第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进

第六章 船模自航试验及实船性能预估

为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。 船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题：

① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。

② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。

此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。

§ 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值

一、相似定律

在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。因此，

m

m s

s g g L V L V =

上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此，

m

m Am s s As D n V

D n V = 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有：

λD D

L L ==m

s m s 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1)

满足进速系数相等时有：

λn V n V m

Am

s As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故

()()λn V

ωn V

ωm

m

m

s

s

s

11-=

-

或 ???

?

?

?--=s m

s m 11ω

ω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得：

λn n s m = (6-2)

(6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系

数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系：

?

?

??

?

????===5.3m

s Dm Ds 4m

s m s 3m

s m

s λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3)

(6-3)式只对螺旋桨说来是正确的，但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。因此推力与阻力之间必然有：

对于实船 ()s s s 1R t T =-

对于船模 ()m m m 1R t T =- 如果将(6-3)、(6-4)两式联系起来分析，发现两者是不一致的。从推进的角度出发，当满足傅氏数和进速系数相同的条件时，模型与实桨的推力之间确实存在缩尺比三次方的关系。假定推力减额无尺度作用，即t s = t m ，则从(6-4)式看来，实船与船模的阻力之间也应与缩尺比三次方有关才能使两者一致。但是，在《船舶阻力》课程中我们已知，当船模与实船在傅氏数相同时，两者的总阻力并不存在缩尺比三次方的关系，即

3m

s m s λρρ

R R ≠

为了克服这个矛盾，需要在船模自航试验中作适当处理后才能进行实船的换算。

二、摩擦阻力的修正-实船自航点的确定

在船模自航试验中，当满足傅氏数Fr 及进速系数J 相同的条件时，则模型与实船之间的各种力基本上是缩尺比的三次方关系，唯阻力之间不存在这种关系。在阻力中，剩余阻力部分实际上也是满足这种关系的，因为在Fr 相同时实船和船模的剩余阻力系数相等，故两者总阻力之间不存在缩尺比三次方关系主要是摩擦阻力部分造成的。为了使试验中各种力都存在缩尺比三次方的关系，需对阻力进行修正(实际上是对摩擦阻力修正)，人为地将其硬凑成三次方关系。

(6-4)

设船模在速度V m 时的阻力为R m ，实船在相当速度m s V λV =时的阻力为R s ，则摩擦阻力修正值F D 为：

3s s m m D λR

ρρR F -=

或 ()D m 3

m

s s F R λρρR -=

（6-5） 这样，在船模自航试验中，当船模速度为V m 时，我们设法预先对船模加一个拖曳力F D ，则螺旋桨模型发出的推力T m 仅需克服阻力(R m -F D )，此点称为实船自航点即相当于实际螺旋桨发出推力T s 克服实船的总阻力R s 。经过这样处理以后，船模自航试验系统中各种力便都存

在λ3

的关系。

假定t m = t s ，则(6-5)式可写作：

3

m D m s s 11λρρt F R t R m s ?--=- 或 3

m

s m

s λρρT T = 从上面的分析可知，进行摩擦修正(或称为决定实船自航点)的目的，是使模型桨的载荷与实船螺旋桨相当，只有在这种情况下，才能根据船模自航试验的结果预估实船推进性能。

§ 6-2 自航试验方法及数据表达

一、自航试验概述

船模自航试验，一般是在阻力试验和敞水试验之后进行的，据此可以分析推进效率的各种成分。图6-1是船模自航试验布置的示意图，借以说明试验中测量有关数据。

船模在速度V m 时的阻力R m 已自阻力试验中求得，在自航试验中，螺旋桨模型的转速n 、推力T 及转矩Q B 由动力仪2测得，强制力z 由阻力仪1测得，船模速度V m 即为拖车的前进速度。由于试验时要求保持等速直线前进，故力的平衡必然是：

()m m 1R z t T =+- (6-6)

图 6-1

自航试验的方法有所谓大陆法(即纯粹自航法)和英国法(即强制自航法)两种。纯粹自航法根据船模速度V m 时的F D 值，事先在船模上予以扣除(即图6-1中时z 应等于F D )，然后调节螺旋桨的转速，使其发出的推力恰能克服阻力(R m -F D )，保持船模速度与拖车速度V m 相等。由于F D 在试验中不能改变，因此调节比较困难。在我国各水池中，基本上都采用强制自航法。

强制自航法是船模在螺旋桨推力T 和强制力z 的共同作用下，其前进速度和拖车速度V m

保持相等。对某一选定的船模试验速度V m ，一般需要外加五个强制力，即z 1、z 2、z 3、z 4、z 5。对不同的强制力，为维持船模速度V m 而要求螺旋桨模型发出的推力T ，转速n 及转矩Q B 是不同的。因此对于一个速度一般需要试五次，各次尽可能保持同一速度V m 。测量记录数据有V m 、z 、T 、Q B 及n 五项。五个强制力的范围大致是：z 1 = 0，相应于船模的自航点，即螺旋桨模型发出的推力克服船模的阻力；z 3＝F D ，相应于实船的自航点。z 2 = 0.5F D ，z 4、z 5一般大于F D ，总之使试验点子能合理布置。

为了正确预估实船性能，一般需要四个船模自航速度，即V 1，V 2，V 3，V 4，其中V 3约相当于实船试航速度，V 4则高于实船试航速度，以保证预估之实船性能在试验范围之内。

在对某一速度V m 进行试验时，由于很难保证相应于五个强制力的各次试验速度都相同，在有小量偏离的情况下，可以用下列办法进行修正。

如某次试验量得之船模速度为m

V '，其相应的数值为T ′，B

Q '，n ′，z ′，现在要化至标准的速度V m ，及其对应的数值T ，Q B ，n ，z ，其间之关

系为：

n

n'V V ='m m

(6-7) 2

m m B B

???

? ??'=='=V V z z'Q Q T T' (6-8) 自航试验的测量结果通常应绘制成如图

6-2所示之船模自航试验曲线。据此可以进行各

种推进效率成分的分析及实船性能预估。

二、试验结果的数据处理

根据船模阻力曲线、螺旋桨模型敞水性征曲线及船模自航试验曲线，大体按下列步骤进行推进效率成分的分析处理，以便求得船体与螺旋桨相互影响的诸因素及推算出实船在相当速度时的推进性能。

1．相当于实船自航点的推进效率分析

Q z

T 图 6-2

2

．推进效率成分的分析

上述表中分析所得的各种效率成分都是对应于船模的数值。此外，两种表中分析所得之推进效率在数值上应基本一致，其误差应不超过0.001。

§6-3实船推进性能预估

所谓实船性能预估，是指根据船模自航试验结果给出实船航速、螺旋桨转速及收到马力之间的关系。

在20世纪50年代前，常用模型自航试验数据按相似定律和缩尺比直接算出实船的有关数据，由于忽略了所有的尺度作用，不可能得到正确的预报结果。自50年代末开始，各国水

池十分重视实船性能的预估问题，同时实船试航的资料积累也日渐增多，有可能对尺度作用进行经验统计的修正。例如英国船池会议BTTP 于1965年采用的(1+ x )、K 2作为标准方法，1966年ITTC 也曾给以推荐，(1+x )、K 2统称为实船船模相关因子，前者主要是对阻力估算的相关因子，后者是照顾伴流尺度作用的相关因子。由于该方法在分析中物理意义不清晰，后被废弃不用。本节主要介绍实船性能预估的T ΔC 、ωΔ方法及1978 ITTC 的标准方法。

一、T ΔC 、ωΔ法

在20世纪60、70年代，日本以及北欧的一些国家喜欢采用这种方法预估实船性能。T ΔC 、

ωΔ也称为相关因子，是根据经验统计资料而得出的修正数据。这种方法认为：在船模实船的换算中，造成预估不正确的主要问题在于阻力和伴流二项，由于粘性不相似及摩擦阻力计算的外插等问题，致使阻力换算结果与实际有差别，因此需要用相关因子T ΔC 予以补救。伴

