[科普中国]-方形系数

简介

方形系数是表达船舶水下形状的肥瘦程度的重要数据，是排水量和船舶各主要尺度间的纽带，它由下列 公式计算得出：

式中： 为船舶排水体积，单位为立方米；

L为该排水体积的状态时的水线长度，单位为米；

B为船宽，单位为米；T为该排水体积的状态时船舶吃水，单位为米。

一般认为，方形系数越小的船舶越狭长，例如军舰；方形系数越接近1的船舶越肥大。

船舶船池试验的时候，一般要保障模型和母型船舶的方形系数相同。2

确定方形系数应考虑的主要因素方形系数对总布置的影响 较大，表示船体形状接近长方体。此种类型对船体内部的舱室布置、机舱布置是有利的，因而，若 过小，则船舶首尾尖瘦，给布置带来困难，尤其是对尾机型船，将不利于机舱和轴系的布置。3

方形系数对船体重量及载重量的影响由浮力平衡方程式知，若排水量保持一定，仅增加 ，则船舶主尺度相应减小。并且船体钢料重量将减轻，造价下降。同时，因为船舶总重量不变，空船重量减轻，使载重量相应增加，所以，在布置条件满足的情况下均取较大的方形系数。3

方形系数对阻力的影响航速一定时，保持主尺度不变而改变 ，将引起总阻力的变化，如图1所示。该图系由船模试验所得的单位排水量总阻力与 的关系曲线，分析该试验结果可得以下结论：

第一，在FN等值曲线上有一R/Δ的最低点说明在一定的相对速度下，可找到一个对应阻力最低的方形系数，我们称之为最佳方形系数。图1中曲线①即各等值FN曲线上的最低点连线，它表明了FN与最佳 的对应关系：速度越大，最佳 越小。

第二，FN等值曲线变化不均匀。在最佳 附近的曲线变化缓和，这一范围内， 适当加大而R/Δ的值增加幅度较小，但在一定的增值后， 增加将使阻力急剧增加，这一 即阻力增加的临界点，称为临界方形系数，即图中曲线②所对应的值。

实际船舶的方形系数一般都在曲线①和曲线②所示的最佳 和临界 范围内选择。对于一般货船，因其所需的浮力较大，若取最佳 则尚须增加主尺度，使钢料重量和造价提高，载重量减少；反之，如适当增大 ，虽然对航速有一定影响，但主尺度的减小将对经济性有利，所以对这类船，通常取接近临界值的 ，这种方形系数亦称经济方形系数。3

方形系数对适航性的影响 较大，表示船体丰满，风浪中的横摇角增加，相对瘦削船来说不易维持其速率。肯特曾指出，波高仅3.4ft的波浪就能使丰满船的阻力增加15%左右。当