[科普中国]-平行中体长

简介

船舶主船体中段具有完全一样型值的部分称为平行中体。通常方形系数大于0.6的船舶即可有平行中体。方形系数较小的高速船一般无平行中体。

平行中体长度与船长的比值对船横波波形起重要影响。一定的傅汝德数有一对应的最佳平行中体长度和位置，过长或过前都使进流段过短、肩部突出，导致阻力增大；去流段过短则增加旋涡阻力。1

平行中体的采用以长度、排水量、棱形系数为不变的，可以将横剖面积曲线在中部一段改成平行的，两端则变得很瘦削，或全部均为曲线，两端则稍为肥满；因为排水量不变，因此曲线下的面积亦要不变。为要减小建造费及得一长方形的货舱，采用平行中体是有利的，但除非是用较大的棱形系数，并不能将平行中体拖长至足以得到上述之利益，所以平行中体只限用于低速商船。横剖面积曲线的平行部分愈长，两端曲线愈要瘦削，曲线与平行中体两端联接处之“眉部”愈隆起。萨德勒教授在密执根大学试验池研究平行中体长度变化之影响，萨氏用三种模型，同一长宽比及宽度吃水比。方形系数为0.65，0.73及0.85，相应的棱形系数是0.68，0.76及0.87，平行中体长度分数级，最肥之型达到80%。

根据试验结果，总的来讲，凡用平行中体使两端瘦削是有利的。但过长的平行中体也是不相宜的。例如，最肥满的模型在速度比 至 时，若将平行中体长度从80%减至60%，则其剩余阻力可减为一半。最瘦削之模型速度在 至 时，用20%的平行中体最为有利，但速度到达 时，最好是免去船中央后之平行中体，只留船中央前之10%，中级模型(即方形系数0.73之级)速度至 为止，用20%平行中体有利。2

平行中体对阻力的影响有平行中体之船形对阻力的影响有三方面。两端形状使“压力尖峰”，如图1表示的加剧。船形使波浪干扰而成之凸起与凹陷，在高速或低速格外显著。平形中体的长度过大，可造成后部太短，使分流发展阻力增大。若排水量保持不变，船形的变更实际上不影响到湿面积，至于摩擦阻力以湿面积之大小而定，故亦不甚变。萨氏试验表明平行中体过长及横剖面积曲线眉部的曲度变化过快，使阻力曲线之凸起、凹陷显著出现。所以平行中体愈长，横浪高度愈大，波浪干扰影响愈甚。因此，两端过短及横剖面积曲线曲度过陡，实与水压力变化急而大有联系。

泰洛亦曾举行一系列的试验以求得最适宜之平行中体长度。泰氏用三种模型其棱形系数为0.68、0.74及0.80；对每一模型插入5种不同的平形中体长度。瘦型的自0~36%，中型自0~48%，肥型至60%。试验结果表现如图2；此图表示最经济之平行中体长度与棱形系数和速长比之联系。图上指明速度至 ，棱形系数在0.68与0.80之间采用平行中体是有利的；但此一结论不能应用于那种船型，其排水量长度系数和长宽比大过所试验的模型(排水量长度系数以100至150为限，长宽比约为7)。

图上虚线为每吨排水量之剩余阻力磅数等值线，实线为平行中体之长度以船长的百分数计与速长比及棱形系数之关系。应注意图上表明肥型之剩余阻力因速度增加而增加甚速，即使在最低速度，剩余阻力亦随棱形系数的增加而增加。因此应审慎地选挥一棱形系数，使适配于某一速度，对于高速船固然重要，低速亦然。2

平行中体的形式当船的排水量、长度和棱形系数决定后，采用适当长度的平行中体可减小横剖面面积曲线两端的坡度，兴波阻力随之减小。此外可简化船舶制造工艺过程，使建造费用减低；并有利于船内布置。但平行中体不可过长，否则将使前后肩过于隆起，造成不良的干扰作用和巨量的旋涡，结果总阻力反增。可见有一最佳平行中体长度，其时船的总阻力最低。这减小兴波阻力和存在最佳平行中体长度的可能性早经船模试验证实。

试验指出，最短的进流段长度为：

所以

又最短的去流段长度为：

所以

这里应指出，最佳平行中体长度及其位置视速长比、长宽比、宽度吃水比和中横剖面系数而异。在静水中虽相当超过最佳平行中体长度，所增加的阻力有限，但在汹涛中平行中体长者需较大马力。

图3为陶德系列60的母型组的平行中体长度Lp，图中也示出进流段长度也就是平行中体的位置。图4为英国造船研究协会(简称B.S.R.A.)系列的母型组的平行中体长度，图中也给出前体和后体的平行中体长度也就是平行中体的位置。一般说来，低速度船的进流段长度须较短，也就是平行中体中心在船中央以前，使去流段长度 ，以避免极大的粘压阻力。随着速度的增加，能用的平行中体长度缩短，其中心宜渐次接近船中央，使进流段长度 ，以避免前肩波系与船首波系发生不良干扰。

艾亚认为一船所能用的平行中体长度与其舭部半径常有关系。舭部半径大者中体的下部水线较狭，易与前端连成缓和曲线，所以可用较长的平行中体。例如Fn=0.171、φ=0.767的货船，原用舭部半径为0.08B，其平行中体长度约为船长的16.2%。经将舭部半径改为0.13B而平行中体为船长的35%后，其单位排水量有效马力反略减。

的船少有采用平行中体的。且随着速度的增加，其最大剖面位置宜渐次向后移动，以尽可能减少其兴波阻力。大抵Fn≤0.30的船，最大剖面可位于船中央；当Fn≥0.50时，则宜渐向船尾方向移动达5%船长距离。

横剖面面积曲线两端的形式影响前后肩处的曲度。例如若两端凹入，则前后肩势必隆起，以弥补凹入处所损失的排水量。贝克对此问题所作的试验范围最为广泛，详情介绍参阅原书。概括说来，低速度时面积曲线两端宜直线；中等速度时前端宜微凹或凹形，后端直线或微凹；高速度时两端宜直线或微凸。一般后端形式对阻力的影响较前端为小，但去流段很短时面积曲线后端宜直线以避免旋涡。前端作凹形时应避免与基线相切，否则船的整个长度未能利用，无疑将船体缩短则增加剩余阻力。3