流受粘性的影响较大，船模试验得到的伴流数值偏高，应由相关因子ωΔ予以修正。

至于相对旋转效率ηR ，推力减额分数t 则认为尺度作用影响较小，可直接采用船模试验数据。螺旋桨的敞水性征曲线有修正与不修正两种意见。

这类预估方法的大体步骤是：

表中2T /J K 对于一定的船速是一常数，表示从阻力角度对螺旋桨的要求。在螺旋桨的敞水性征图上可事先另设一个纵坐标2T /J K ，并绘制该桨的2T /J K J 曲线，从该曲线上可以读出表中2T /J K =常数的点子，该点表示了实船螺旋桨的工作点，由此可以读出η0、J 、K Q 等，并可按下表计算转速及马力。

据上述表中的计算结果，同样可以绘制如图6-3所示之N s -V s 及P Ds -V s 曲线。

二、1978 ITTC 单桨船实船性能预估的

标准方法

近二十年来关于实船性能预估问题的研究十分活跃，在历届ITTC 会议上都有相当的资料

公布和有关这方面的讨论。十五届ITTC 性能委员会企图总结出一个标准方法，经过三年的准备，在1978年十五届ITTC 会议上提出了一个《1978 ITTC 单桨船实船性能的预估方法》，并被大会通过作为暂行标准方法，要求各成员组织按此进行实船性能预估。

原先十五届ITTC 性能委员会准备给出统一的标准，但实际上无法做到，因而采取折衷的办法，将暂行标准分为两部分。第一部分是1978 ITTC 标准预估，一切照其规定办法进行计算，第二部分是结合各水池自己积累的资料给予经验性修正，并据以得出实船航速、螺旋桨转速及收到马力之间的关系。这个方法基本上与T ΔC 、ωΔ法相类同，唯对许多因素规定得更加明确具体而已。现简述如下： 第一部分：1978 ITTC 标准预估

① 阻力采用三因次的(1+K )方法进行换算，故船模的总阻力系数应写作：

()Rm Fm Tm 1C C K C ++= (6-9)

式中，C Fm 为按1957ITTC 公式计算之摩擦阻力系数，C Rm 为剩余阻力系数，(1+K )为形状因子，可根据傅氏数Fr = 0.1～0.2范围内的试验结果按下式决定：

()???

?

??++=Fm

m Fm

Tm

1C Fr A K C C (6-10) 其中，(1+K )、A 、m 等数值由最小二乘方确定。故船模的剩余阻力系数为C Rm = C Tm -(1+K )C Fm 。

在相当速度时，实船的剩余阻力系数C Rs = C Rm 。 因此，无舭龙骨时实船的总阻力系数为：

()AA F Rs Fs Ts Δ1C C C C K C ++++= (6-11)

N

S

η

Dm

P

DS

S

图6-3

其中，(1+K )、C Rs 由船模试验求得，C Fs 为按1957 ITTC 公式计算之摩擦阻力系数，F ΔC 为粗糙度附加，由下式决定，

33

/1WL s F 1064.0105Δ-????

?????-????

??=L K C (6-12) 其中，K s 为船体表面粗糙度，通常可取为K s = 150×10-6

米，WL L 为水线长度，C AA 为空气阻力系数，可按下式求得：

S

A C T

AA 001

.0= (6-13) 其中，A T 为水线以上船体及上层建筑在横中剖面上的投影面积，S 为湿面积。

在装有舭龙骨时，实船的总阻力系数为：

()[]AA Rs F Fs BK

Ts Δ1C C C C K S

S S C +++++=

(6-14) 其中，S BK 为舭龙骨面积。

② 螺旋桨敞水性征曲线

螺旋桨模型敞水试验的临界雷诺数不低于3.0×105

，试验结果以无因次系数K T 、K Q 及J 来表示，并给出敞水性征曲线。

实船螺旋桨的性能应根据模型敞水试验结果进行尺度修正后求得，修正办法详见本书第4章第2节中1978 ITTC 推荐的方法。

③ 船模自航试验结果采用等推力法求出相当于实船自航点处的模型推进效率成份，即ωm ，t m 及ηRm ，其分析方法详见本章第2节。

④ 实船伴流分数ωs 按下式计算：

()()[]

()()Fm

F Fs m m s 1Δ104.004.0C K C C K t ωt ω++++-++= (6-15)

⑤ 假定推力减额分数与相对旋转效率无尺度作用，即

t s = t m ； ηRs = ηRm

⑥ 实船性能的标准预估步骤与T ΔC 、ωΔ法相同，这里不再重复。

第二部分：根据各水池本身所积累的经验修正，给出实船航速、转速及马力之间的关系。 15届国际船模试验池会议性能委员会在分析不同单位提供的实际资料时发现，无论采用何种公式所得的T ΔC 与ωΔ数据总是相当离散，难以得出一致的规律。造成这种离散的原因是由于各水池的模型试验及实船试航程序不同所致。因此，需要引进一个所谓结合本单位的修正项，以便提供比较切合实际的实船性能预报。1981年16届国际船模试验池会议建议：采用功率因子C P 及转速因子C N 进行修正，C P 及C N 的数值由各水池根据自己积累的经验统计资料决定。

因此，经C P ，C N 修正后给出的实船试航性能预估数值为： 转速 N T = C N ·N s 收到马力 P DT = C P ·P Ds

式中，N s 及P Ds 为ITTC 标准预估中得出之转速及螺旋桨收到马力。

按上述方法所得到的结果，同样可以绘制如图6-3所示之曲线。

三、实船船模相关因子的选取

如前所述，根据船模自航试验结果预估实船性能时，相关因子的合理选取对预估的正确性极为重要。在进行实船性能的预估方法中，目前应采用1978ITTC 标准预估方法，但不少水池仍按传统习惯沿用T ΔC ，ωΔ法，至于BTTP 提出的(1+x )、K 2法已基本废弃不用。在我国制订的“单桨船模自航试验及数据的标准表达方法”标准文件中，规定采用1978 ITTC 标准预估方法，也可以使用T ΔC ，ωΔ法。因此，这里简要介绍两种预估方法中相关因子的选取问题。

1．1978 ITTC 预估方法

在1978 ITTC 的预估方法中，16届国际船模试验池会议规定采用功率因子C P 及转速因子C N 进行修正。因此，C P ，C N 即为实船-船模的相关因子。根据上海交大水池对7条单桨船的实船及船模相关分析的结果，C P ，C N 值如图6-4所示。

平均说来，C P = 0.9725，C N = 1.0234，16届国际船模试验池会议性能委员会认为上述数据是在合理范围之内。

2．T ΔC ，ωΔ法

Re ×10-9C N

0.81.01.2

C p 1.2

1.00.8-9Re ×10

(b )

图 6-4

在T ΔC ，ωΔ预估方法中，实船阻力按传统的傅汝德二因次方法由船模阻力试验结果换算而得，其中摩擦阻力系数采用1957 ITTC 公式进行计算。根据上海交大水池对有关实船及船模相关分析的结果，相关因子T ΔC 如图6-5所示。图中同时给出了日本三菱试验池的分析结果。

由图中可见，相关因子T ΔC 比较离散，其平均数值可按图中的虚线选取，或按下列经验公式计算：

1831.0106154.1Δ10T +?-=- Re C (6-16)

至于相关因子ωΔ，其实质是实船伴流分数ωs 与船模伴流分数ωm 之差，即m s Δωωω-=。因此，问题可归结为既知ωm 如何估算ωs ，根据我们的经验，可按本书第5章第4节中(5-56)式或(5-57)式进行计算。

