船舶航行阻力

船舶航行时，流体作用于船体上与运动方向相反，阻止船舶运动的力。船舶在水中航行是在两种不同的流体介质中的运动，当船以一定的航速行进时，带动周围的水和空气，必然受到水和空气的反作用力，力的方向和船舶前进方向相反，阻止船舶前进。船舶航行阻力包括空气阻力和水阻力，对一般航速不快的民用船舶来说，空气阻力约为总阻力的2%～4%，所以通常以研究水阻力为主。水阻力包括两部分：①主船体所受的阻力，称为裸体阻力。②船舶附体（指舵、轴、轴支架和舭龙骨等在设计吃水线以下，突出船体线形以外的部件）所受的阻力，称为附加阻力。附加阻力一般占总阻力的10%～15%，因而船舶的阻力主要指裸体阻力。

船舶裸体阻力分为摩擦阻力、涡流阻力（或称形状阻力）和兴波阻力。由于水的黏滞性，船舶运动时，船体周围有一薄层水流随船运动，产生边界层现象，水和船体间产生摩擦阻力。船舶航行时，在船体表面形状急剧变化处，水分子流动受到破坏，在该处产生涡流，在船体后面产生伴流，这种涡流形成的阻力称为涡流阻力，又因这种阻力与船体形状有关，故又称形状阻力。船舶运动破坏了流体的平衡状态，使液体的压力场和速度场产生变化，使相应的自由表面升高或降低，使水平的自由表面凸凹起伏而形成波浪，这种兴波现象引起的阻力称为兴波阻力。涡流阻力和兴波阻力合称为剩余阻力。

影响裸体阻力的因素很多，如：船型、航速，航行的水域条件，船体光洁度等，其中以航速的影响最大。对运输船舶来说，航速低时，即航速

船舶航行阻力与航行的水域条件有关，即和B/B_s、H/T_s和F/F_s有关，其中，B、H、F分别为航道的宽度、水深和水域的水下横剖面面积，B_s、T_s和F_s分别为船舶的船宽、吃水和船舶横剖面的水下面积。在狭窄或浅水航道中，河床与船体之间间距很小，即水流过水断面面积很小，船体浸水表面的周围特别是船底处的流速较大，因而摩擦阻力和兴波阻力都会增加。阻力增加的程度与航道水深（H）及船舶吃水（T_s）有关，H/T_s减小，则阻力增大，同时阻力随着B/B_s的减小而增加。

船舶航行阻力是一个比较复杂的问题，一般是在模型试验的基础上，对理论公式进行修正建立半经验公式，或是根据模型试验结果换算求得。