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内河船舶航行阻力计算方法讨论李一兵

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内河船舶航行阻力计算方法讨论

李一兵

(交通部天津水运工程科学研究所，天津300456)

摘要：通过分析计算实船和船模试验实测资料，对山区河流和丘陵河流船舶航行阻力计算方法的区别

以及船队航行阻力的计算方法进行了探讨，并提出了相应的计算公式。

关键词：山区河流；丘陵河流；船舶航行阻力；计算

中图分类号：TV131.2+2文献标识码：A文章编号：1005-8443(2002)01-0007-05

1前言

内河船舶(包括船队)航行阻力通常是指船舶在上驶航行过程中受到的水流阻力和水面坡降阻力。进行船舶航行阻力计算的目的，一是判别船舶在一定的水流条件下能否正常航行；二是估算船舶正常上驶航行所

允许的最大表面流速和坡降。两者均可为航道工程设计或工程治理提供依据。

在进行船舶航行阻力计算时，水流阻力通常依照兹万科夫公式的基本形式，用川江船舶航行的水流阻力实测资料修正后的公式来计算。在实际计算过程中，笔者发现存在这样的问题：(1)船队的航行阻力究竟如何计算?(2)山区河流、山前与丘陵河流的船舶航行阻力计算方法是否相同?就实际情况来看，目前在计算过程中均未考虑上述问题。绝大多数的计算都是针对长江上游山区河流或中下游平原河流中航行的船舶

(队),对长江山前河流以及其它河流涉及极少。

笔者通过分析和计算现有的实船和船模试验资料，对上述问题进行了探讨，提出了相应的计算方法。

2内河船舶(队)航行阻力计算方法及其研究现状

船舶能否正常上驶航行，取决于船舶的有效推力是否能够克服所受水流流速和水面坡降产生的阻力。一般情况下，可以通过实船试验或船模航行试验来进行判别。但有的工程不具备实船或船模试验条件，或有

些试验资料需进行分析计算时，就要采用阻力计算公式来近似计算船舶阻力。

2.1内河船舶(队)航行阻力计算方法

2.1.1水流阻力计算公式1

内河船舶水流阻力通常用兹万科夫公式计算：

a.钢质自航船

Ry=0.17Sv1.83+5CgAmv1.7+4Fn(1)

式中：Rv为水流阻力(kg);S为船舶浸湿面积(m2),s=Lw(1.8T+CBB),Lw为水线长(m),T为吃水(m),

B为船宽(m),Cs为方形系数；V为船对水速度，V=Vs+Vc,Vs为表面流速(m/s),取船长范围的平均值，Vc为船舶上驶对岸航速(m/s);Am为中横剖面面积(m2),Am=CmBT,Cm为肿剖面方形系数；Fn为傅汝德数；Fn=v/√gL,式中L为船长(m)前为剩余阻力系数，按下式计算：

ξ=1.77mCβ5/[(L/6B)3+2],

式中：m无隧道船取1.0,有隧道船取1.2。

b.非自航船

收稿日期：2001-11-13

作者简介：李一兵(1961-),男，江西省人，研究员，主要从事通航水流条件和航道整治研究。

水道港口

第23卷第1期2002年3月

JournalofWaterwayandHarbour

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Rv=fsv1.83+5CgAmv1.7+0.15V(2)

式中：f为摩擦阻力系数，钢船取0.17,木船取0.23～0.25若为剩余阻力系数，对楔型船取10.5,对杓型船取

8.0。

兹万科夫公式可用于粗略估算一般内河自航或非自航船舶的水流阻力，如有试验资料，对该公式进行修

正，计算结果会更加精确。

根据实船和船模试验结果，我国川江驳船一般依下式计算：

Rv=fsv1.83+ξCBAmv1.7+0.03V(3)

式中：f为摩擦阻力系数，f=k[0.137+0.258/(2.68+L)];k=[1+0.0043(15-t)];t为水温；′为剩余

阻力系数，取ξ′=6.0。

从式(3)中各参数的物理意义可以看出，公式中前一部分是由于船体浸在水中而产生的阻力，也就是常

说的因水流粘性而产生的摩擦阻力；后一部分是由于船体正面阻水产生的阻力，也就是水流压力。

当船型一定的情况下，水流阻力约与船舶对水速度的平方成正比。由于山区河流枯水期槽窄、水浅，船舶在航行过程中对航道原来的水流