严格说来，实船船模的相关因子应按各水池自己积累的经验选取，但在资料缺乏的情况下，上述数据可供实船性能预估时参考使用。

四、实船试航速度预报、螺旋桨与主机的配合情况

对于产品任务说来，自航试验的目的是希望预先了解实船能达到的试航速度，螺旋桨与主机的配合情况。

在上节中所给出的P Ds -V s 及n s -V s 的关系曲线，表示所试验的船体配上螺旋桨推船前进时V s 、P Ds 、n s 之间的关系。亦即螺旋桨以转速n s 旋转

时，如果能收到功率P Ds 的话，则这个螺旋桨就可推船以速度V s 前进。因此，如图6-3所示之曲线仅仅表示螺旋桨与船体的关系，还没有涉及到与主机的关系。

当给定主机的功率和转速时，我们即可预报实船试航速度和判断螺旋桨与主机配合情况。设螺旋桨设计工况所对应的主机的转速为N ，功率为P s 、轴系传送效率为ηs ，则主机在转速N 时能够供给螺旋桨的马力为DS P '。将此数值画在自航试验所得之实

9

2.0

1.5

1.0

0.5

0.40.200.20.40.60.8

Re ×10

ΔC T

图 6-5

P D

s

V s

图 6-6

船P Ds -V s ，n s 曲线如图6-6所示。

DS P '直线与P Ds 曲线的交点表示主机供给螺旋桨的马力恰为螺旋桨所需要吸收的马力，此点为主机与螺旋桨在功率上平衡一致。从该交点可读得螺旋桨的转速为s n '，船速为s V '。现在需要考察螺旋桨转速s n '与主机转速N 之间的关系，这可能有下列三种情况：

①DS

P '=P D s ，N =s n ' 表明螺旋桨与主机不仅在功率上平衡一致，两者在转速上也一致。因此，主机与螺旋桨

配合良好，符合设计要求。预计的实船试航速度可达s V '。

②DS

P '=P D s ，N ＜s n ' 由于在同样马力时螺旋桨的转速较主机为高，由此可以断定相对于设计工况来说螺旋桨的负荷过轻，即当该桨在转速N 运转时，其吸收的马力将小于设计工况主机提供的马力。 ③DS

P '=P D s ，N ＞s n ' 此时，相对于设计工况来说，螺旋桨负荷过重。即当该桨在转速N 运转时，其吸收的马力将超过设计工况主机提供的马力，如果以额定转速和额定马力作为设计工况的话，则该桨必须降低转速运转。

船体、螺旋桨、主机三者配合一致是船舶设计者必需力争做到的。从自航试验的结果来看，第一种情况符合这个要求，因此可以预计所设计的船体、螺旋桨与主机是配合一致的，同时可以预报在主机功率P s ，转速N 时实船可达到的试航速度为s V '情况②、③都出现船体，螺旋桨与主机不配合，表明原设计存在问题，需要加以改进而使三者配合一致。一般说来，由于船体、主机已定，修改螺旋桨比较方便省事，在自航试验预估中如出现情况②或情况③，船模试验研究机构应负责提供修改方案，即推荐一个能与船体，主机相匹配的螺旋桨，以纠正原设计的错误。

在机翼理论和螺旋桨理论基本知识中我们已知，改变螺旋桨的负荷可以有两种办法：①保持原来叶切面的形状而改变螺距；②保持原来的螺距而改变叶切面的形状(即改变叶切面的拱度)。因此，如果在自航试验预估中发现螺旋桨负荷过轻，则可以用增加螺距或增加叶切面拱度的办法使之改进。在螺旋桨负荷过重的情况下则可以借减少螺距或减小叶切面拱度的办法使之改进。实用上以修改螺距较为简单，对于原先用图谱设计的螺旋桨尤其方便，这是因为使用图谱系列资料很快可以得出修改后螺旋桨的数据，同时原先设计的螺旋桨一般都已进行空泡校核及强度计算，现只修改一下螺距估计对这方面的影响不大。

下面简要介绍根据螺旋桨敞水系列试验曲线对螺旋桨进行修改的大体步骤： 已知原设计桨(如图6-6中的交点)在吸收功率P Ds 、转速s n '时船速为s V '，且该桨之直径为D ，螺距比为P/D 。据P Ds 、s n '及D 等可算出该螺旋桨的K QB ，再根据自航试验所得的ηR 可得该桨的敞水转矩系数K Q0。

主机在转速N 时能供给螺旋桨的马力为DS P '。若螺旋桨的直径不变，则可以得出主机能供

给该桨的QB

K '和相应的敞水0Q K '或者根据DS P '=P Ds (功率一致)，也可得出两者之关系。 52

S QB S 52QB

π2π2D n ρK n D ρN K N ''=' QB 3S QB

3K n K N '=' 同时，可有：

0Q 3

s 0Q

K N n K ??

?

??'=' 修改后螺旋桨的敞水0Q

K '满足上式的要求，则可与主机的功率及转速配合一致。 然后，假定若干个船速V 并算得对应的进速系数J ，根据上面计算的0Q

K '及J 在敞水曲线图谱中查得若干组P ′/D 和T

K '，并得到对应的()V T e '，最后可由()V T e '= R (V )确定修改后螺旋桨的螺距比P ′/D 和船速V 。

如果不按上述办法修改，则也可以根据船模试验所得出的有关数据，如R Ts 、t m ，ωs ，ηRm

等，重新进行螺旋桨设计。

在许多情况下，船模自航试验使用的是备用螺旋桨模型而不是设计桨的模型。所谓备用螺旋桨模型是指船模试验池已有的库存螺旋桨模型。各国船模试验池普遍采用备用螺旋桨进行自航试验的原因是：① 对于船型系列试验研究项目，无明确对应的实船，则选用大体合适的备用桨进行自航试验以便提供船型系列有关的各推进效率成分资料。② 对于新设计船舶的产品试验研究来说，由于设计者要求尽快提供新船的推进性能，作为方案设计审查的依据。按设计螺旋桨新造一个模型相当费工费时，为了节省时间，只好选用船池中已有的桨模。③ 备用桨所得的试验结果用之于实际尚能满足工程上的要求而没有显著的误差。

选用备用桨进行自航试验虽然可以免除设计桨模型的加工制造，但我们需要的是设计桨与船体、主机匹配是否良好，以及用设计桨后船舶能达到的航速等等。因此，用备用桨进行试验所得的数据必须加以换算并给出相应于设计桨的结果。现就有关问题说明如下：

① 备用桨的选择原则：

备用桨的螺距比、叶数及盘面比应尽可能与设计桨相近，即使有些差别，问题不大。但是，备用桨的直径必须与设计桨相同，这是因为直径不同会影响到ω，t ，ηR 等因素，故备用桨的直径务必与设计桨一致。关于这一要求是极易做到的。假定设计桨的实桨直径为D s ，船

池中现有比较合适的备用桨的直径为D m ，则可以根据λD D

=m s 作为实船和船模的缩尺比，这样

便保证了备用桨模型直径与设计桨模型的直径相同。

② 按备用桨进行自航试验后的船模推进效率成分分析方法与本章第2节(二)相同。所用的分析资料是船模阻力曲线，备用桨的敞水性征曲线及自航试验曲线。由此所得到的对应于实船自航点的各种效率成份如η0，ηR ，t ，ω，ηD 以及转速n m 等都是备用桨的数值。

③ 根据船模试验数据的统计分析，当螺旋桨直径相同时，由于其他因素变化对ηR ，t ，ω的影响较小，因此可以认为：用备用桨自航分析所得的ηR ，t ，ω等数值完全适用于设计桨。

④ 在用T ΔC 、ωΔ法或1978 ITTC 方法进行实船性能预估时，只要根据备用桨得出之模型ηR ，t ，ω等数值及设计桨的敞水性征曲线，参照本章第3节中所介绍的办法进行分析，便可得出相应于设计桨的实船性能预估曲线，即P Ds ，N s -V s 曲线。

