重要的实际应用价值。但航行于山区航道的内河船舶与海船的航行条件存在巨大差异。

简介船舶航行阻力是指船舶航行时，作用于船体上阻止船舶运动的力。包括空气阻力和水阻力。在一般民用船舶中，空气阻力仅为总阻力的2% ~4%。水阻力包括两部分，一是突出于船体以外的舵、轴和批龙骨等所受的附加阻力；二是船体本身所受的阻力即裸体阻力。附加阻力一般仅占总阻力的3%~10%1。

船舶航行阻力构成内河船舶航行阻力计算对于滩险整治规划、船舶设计与制造均具有重要的实际应用价值。但航行于山区航道的内河船舶与海船的航行条件存在巨大差异。海船的航行阻力主要是水流阻力与兴波阻力，而内河船舶的航行阻力则主要由水流阻力与坡降阻力构成。在我国，内河船舶水流阻力通常以兹万科夫公式为基础进行计算, 已有不少研究成果，而坡降阻力计算是一个纯力学问题，求解较简单，在此基础上，考虑滩险特性，在各种流速～比降组合情况下进行航行阻力与船舶推力的受力平衡，即可计算得到通航水力指标。作为航道水流条件标准的水力指标，在部分重要的内河航道上已较明确，而其他更多的内河航道却没有明确标准2。

内河航道船舶航行阻力计算的讨论兹万科夫法在我国山区航道整治设计中发挥了良好的作用，但由于公式本身的结构不尽完善，且大都采用川江河段和船型的有关参数，当应用于其他河流或河段的计算时，难免会出现与实际不尽相符的情况。就内河船舶航行阻力研究成果而言，大致可分为以下几种类型：

(1)认为兹万科夫公式计算的水流阻力与实际相符, 而坡降阻力计算过于简化。如在对红水河航行阻力的研究中, 兹万科夫法的计算结果与有效推力吻合良好.在漓江航行阻力的计算中，虽川江公式计算阻力偏小, 但若只对水面坡降作进一步修正而不调整兹氏公式, 也可得到满意结果，认为应考虑船舶航行引起的水面附加比降的影响。

(2)认为兹万科夫公式可用于水流阻力计算, 坡降阻力也可按简单系数进行修正, 但需考虑舵力影响.在对三峡工程导流明渠施工通航船队的航行阻力计算中就采用了这种模式。

(3)认为兹万科夫公式不能普遍适用于其他航道水流阻力的计算。在不考虑坡降阻力情况下, 采用兹万科夫法计算的水流阻力与澜沧江实船推力差别较大，低载质量时计算值偏大, 高载质量计算值偏小.这是因为同样功率情况下, 低载质量时航速较快, 而兹氏法计算的航行阻力与航速的高次方成正比。

此外, 在已有公开发表成果中尚未见到在各种载质量、各种功率组合情况下的航行阻力计算。综上, 以兹万科夫法为基础的川江船舶航行阻力计算公式只能适用于部分而非所有的河流。应根据不同河流及相应船型, 建立适合于自身特点的计算公式, 才能满足实际工程的需要3。

内河船舶(队)航行阻力研究现状内河航道情况多样, 错综复杂。既有水系之分, 又有山区与平原之别, 而且各水系的船型特点也差异较大。我国主要针对长江上游山区航道船型的特点建立和完善了相应的船舶阻力估算方法, 而对其它山区中小河流航道船舶阻力的计算涉及极少, 因而对这些河流的船舶阻力计算方法很少研究。

我国各主要通航河流中, 船舶运输多以驳船编队的方式进行, 船队航行阻力的计算也是实际工作中经常遇见的问题。除了前面提到的船队航行阻力计算方法外, 国内对于长江中下游雪橇型分节驳船队的航行阻力计算方法进行了一些研究, 并且提出了相应的计算方法。对于其它河流, 特别是山前与丘陵河流的船队航行阻力研究很少2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学