方形係數（block coefficient）是指與基平面相平行的任一水線面以下的船的型排水體積與對應的船長、型寬和平均吃水的乘積所表示的長方體體積之比。主要根據船舶浮力、快速性、耐波性及綜合經濟性和總布置等因素選定，是設計和分析船舶性能的重要船型參數之一，是表達船舶水下形狀的肥瘦程度的重要數據，由計算得出。
基本介紹
- 中文名：方形係數
- 外文名：block coefficient
- 意義：表達船舶水下形狀的肥瘦程度
- 考慮因素：船舶浮力、快速性、耐波性
- 一級學科：船舶工程
- 二級學科：船舶總體
係數介紹,主要因素,對總布置影響,對船重量影響,對阻力影響,對適航性影響,係數的確定,按浮力要求,參考公式,
係數介紹
方形係數是表達船舶水下形狀的肥瘦程度的重要數據，是排水量和船舶各主要尺度間的紐帶，它由下列
公式計算得出：
圖1L為該排水體積的狀態時的水線長度，單位為米；
B為船寬，單位為米；T為該排水體積的狀態時船舶吃水，單位為米。
一般認為，方形係數越小的船舶越狹長，例如軍艦；方形係數越接近1的船舶越肥大。
船舶船池試驗的時候，一般要保障模型和母型船舶的方形係數相同。
主要因素
對總布置影響
對船重量影響
由浮力平衡方程式知，若排水量保持一定，僅增加 ，則船舶主尺度相應減小。並且船體鋼料重量將減輕，造價下降。同時，因為船舶總重量不變，空船重量減輕，使載重量相應增加，所以，在布置條件滿足的情況下均取較大的方形係數。
對阻力影響
航速一定時，保持主尺度不變而改變 ，將引起總阻力的變化，如圖1所示。該圖系由船模試驗所得的單位排水量總阻力與 的關係曲線，分析該試驗結果可得以下結論：
第一，在FN等值曲線上有一R/Δ的最低點說明在一定的相對速度下，可找到一個對應阻力最低的方形係數，我們稱之為最佳方形係數。圖1中曲線①即各等值FN曲線上的最低點連線，它表明了FN與最佳 的對應關係：速度越大，最佳 越小。
圖2
圖2第二，FN等值曲線變化不均勻。在最佳 附近的曲線變化緩和，這一範圍內， 適當加大而R/Δ的值增加幅度較小，但在一定的增值後， 增加將使阻力急劇增加，這一 即阻力增加的臨界點，稱為臨界方形係數，即圖中曲線②所對應的值。
實際船舶的方形係數一般都在曲線①和曲線②所示的最佳 和臨界 範圍內選擇。對於一般貨船，因其所需的浮力較大，若取最佳 則尚須增加主尺度，使鋼料重量和造價提高，載重量減少；反之，如適當增大 ，雖然對航速有一定影響，但主尺度的減小將對經濟性有利，所以對這類船，通常取接近臨界值的 ，這種方形係數亦稱經濟方形係數。
圖3
圖3對適航性影響
係數的確定
確定 時，應根據設計船的具體情況採用不同的處理方法，主要取決於預期的航速和已選定的船長。
小型工作船(如拖船等不載貨的船)因船小，而相對速度較大，當 <0.60時，有許多船將p=0.895的峰區中航行，如圖2所示，而L/B通常又較小，為降低阻力，一般取較小的 。
客船的主尺度基本上是根據布置需要而確定的，通常主尺度較大而排水量相對較小，因而 的確定主要是滿足重力與浮力的平衡。當船舶主尺度及排水量初步確定後，利用 公式即可初步確定出 。對於船長、船寬和吃水受航道限制的淺水船舶，方形係數主要取決於排水量，故常按浮力要求確定，為滿足浮力要求，其 值有時較大，如淺水拖輪的 較深水拖輪大，一般在0.55~0.65之間，見圖3。
圖4
圖4對於航行於淺水或經常出入河港的小型運輸船舶，由於航線較短，停港時間相對較長，且吃水受限制，故適當加大 以減小主尺度、適應停港要求。從經濟性出發，取大的 也是有利的，所以這類船常取臨界 。
圖4為名家所建議的 值。方形係數的確定一般可按下面幾種方法：
按浮力要求
根據上述 公式，當初步選定了主尺度和排水量後，滿足浮力要求的 可直接求得。
參考公式
圖3為不同類型船舶的 值範圍。也可按以下統計公式確定；
圖5
圖5內河客船
式中：
——特徵數，
。
該式適用於FN為0.25~0.33的中速內河客船，對於以載貨為主的客貨船及吃水與長度限制較大的小船偏差較大。對長江下游的大型客船，上式的誤差亦較大，而卡爾波夫公式較為適用：
圖5為長江船不同FN時的臨界值，可作為初步確定長江船的參考。
亞歷山大提出的確定的公式是：
圖6L——船長，ft；
k——係數，一般在1.04~1.08之間，拖船取1.08，V為自由航速；我國內河小拖輪則取1.10；高速定期貨船常取1.06，沿海小油船一般為0.63~0.75，k取1.10。
沿海船
當
時，可按上式計算；當
為1.0時，應按上式結果減去0.01；當為1.10時，應按上式結果減去0.03；當為1.20時，應按上式減去0.064。
根據上述公式及一些實船資料，給出與FN的關係曲線，如圖6所示。