由此可见，对于新设计船舶以备用桨进行自航试验的前提是：必须已知设计桨的敞水性征曲线，否则将无法预估实船的性能。

五、 实船船模的相关分析

从前面的许多讨论中我们可以清楚地看到，由于船模试验不是(也不可能是)在全相似的条件下进行，因此根据船模试验结果进行实船性能预估时，不得不利用经验统计数据，以期

提高预估的正确性，这些经验统计数据可统称为实船船模的相关数据。这些数据是从船模试验与相应的实船试航资料分析比较而得来的。这种分析比较可统称为实船船模的相关分析。

为了提高实船性能预估的正确性，需要积累大量的实船试航资料。为了寻求合理的船模换算方法，也需要积累大量的实船试航资料。因此，重视实船试航以取得可靠的数据，认真进行船模实船相关分析，是十分重要的。

在进行实船船模相关分析时，所需要的资料是： ① 实船试航数据，即N T ，P DT -V s 曲线(图6-7)。

② 相应的船模试验给出的实船性能预估，即N s ，P Ds -N s 曲线（图6-8）。

相关分析可按如下步骤进行。

1. 功率因子C P 及转速因子C N 的相关分析

这种相关分析比较简便。对于某一船速V s ，从实船试航数据得出的马力为P DT ，螺旋桨的转速为N T ，但根据船模自航试验用1978 ITTC 标准方法预估实船在V s 时的马力为P DS ，转速为N s 。则可得相关因子如下：

功率相关因子 Ds

DT P P P

C = (6-17)

转速相关因子 s

T

N N N C =

(6-18) 2. T ΔC 、ωΔ因子的相关分析

对于某一船速V s 从实船试航数据得出马力P DT ，螺旋桨的转速N T ，则可利用相应的船模自航数据及螺旋桨敞水性征曲线进行相关分析。

根据实船螺旋桨的收到马力P DT 按下式算出船后转矩Q TB ：

T

DT

TB π275N P Q =

利用船模自航试验所得的相对旋转效率ηRm 按下式求得实桨敞水转矩Q T0：

TB Rm 0T Q ηQ ?=

根据实桨的直径D s ，转速N T 及水的密度ρ按下式求得实桨敞水转矩系数K Q0：

S

P DS N

S

N T

P DT V S

图 6-7 图 6-8

5

s 20

T 0Q T

D ρN Q K =

根据上述K Q0在螺旋桨敞水性征曲线上查得实桨的工作点J 及推力系数K T ，由此可得：

实桨的推力 4s 2

T T D ρN K T =

实桨的进速 s T A D N J V = 根据实船的航速V s ，可算出伴流分数ωs ：

s

A s 1V V

ω-=

利用船模自航试验所得的推力减额分数t m ，可得实船的总阻力月R Ts ：

()m Ts 1t T R -=

根据实船的航速V s ，船的湿面积S 及水的密度可得实船总阻力系数[C Ts ]A ：

[]2s

21Ts A Ts ρSV R C =

上述[C Ts ]A ，ωs 是实船试航分析所得的实际总阻力系数与伴流分数。据此可得相关因子如下：

[][]m ts A ts T Δ C C C -= m s Δωωω-=

式中，[]m ts C 为船模换算所得的实船总阻力系数；m ω为船模自航分析所得的模型伴流分数。

§ 6-4 实船试速

船舶在建造或维修工作完成后，照例要进行试航，以检验船舶在快速性、操纵性、主辅机性能及船舶装置等营运性能是否达到规定的技术指标。由于实船快速性试验是其中一项重要内容，因此，也常称为实船试速。

此外，大量实船试航资料的积累对于建立各家水池的实船船模相关数据，以提高实船性能预估的正确性是非常重要的。就“船舶推进”这门学科而言，最关心的是取得如图6-7所示的实船试速的可靠数据。

关于实船试速的条件和方法，我国已制定了标准化文件，本节只作简单的介绍。

一、试速条件 1．测速区

应选择水面宽广，有足够深度，风浪、潮流影响较小的水域作测试区。

通常多采用叠标法测速，因此测速区不宜离岸边太远。测速区的标桩设置如图6-9所示。

在岸上设立A 1、A 2、B 1、B 2四个标桩，标桩A 1A 2与B 1B 2的垂直距离为测速段长度，通常取1~2海里。为使船舶在进入测速段前达到稳定的航速，在测速段两端设在助航段，助航段长度视船舶大小而定，中小型船舶约为2～3海里(或25倍船长)，大型船舶(5万吨以上)应大于40倍船长。

2．环境要求

风力应不大于蒲氏风标三级，海况不大于二级浪，能见度良好。 试速区水深应满足以下两式中较大者：

g 75.22

V h > 或 Bd h 3>

式中 h —— 水深(m )；

V —— 船速(m/s )；

g —— 重力加速度(m/s 2

)； B —— 船宽(m )； d —— 吃水(m )。

3．船舶状况

为进行船模和实船相关分析，要求试验船舶处于设计装载状态，即与船模自航试验的状态一致，船体水下部分及螺旋桨表面没有污损。

二、测试方法 1．试验工况

试验工况一般分四～五档，主机从低负荷向高负荷依次递增，直至容许的超负荷工况。例如主机额定功率的60%、75%、90%、100%及110%超负荷工况。

对于每一工况至少应进行正反航向三个连续单航次的试验，每一工况三个航次的主机转速应尽可能保持不变。每个航次都应保持船的航向同标桩方位正交，且尽可能在同一测速线上，尽量少操舵，为保持航向而必须操舵时，操舵角要求不大于5°。

2．测量数据

(1) 航速

至少由三位观察者用秒表(精度应可读至1/100 s)测定船舶在测速段内航行的时间。由所测跑标时间及已知标桩距离可以计算出每一航次船舶的对地速度V

G。将跑标时间及对地速度填入表格。表格中也希望同时填入进标及出标时间，航次等，以便查考。

当然也可利用近期发展的一些新型高精度测速装置，无需跑标就可精确测定船舶对水速度或对地速度。但就目前情况来看，跑标还是方便可靠，乐于为人们所采用的方法。

(2) 轴转矩和转速测量

用扭力仪测定轴转矩及轴转速，便可以计算出轴功率，扣除尾轴系的传递损失后可得到螺旋桨的船后收到马力。轴转矩及转速最好是连续同步记录，否则，在测速段内至少应作3～4次的数据记录。

(3) 推力测量

推力是船模和实船相关分析中比较重要的数据，但由于目前尚缺少足够满意的测量实船

推力的仪器及传感器，故实际应用中常借助自航试验中的相对旋转效率η

R来进行分析。

(4) 其他观察测量项目

为了能够对试速结果进行深入分析和以备查考，有必要对下列诸项目进行观察或测量：航向——记录每航次的实际罗经航向；

操舵情况——在测速段内记录航行时的操舵次数及舵角；

风速、风向——测定每一航次的相对风速V

R及相对风向角θ；

海况——试速区海面的波浪情况；

海流——若有可能，测量潮流大小及方向；

海水温度及重量密度——试速前后，测定试速区一定深度处的水温和重量密度；

船舶吃水情况——试速前后都应观测船舶首、中、尾的吃水。

上述测量和观察结果均应记录在试速的表格内。

三、数据整理和分析

严格讲，尽管前面规定了实船试速的条件，但实船试速所遭受的外界影响仍不同于船模试验，在外界影响中主要是风力，潮流及波浪。为了使在实际环境中试速得到的结果能同模型试验结果进行对比，就必须用适当的数据处理办法排除风力、潮流及波浪的影响。将试速结果修正为相当于无风、无潮流及无波浪状态的结果。关于风力和潮流的影响已有一些可行的修正方法，而对于波浪的影响至今尚无恰当的修正方法。

