船舶阻力由哪些部分组成|航行水体与船体交互产生的各类阻力总和
跑了五年船舶现场调试,每次跟新人交底实操测算阻力参数时,都会被反复问到船舶阻力由哪些部分组成。真正跑过实船测试就清楚,它从来不是一个笼统的数值,是船体在水里航行时,和水体、空气实打实产生的几类阻力叠加出来的结果,每一部分都能在实操测算里精准对应到数据变化。
最开始接触测算时,总习惯性把所有水阻混为一谈,调试小型运输船航速参数时,反复调整主机功率,航速的提升幅度却始终和理论数据对不上。当时只顾着优化船体表面光滑度,完全忽略了阻力的细分构成,忙活了整整两天,测试数据依旧偏差很大。
水体和船体贴合产生的摩擦阻力,是整艘船最基础、占比最高的阻力来源。船体浸泡在水里的所有表面积,都会和水流产生摩擦,船体水下部分越大、航行速度越快,这份阻力就越明显。之前检修过一艘常年停靠内河的货船,船底附着了厚厚的海藻和贝壳,船体表面变得粗糙,同等马力下,这艘船的航行阻力直接比空载新船高出三成,清理干净附着物后,摩擦阻力大幅下降,航速立刻恢复正常。
水流冲撞船体形成的压差阻力,是很容易被新手忽略的部分。船舶航行时,船首挤压水流形成高压区,船尾水流填补不及时会形成低压区,前后的压力差会持续拖拽船体。之前做船型优化测试,把船首过于钝圆的造型微调得更尖锐流畅,没有改动其他任何结构,压差阻力就明显降低,低速航行状态下的能耗直接减少了不少。
水面航行的船舶,还会产生专门的兴波阻力。船体向前移动时会持续推开水面,形成层层叠叠的船行波,生成这些水波会持续消耗船舶动力,转化成航行阻力。高速快艇的兴波阻力占比极高,低速内河船的兴波阻力则微乎其微。实测里能清晰看到,同一艘船航速翻倍后,兴波阻力的增幅远超过摩擦阻力,这也是高速船舶油耗骤增的核心原因。
还有一个极易被遗漏的组成部分,就是空气阻力。很多人以为船舶在水里航行,空气阻力可以忽略不计,实际开阔海面高速航行时,船体水上部分、甲板设备、船舱外立面都会和空气产生碰撞摩擦。上次出海测试,遇到六级大风逆风航行,相同航速下,主机负荷比顺风状态高出近两成,全部是迎面气流带来的空气阻力造成的影响。
之前一直搞不懂为什么静态测算的阻力参数,和动态航行的数据永远对不上。直到一次全程跟踪实船测速,逐一对标每一项阻力数据,才猛然反应过来,船舶阻力没有单一来源,是水摩擦阻力、水流压差阻力、水面兴波阻力、空气阻力四类阻力共同构成的。
很多新手调试只会盯着船体水下结构整改,从来不会检查甲板凸起设备、船顶挡风结构,白白浪费了很多优化空间。
最近一次船舶性能调试,全程只针对性记录四类阻力的实时数据,不再笼统调整设备参数,逐一对每一项阻力做小幅优化校准。