設計水線長（designed waterline length）是指船舶上設計水線的長度。設計水線，是指船舶在預期設計狀態自由正浮於靜水上時，船體型表面與水面的交線。也即對應於設計排水量的水線。設計水線對民用船舶來說通常是船舶滿載時的吃水線。
基本介紹
- 中文名：設計水線長
- 外文名：designed waterline length
- 定義：設計水線長度
- 設計水線：設計排水量的水線
- 一級學科：船舶工程
- 二級學科：船舶術語
簡介,水線面係數的選擇,對穩性的影響,對布置的影響,對耐波性的影響,對快速性的影響,設計水線首端形狀與半進流角,設計水線尾端形狀,設計水線平行中段長度,
簡介
設計水線是指船舶達設計吃水時的水線。在橫剖面面積曲線確定以後，適宜地設計水線與之配合，是設計優良型線的重要保證。設計水線形狀由水線面係數
、平行中段長度
、半進流角
、半去流角
、漂心位置
以及首尾端形狀所決定。此外，設計水線的特徵和參數還必須與橫剖線的UV度結合起來考慮。
水線面係數的選擇
水線面係數 的選取與船的相對速度、穩性和布置有關。設計時應考慮以下因素：
對穩性的影響
水線面係數 和B一樣，增大 可提高初穩性高度，同時水線以上部分也相應加寬，使儲備浮力有所增加，從而對抗沉性和大傾角穩性均有利。
對布置的影響
從總布置角度，大的 ，配以V型剖面，可以加大甲板面積和設計水線以上的容積，有利於甲板設備和艙室的布置。
對耐波性的影響
增大 對縱搖有較強的阻尼作用，如再配以V形剖面和適度的首外飄，有利於減少縱搖幅值，並改善船的甲板上浪。
對快速性的影響
從靜水阻力考慮， 過大是不利的， 應隨
的增大而減小。但對於淺水阻力而言， 大則垂向棱形係數下降，使排水體積集中於上部，可以增加船底與河床之間的間隙，從而可減少回流速度及淺水阻力。
圖1
圖1船舶設計中， 的選取一般從快速性出發，然後校核穩性、總布置和型線各方面是否合適。通常 與
有以下關係：
圖1給出了幾個系列船型的 與 的關係曲線。
設計水線首端形狀與半進流角
從阻力方面看，設計水線首端形狀對興波阻力的影響，與橫剖面面積曲線首部形狀相類似。而半進流角對前部形狀起決定性作用。為了獲得較小的阻力，設計水線首部應儘可能瘦削，而尾部應很好地平滑過渡。
對於低速船，由於興波阻力所占比重較小，因此通常以獲取較大的載重量為出發點，從而導致船首部並不瘦削，否則船中部較肥、首部較尖，勢必造成嚴重的水線突肩。
實踐表明， 低時，低速船的橫剖面面積曲線往往有較長的平行中體和較大的前體棱形係數，因此設計水線的首部只能采剛比平行中體還要長的平行中段、較大的進流角、凸形的端部水線和較大的前體水線面係數，之對應的就是首端形狀做成近似於直線的凸形。
隨著 的增加，興波阻力不斷增加，其高壓區不斷後移。為了減小興波阻力，往往需要首部水線拐點相應後移些，因此希望設計水線採用較小的前體水線面系和半進流角，首部水線由直線形過渡到微凹形，甚至凹形。
對於高速船，興波高壓區將近擴展劍船中區域。為了減小興波阻力，希望整個水線前半部變瘦，因而首部水線常採用直線至微凸形。
綜上所述，適宜的首部水線形狀大體如下：
圖2
圖2
從耐波性方面看，設計水線首段適當豐滿一些有利，而成S形的則不利。對於小型船舶，從穩性和總布置方面考慮，需有較豐滿的首部水線。
設計水線的半進流角對船首部興波阻力有重要影響。根據船模試驗，適宜的半進流角主要與有關，其次還與前體棱形係數
、前體水線面係數
、L/B等有聯繫。半進流角的選取不僅要考慮興波阻力的關係，還要考慮船體幾何特特徵的協調性，設計時可參考圖2綜合考慮。
設計水線尾端形狀
從阻力來看，一般而言，設計水線尾端對總阻力的影響次於前端，其主要表現在形狀阻力方面。為減緩水流分離，設計水線尾端不宜成凹形，尾部的縱向斜度應小於30°。特別是對於中速船，尾端應儘可能變瘦些以免產生大量漩渦；對於高速船，由於水流大多沿著縱剖線流動，因此尾端反而可以做得豐滿些。
圖3
圖3此外，對於單槳船，螺旋槳區的尾部水線應力求平直，終端(尾柱處)不應鈍闊，縱向斜度不要超過20°；水線反曲處也應避免斜度過大，且注意順滑過渡。對於雙槳船，尾部設計水線應蓋住螺旋槳和舵葉，以利於螺旋槳和舵的安全，同時避免槳葉工作時吸入空氣，影響效率。
後體設計水線面係數與船的穩性總布置及尾部型線特徵有關，設計時還可參照母型船來選取。
設計水線平行中段長度
設計水線平行中段長度取決於水線面係數大小和水線首尾端形狀。通常對於單槳船平行中段長度
約為橫剖面面積曲線平行中體長度
的2倍；對於速度較高、方形係數較小的船舶，儘管沒有平行中體，但設計水線中偏後仍然存有平行中段。圖3給出了相關船型的與
的關係。