1．对风力影响的修正

目前有两种修正方法，一种是将有风状态的试速结果扣除全部空气阻力的影响部分，得到所谓“无空气”状态的推进性能；另一种方法是仅扣除风力的影响部分，还保留船在静止空气中运动时遭受的空气阻力的影响部分，也就是得到所谓“无风”状态的推进性能。后者似乎更切合实船情况，因为在无风时实船实际上仍遭受速度和船速相同的迎风阻力，但前者却更切合于船模情况，因为在船模试验时并不安装上层建筑。

关于风力影响的修正在不少书本和文章中都有介绍，除了要求合理选择不同上层建筑在不同迎风角度下的风阻系数外，处理方法并不复杂，因此这里不予赘述。另外，根据我们的经验，在较理想的试航条件下，根据目前现有的各类数据测量精度，不必专门进行风力影响

的修正。将此项影响包含在总的实船和船模的相关系数中，从工程实际观点出发还是可行的。

2. 对潮流的修正

潮流仅改变船舶对地速度，并不改变对水速度，因此，若测速时测定的是对水速度，则不必进行潮流修正。现行的测速方法，大多数是测定对地速度，因此需作潮流修正。对潮流影响的较实用的修正方法也有两种：

① 假定同一工况内相邻两航次的中间时刻的平均潮流速度等于这两个航次的对地速度之差的一半，再以时刻为横坐标绘出整个试航时刻范围内的平均潮流速度变化曲线，由该曲线可以求出每一航次对应的潮流速度，从而求得船舶对水速度。

目前，有些国家在试速时，同时测量测试段内潮流随时间的变化曲线，这样可以直接从对地速度扣除潮流速度后求出船舶的对水速度。

② 假定潮流速度随时间的变化规律(例如假定是线性关系或二次曲线关系)，然后将同一工况内若干航次的对地速度用次第平均法求得该工况的对水速度。

如前所述，试速时对每一工况一般进行正反航向三个连续单航次的试验，每一工况三个航次的主机转速尽可能保持不变。若三个航次测得的数据如下：

按次第平均法可以消除潮流速度，因而得出该工况的平均对水船速为：

423

21V V V V ++=

平均转速为：

4

23

21N N N N ++=

平均主机马力为：

4

23

s 2s 1s s P P P P ++=

这就是目前在实船试速时常采用的最简便的方法。考虑到轴系传送效率ηs 后，就可以得到如图6-7所示的实船试航数据N ，P D -V 曲线。由于船模试验预报的实船航行性能通常是指标准温度15℃及某一排水量(如满载排水量)时的情况。因此需将上述实船试航结果修正至标准状态后再进行船模实船相关分析，对于排水量的差别可近似地应用海军常数相同的方法进行修正。至于温度的差别主要影响船体的摩擦阻力，因此可以先估计温度不同对于有效马力的修正百分数，在假定推进效率相同的情况下将此百分数直接用之于修正螺旋桨的收到马力。

船模性能实验

《船模性能实验》实验报告 学习中心： 层次： 专业： 学号： 学生： 完成日期： 实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的： 主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。其具体目标包括： （1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。 （2）确定设计船舶的阻力性能 对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器使用。 （3）预报实船性能 船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。 （4）系列船模实验 为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。 （5）研究各种阻力成分实验 为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。 （6）附体阻力实验 目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。 （7）流线实验 在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。

（8）航行状态的研究 在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模和实船保持几何相似； （2）船模实验的雷诺数e R 达到临界雷诺数以上； （3）船模和实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 1）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。 2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 傅汝德假定： ①假定船体的总阻力可以分为独立的两部分，一为摩擦阻力f R ，只和雷诺数有关， 另一个为粘压阻力pv R 和兴波阻力w R 合并后的剩余阻力r R ，只和傅汝德数有关，且适用 比较定律。 ②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可 以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩擦阻力，通常称为相当平板摩擦 傅汝德换算关系： 3 )(αρρm s fm tm fs ts R R R R -+= 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表 名称 说明 拖曳水池 水池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器，以测得船模在不同速度下的阻 力值。实验池的水采用淡水，船池尺度决定了船模大小和速度。 大连理工大学船模试验水池长160m ，宽7 m ，水深3.7 m 。拖车速度0~8m/s, 速度精度±1 mm/s 。配有摇板式规则波造波机。

免费在线作业答案大工15春《船模性能实验》实验报告及要求答案

大工15春《船模性能实验》实验报告及要求答案 船模性能实验》实验报 学习中心： 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 学号： 学生： 完成日期： 《告 大学物理实验报告模板 实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航 行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性 能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实 验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。 （4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。 此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5） 研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门 的实验。（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附 体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。 （8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ F=1mm金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层 中产生紊流。2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次 方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力Rf，Rpv和兴波阻力Rw合并后的剩余阻力Rr， 只与傅汝德数有关，且适用比较定律。②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同 长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩 擦阻力，通常称为相当平板摩擦。 Rts=Rfs+(Rtm-Rfm)

船模摇荡实验报告

实验报告三 一、实验名称：船模摇荡实验 二、实验目的：①确定待设计或已建造船舶的耐波性,判断是否满足使用要求。 ②寻找，评价减摇措施，或者优良船型。 ③测定水动力系数，供理论计算及机理研究。 ④测定其载荷加速度，供结构和强度使用，砰击还与振动有关，某些设备（如电子侦查设备，水面发射武器等）要求。 三、实验原理： 1．简述耐波性主要研究的内容，并描述什么样的船耐波性比较好？ 船舶摇荡运动主要研究由波浪干扰引起的船舶往复运动，其中横摇、纵摇和垂荡对船舶航行影响最大，是研究船舶摇荡运动的主要内容。 2．简述船舶摇荡实验的相似准则。 要求符合船模与实船保持几何相似、运动相似和动力相似。 3．简述船舶的十二种运动形式的名称，并指出哪些属于往复运动。 船舶的十二种运动形式包括：横倾、纵倾、回转、横摇、纵摇、首摇、前进或后退、横漂、上浮或下沉、纵荡、横荡、垂荡。其中属于往复运动的有，横摇、纵摇、首摇、纵荡、横荡、垂荡。 4．对造波机造的波浪的要求都有哪些？ 波浪的波长取决于造波机的频率，而波高则随造波机的振幅变化。造波机的频率和振幅保持稳定不变时造出的波浪为规则波，如果使其频率和振幅按随机规律变化，则会造出不规则波浪。试验时要保证波浪的频率、浪高，避免波浪反射回去。 四、实验内容：

（一）填写实验主要设备表 （二）实验步骤： 1．摇荡实验程序 （1）船模准备：除满足几何相似外，船模本体应当较轻，易于调整惯量；（2）调整重心高度，调整纵向惯性矩，在水中测横向摇摆周期。 （3）船模上安装陀螺、加速度计等仪器均应固定在适当位置。船模两端在重心高度位置系上两根细绳； （4）造波机准备：调整造波参数使之满足本次实验要求； 浪高仪准备：安装并校准浪高仪，确定标定系数； （5）零速横摇实验时用船模两端细绳将模型固定在水池适当位置，注意模型必须在浪高仪后方；纵向运动实验时将模型连接在拖车下，注意导向装置对船模在纵向运动不会形成约束； （6）启动造波机制造波浪，当船模摇荡进入稳定状态时记录数据。 五、问题与思考： 1．船模惯性矩计算中，纵向惯性半径和横向惯性半径怎么选取？ 第15届ITTC建议，取0.25船舶两柱间长作为船舶的纵向惯性半径，0.35船宽作为船舶的横向惯性半径,以此来计算船舶的质量惯性矩。 2．为什么要进行船模惯性调整？ 模型惯性调整是耐波性实验的重要环节。即按照模型实验相似性原则，将模型的重心位置、纵横向惯性矩调整到设计要求。

船模实训报告

网络教育学院 船模性能实验》实验报 学习中心： 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 学号： 学生： 完成日期： 2013年2月6日 《告 实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航 行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性 能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实 验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。 （4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。 此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5） 研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门 体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。 （8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ ??1mm金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层 中产生紊流。2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次 方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ittc性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力rf，rpv和兴波阻力rw合并后的剩余阻力rr， 只与傅汝德数有关，且适用比较定律。②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同 长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩 擦阻力，通常称为相当平板摩擦。rts?rfs?(rtm?rfm) 傅汝德换算关系：

大工17春《船模性能实验》实验报告.doc

姓名：__________________________ 报名编号：_______________________ 学习中心：_______________________ 层次：__________________________ 专业：__________________________ 实验1:船模阻力实验 一、实验知识考察 1、简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 答：由阻力相似定律可知：如果船模和实船能实现全相似，即船模和实船同时滿足Re和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数，实船的总阻力也可精确确定。但是船模和实船同时滿足Re和Fr数相等的所谓全相似条件实际上是难以实现的。 船摸与实船保持几何相似； 船模试验的雷诺数Re达到临界雷诺数以上； 船摸与实船傅汝德数相等。 2、船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 答：常用的船模阻力试验结果换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法?二因 次方法亦称傅汝德方法；三因次方法（也称1+K法）为1978年ITTC性能委员会推荐的换算方法?这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。 二、实验后思考题 1、船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？ 答：常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。这两种方法的区别在于对粘性阻力的处理原则不同。 2、实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据什么选取的？ 答:实船船体表面比较粗糙，故实船摩擦阻力为其中为粗糙度补贴系数，按不同船长选取。

实验2:螺旋桨敞水实验 、实验知识考察 1、简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。 答：根据敞水试验相似定理的讨论，螺旋桨模型敞水试验必须满足以下条件： 1)几何相似； 2)螺旋桨模型有足够的浸深(傅汝德数可不考虑); 为了消除自由表面对螺旋桨水动力性影响，桨模的浸深一般应满足 hs>=(0.625-1.0)Dm hs为桨轴中心线距水表面的距离(m), Dm为桨模直径。 3)试验时雷诺数应大于临界雷诺数； 5 Re=3.0*10 ( 一) 4)进速系数相等。 2、简述螺旋桨敞水实验的实验步骤。 答：(一)敞水实验准备 (1)桨模制作：敞水桨模直径为0.2-0.3m,通常用巴氏合金、铜合金、不锈钢或 铝等合金。桨模精度在0.05mm； (2)将敞水动力仪固定在水池拖车上，预先应进行校验和标定； (3)将桨模安装在敞水动力仪上，叶背向前，浸没深度大于桨径。 (二)敞水实验程序 (1)零航速敞水实验，按预定转速开动敞水动力仪，测Tt，Qt。 (2)按预定转速开动敞水动力仪，同时开动拖车，使螺旋桨进速系数达到预定值。 (3)当拖车速度稳定时，记录拖车速度Va，浆转速n，推力Tt，扭矩Qt,完成一进速的实验。 (4)系列变化拖车速度，完成全部实验内容，注意各次之间应有足够的等水时间。 (5)用尺寸、重量相近的假毂代替桨模，重复上述实验，测得敞水动力仪自身的推力Ts，扭矩Qs，用以进行修正。 (6)扭矩修正值，测的Qs是尾轴摩擦损失，与转速有关。螺旋桨吸收的净扭矩。

船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进

文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持. 第六章 船模自航试验及实船性能预估 为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。 船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题： ① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。 ② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。 此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。 § 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值 一、相似定律 在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。因此， 上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此， 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有： 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1) 满足进速系数相等时有： λn V n V m Am s As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故 ()()λn V ωn V ωm m m s s s 11-= - 或 ??? ? ? ?--=s m s m 11ω ω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得： λn n s m = (6-2) (6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系 数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系：

船舶阻力与推进课程设计

（一）设计要求及船体主要参数 设计要求： 航速：V=14.24 kn；排水量：Δ=16694 t 船体主参数： 船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。 利用海军系数法，根据母型船主参数估算设计船体，如下： 单位母型船设计船 排水量Δt 20800 16694 设计水线长L WL m 144.20 134.01 垂线间长L PP m 140.00 130.01 型宽B m 21.80 20.26 型深H m 12.50 11.62 设计吃水T m 8.90 8.27 桨轴中心距基线Z P m 2.95 2.74 方形系数C B 0.743 0.725 （二）船舶阻力估算及有效马力预报 2.1 有效马力预报 母型船的有效功率数据如下： 航速Vm/kn 12 13 14 15 16 17 有效功率 P Em /hp 满载2036 2655 3406 4368 5533 7017 压载1779 2351 3007 3642 4369 5236

110%满 载 2239 2921 3747 4805 6086 7719 根据海军系数法对航速以及有效功率进行变换： 公式：V Vm =(? ?m )16 ； P E P E m =(? ?m )76 变换如下： V m (kn) 12 13 14 15 16 17 V(kn) 11.57 12.53 13.50 14.46 15.42 16.39 P Em (hp) 满载 2036 2655 3406 4368 5533 7017 压载 1779 2351 3007 3642 4369 5236 110%满载 2239 2921 3747 4805 6086 7719 P E (hp) 满载 1575.28 2054.21 2635.27 3379.58 4280.95 5429.14 压载 1376.44 1819.00 2326.56 2817.86 3380.35 4051.16 110%满载 1732.34 2260.02 2899.10 3717.69 4708.82 5972.29 根据以上数据可作出设计船的有效功率曲线如下： 从曲线上可读取，当V=14.24kn 时，对应的有效马力为=3194.82hp 。

第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进

第六章 船模自航试验及实船性能预估 为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。 船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题： ① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。 ② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。 此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。 § 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值 一、相似定律 在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。因此， m m s s g g L V L V = 上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此， m m Am s s As D n V D n V = 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有： λD D L L ==m s m s 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1)

满足进速系数相等时有： λn V n V m Am s As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故 ()()λn V ωn V ωm m m s s s 11-= - 或 ??? ? ? ?--=s m s m 11ω ω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得： λn n s m = (6-2) (6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系 数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系： ? ? ?? ? ????===5.3m s Dm Ds 4m s m s 3m s m s λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3) (6-3)式只对螺旋桨说来是正确的，但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。因此推力与阻力之间必然有： 对于实船 ()s s s 1R t T =- 对于船模 ()m m m 1R t T =- 如果将(6-3)、(6-4)两式联系起来分析，发现两者是不一致的。从推进的角度出发，当满足傅氏数和进速系数相同的条件时，模型与实桨的推力之间确实存在缩尺比三次方的关系。假定推力减额无尺度作用，即t s = t m ，则从(6-4)式看来，实船与船模的阻力之间也应与缩尺比三次方有关才能使两者一致。但是，在《船舶阻力》课程中我们已知，当船模与实船在傅氏数相同时，两者的总阻力并不存在缩尺比三次方的关系，即 3m s m s λρρ R R ≠ 为了克服这个矛盾，需要在船模自航试验中作适当处理后才能进行实船的换算。 二、摩擦阻力的修正-实船自航点的确定 在船模自航试验中，当满足傅氏数Fr 及进速系数J 相同的条件时，则模型与实船之间的各种力基本上是缩尺比的三次方关系，唯阻力之间不存在这种关系。在阻力中，剩余阻力部分实际上也是满足这种关系的，因为在Fr 相同时实船和船模的剩余阻力系数相等，故两者总阻力之间不存在缩尺比三次方关系主要是摩擦阻力部分造成的。为了使试验中各种力都存在缩尺比三次方的关系，需对阻力进行修正(实际上是对摩擦阻力修正)，人为地将其硬凑成三次方关系。 (6-4)

船模阻力实验

船模阻力实验 船舶与海洋工程2班3008209004 陈远 一、实验目的 通过船模实验，确定实船阻力和有效马力； 分析比较船型的优劣； 提供设计应用的优良船型资料及阻力的图标或公式等。 二、实验准备及安装要点 船模在拖曳水池中进行阻力实验，必须进行一系列实验准备工作。 1.制作船模：船模与实船要求几何相似，并表面光洁，加工误差在一定的范围内。 2.激流：一般应用的激流方法是在船模首垂线后L/20处，装置直径为1毫米的金属激流 丝。 3.称重：按縮尺比的要求计算喜欢摸的排水量并进行称重，加压载，以满足实验所要求的 型排水量和吃水。 4.安装：船模安装在拖车上，应使其中纵剖面与前进方向一致，拖力作用线位于中纵剖面 内，其作用点在水线面附近的位置上并保持水平。试验中的进退、纵摇、升沉运动应不受限制。 三、模型参数和实验数据 1，阻力实验相关参数 满载池水状态水线长度：L=3.803m 满载池水状态浸湿面积：S=2.737㎡ 模型縮尺比： =40

实验水温： t=淡水20°C 2,满载池水状态船模拖曳阻力实验数据 四、阻力换算 二因次法： )(tm fm fs ts C C C C -+= 淡水20°C ，）（s m /100374.012 6 -?=υ ，3 998.16/kg m ρ= 20.075(lg Re 2) Cfm = -，Re vl m υ=，2 12Rts Vs Ss ρ=,2,Vs Ss Sm λ== 数据处理如下表：

附图： V R 曲线1、m m

2、有效马力曲线 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Vm(m/s) 60005000 40003000200010000 P e (k w )

(完整)江苏科技大学船舶阻力与推进试题及答案,推荐文档

学院 专业 班级 学号 姓名 密封线内不要答题 密封线内不要答题 江 苏 科 技 大 学 2011－2012学年 II 学期 《船舶阻力与推进》课程试题(A)卷 参考答案与评分标准 一、名词解释（18分，每题3分）： 1. 粘压阻力 由粘性引起的船体前后压力不平衡而产生的阻力。 2. 傅汝德定律 对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数的函数，当两船的Fr 相等时，兴波阻力系数Cw 必相等。 3. 汹涛阻力 船舶在风浪中航行时所增加的阻力部分 4、推进器 把发动机发出的功率转换为推船前进的动力的专门装置和机构。 5、进速系数 螺旋桨进程与螺旋桨直径之比。 6、推进系数P.C 有效马力与机器马力之比。 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得分

二、选择与填空题（20分） 1、通常把兴波阻力和粘压阻力合并称为剩余阻力。 2、假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。通常称为相当平板假定。 3、由于兴波干扰作用，兴波阻力系数曲线上会出现波阻峰点和波阻谷点。 4、某内河船船长L wl=60m，航速Vs=18km/h，ν=1.13902/106(m2/s),采用1957ITTC 公式计算得摩擦阻力系数等于0.0018 。 5、粗糙度补贴系数，其作用在于（c ）。 a. 增加表面粗糙度 b. 减小表面粗糙度 c. 计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响 d. 计算船体表面粗糙程度 6、螺旋桨工作时，桨叶所受的应力最大。（b ） a. 叶梢 b. 根部 c. 0.6R处 d. 0.25R处 7、MAUw型螺旋桨与其原型AU型螺旋桨相比，其不同之处在于（d ） a. 减小了导缘的高度 b. 增加了拱度 c. 尾部上翘 d. a+b+c 8、桨叶某点B处发生空泡的条件是该处ξ≥σ。 9、在进行螺旋桨模型敞水试验时通常只满足进速系数相等；在空泡试验时需满足进速系数及空泡数相等。 10、关于螺旋桨各种效率问题，正确的是（ c ）。 a. 理想推进器效率ηiA可以等于1 b. ηi=ηO c .ηHηR可能大于1 d.各类效率均不可能大于1

第5章 船模阻力试验分解

99 第五章 船模阻力试验 船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。 本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。 § 5-1 拖曳试验依据、设备和方法 船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。 一、船模阻力试验的依据 由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，即船模和实船同时满足Re 和Fr 数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数。§1-4中已阐述船模和实船难以实现全相似条件。根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m = Re s ，则必有： υm L m /v m = υs L s /v s 即 υm = α υs v m / v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。 因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m = v s ，则(5-1)式为： υm = α υs (5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。 因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr 数相等)进行的。由于是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。 二、船模试验池 船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。

船模阻力试验

第五章船模阻力试验 船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。 本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。 §5-1 拖曳试验依据、设备和方法 船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。 一、船模阻力试验的依据 由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，即船模和实船同时满足Re 和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数。§1-4中已阐述船模和实船

难以实现全相似条件。根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m= Re s，则必有： υm L m/v m= υs L s/v s 即υm= αυs v m/ v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。 因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m= v s，则(5-1)式为： υm= αυs(5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。 因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr数相等)进行的。由于是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。 二、船模试验池 船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。 普通的船模试验池，其主要任务是进行船舶模型的拖曳、自航及适航性等试验。水池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器以测得船模在不同速度下的阻力值。为了避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。 为了提高船模试验的精确性，使能对较大尺度船模进行试验，并能更广泛地进行船舶性

自航实验方案

1、概述 1.1 试验内容 1.2试验条件 试验设备： 拖曳水池： 拖车： 阻力（拖力）测量设备： 推力、扭矩测量设备： 桨模敞水试验箱； 自航船、桨模驱动与传动装置； 船模导向装置； 船模夹具； 数据采集与分析处理系统： 1.3试验模型参数 表2.1 实船与船模主要参数列表

螺旋桨模型参数： 桨叶数： 4 直径：0.17925m 盘面比：0.45 毂径比：0.15 (P/D)1.0R：0.608 (P/D)0.7R: 0.637 缩尺比： =40 1.4模型试验方法 1.4.1 船模静水拖曳阻力试验 水面静止的条件下，闭合夹具，由拖车带动船模至设定航速，释放夹具，并通过阻力测量仪（四自由度适航仪）测量得到该航速下的船模阻力，然后关闭夹具，减速停车，低速退回到起始位置，待水面平静后进行下一航次的试验，如此反复进行，直至完成整个航速范围内的船模阻力试验；记录试验当时水温。其中，拖点位于船模重心铅垂线上，高度则位于设计水线面，船模导向方式为首导向杆方式，夹具位于船模后部。 1.4.2 螺旋桨模型敞水性能试验 螺旋桨模型敞水性能试验采取设定桨模转速，改变桨模进速进行试验的方法。即每航次中不改变桨模转速（Nm=1260rpm），只改变桨模进速。所有试验与测量仪器均安放在敞水试验箱内，桨模安装在由敞水箱前端向前伸出的桨轴前端，桨轴长度大于四倍桨模直径，外面包有轴套管，桨模前端安装有导流帽，轴套与敞水箱连接处设有导流罩，桨毂与轴套之间平顺过渡。 具体的实验方法：水面静止的条件下，由拖车带动敞水试验箱至设定航速，同时调整螺旋桨模型至指定转速（1260rpm），通过螺旋桨动力仪测量得到该航速和桨模转速下的桨模推力与扭矩，然后减速停车，低速退回到起始位置，待水面平静后进行下一航次的试验，如此反复进行，直至桨模推力变为负值，停止试验；换装桨毂，以桨模敞水试验对应的航速与桨模转速进行试验，测量得到轴系及桨毂的摩擦力矩和推力修正值；记录试验当时水温。 1.4.3船模自航试验 船模自航试验采用强迫自航法。针对每一种载况和节能附体组合情况，均进行3个航速下的船模自航试验，分别为1m/s，1.2 m/s，1.4 m/s。对于每一 位航速，均设置4种不同桨模转速，保证该航速下的自航点摩擦阻力修正值F D 于所测得的4个不同桨模转速下的拖力曲线之上。 具体试验方法为：水面静止的条件下，闭合夹具，由拖车带动船模至设定

江苏科技大学船舶阻力与推进试题及答案

学院 专业 班级 学 姓 密封线内不要答题 密封线内不要答题 江 苏 科 技 大 学 2011－2012学年 II 学期 《船舶阻力与推进》课程试题(A)卷 参考答案与评分标准 1. 粘压阻力 由粘性引起的船体前后压力不平衡而产生的阻力。 2. 傅汝德定律 对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数的函数，当两船的Fr 相等时，兴波阻力系数Cw 必相等。 3. 汹涛阻力 船舶在风浪中航行时所增加的阻力部分 4、推进器 把发动机发出的功率转换为推船前进的动力的专门装置和机构。 5、进速系数 螺旋桨进程与螺旋桨直径之比。 6、推进系数P.C 有效马力与机器马力之比。

二、选择与填空题（20分） 1、通常把兴波阻力和粘压阻力合并称为剩余阻力。 2、假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。通常称为相当平板假定。 3、由于兴波干扰作用，兴波阻力系数曲线上会出现波阻峰点和波阻谷点。 4、某内河船船长L wl=60m，航速Vs=18km/h，ν=1.13902/106(m2/s),采用1957ITTC 公式计算得摩擦阻力系数等于0.0018 。 5、粗糙度补贴系数，其作用在于（c ）。 a. 增加表面粗糙度 b. 减小表面粗糙度 c. 计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响 d. 计算船体表面粗糙程度 6、螺旋桨工作时，桨叶所受的应力最大。（b ） a. 叶梢 b. 根部 c. 0.6R处 d. 0.25R处 7、MAUw型螺旋桨与其原型AU型螺旋桨相比，其不同之处在于（d ） a. 减小了导缘的高度 b. 增加了拱度 c. 尾部上翘 d. a+b+c 8、桨叶某点B处发生空泡的条件是该处ξ≥σ。 9、在进行螺旋桨模型敞水试验时通常只满足进速系数相等；在空泡试验时需满足进速系数及空泡数相等。 10、关于螺旋桨各种效率问题，正确的是（ c ）。 a. 理想推进器效率ηiA可以等于1 b. ηi=ηO c .ηHηR可能大于1 d.各类效率均不可能大于1

大工15春《船模性能实验》实验报告及要求 答案

网络教育学院 《船模性能实验》实验报告 学习中心： 层次：专升本 专业：船舶与海洋工程 学号： 学生： 完成日期：

实验报告一 一、实验名称：船模阻力实验 二、实验目的：主要研究船模在水中匀速直线运动时所受到的作用力及其航行状态。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。（4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5）研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。（8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 （1）船模与实船保持几何相似。 （2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。 （3）船模与实船傅汝德数相等。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 激流丝是为了使其在金属丝以后的边界层中产生紊流；称重工作是为了准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？

大工13春《船模性能实验》实验报告和答案

网络教育学院 《船模性能实验》实验报告有，答，案，请。找，Q: 80 00 0 3091 学习中心： 层次： 专业： 学号： 学生： 完成日期：

实验报告一 一、实验名称： 二、实验目的： _____________________________________________________________________ 三、实验原理： 1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。 2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表（表格可以追加）

（二）实验步骤： 五、问题与思考： 1．船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？ 2．实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据什么选取的？

实验报告二 一、实验名称： 二、实验目的： _____________________________________________________________________ 三、实验原理： 1．什么叫螺旋桨敞水实验？螺旋桨敞水实验可以在哪里进行？ 2．简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。 3．写出螺旋桨进速系数的公式，及公式中各符号代表的含义。 4．简述螺旋桨敞水性征曲线的概念及其意义。 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表

（二）实验步骤： 五、实验数据处理： 螺旋桨敞水试验中，测得推力T=62.2N，扭矩Q=24.4N·m，水的密度ρ=1.03 10 ?kg/3m，螺旋桨的转速n=14r/s, 螺旋桨直径D=0.202m，拖车速度 V=2.08m/s。试求出推力系数、扭矩系数、敞水效率、进速系数。 a

本船舶阻力与推进a答案

船舶阻力与推进 一、填空题 1. 粘性阻力通常包括 摩擦阻力和粘压阻力 2. 模试验时安装激流丝其作用在于 使船模在细金属丝以后的边界层中产生紊流 3. 螺旋桨工作时桨叶所受的应力最大处为 叶根部 4. （M ）AU 型螺旋桨是一种 等螺距螺旋桨 5. 伴流分数为，推力减额分数为，则船身效率为 6. 叶背上切面最大厚度处所产生的空泡为 泡状空泡 7. 由于兴波干扰作用兴波阻力曲线上会出现 波阻峰点和波阻谷点 8. 已知螺旋桨的直径为6米，该桨的盘面积等于 2m 9. （M ）AU 型螺旋桨叶切面形状为 机翼形切面 10. 螺旋桨在不产生推力时旋转一周所前进的距离称为 实效螺距 二、 简答题 1. 船舶阻力的两个相似定律，并分别说明与哪个阻力相关。 ①、雷诺定律，与粘性阻力有关； ②、傅汝得定律，与兴波阻力有关。 2. 计算粘性阻力的一般步骤。 ①、计算船的湿表面积； 姓名: 班级： 学号： 遵 守 考 试 纪 律 注 意 行 为 规 范

②、计算雷诺数Re ； ③、根据光滑平板摩擦阻力系数公式算出或由相应的表中查出摩擦阻力系数f C ； ④、决定粗糙度补贴系数的数值，目前我国一般取30.410f C -?=?； ⑤、根据21/2()f f f R C C v S ρ=+?算出船的摩擦阻力； ⑥、将计算的摩擦阻力与粘压阻力相加得到粘性阻力。 3. 简述两类兴波及其主要特征。 ①、船行波：在船舶行驶过之后，留在船体后方并不断向外传播的波浪； ②、破波：被船舶兴起后很快就破碎的波浪，不以波浪的形式留在船后，主要发生在肥大型 船舶。 4. 简述：哪些伴流会对螺旋桨性能产生影响。 ①、势伴流； ②、摩擦伴流； ③、波浪伴流。 三、计算题 1. 要制作一个3米长的船模来模拟一条船长为120米，排水量为50 MN （1MN=106牛顿），设计航速为20节的船。求船模的排水量，船模在实船设计航速时的试验速度。 答： 缩尺比120/340α==； 船模排水量33/50106/400.083m s N α?=?=?=； 船模在实船设计航速时的试验速度/20 3.162m s v v kn === 2. 某螺旋桨设计直径米，转速275RPM ，进速15kn ，敞水实验桨模最高转速600RPM ，实验条件水流速度4kn ，试求该桨模直径 答： 实桨与桨模的J 相等，即：m s J J =； //Am m m As s s V n D V n D =； 桨模直径 /4275 2.7/15/6000.33m Am s s As m D V n D V n ==??=m

船模性能实验

船模性能实验

《船模性能实验》实验报告 学习中心： 层次： 专业： 学号： 学生： 完成日期：

2．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。 1）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。 2）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？ 常用的船模阻力实验结构换算方法有两种，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦称傅汝德方法；三因此方法为1978年ITTC 性能委员会推荐的换算方法。 4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。 傅汝德假定： ①假定船体的总阻力可以分为独立的两部分，一为摩擦阻力f R ，只与雷诺数有关， 另一个为粘压阻力pv R 和兴波阻力w R 合并后的剩余阻力r R ，只与傅汝德数有关，且适 用比较定律。 ②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此， 可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩擦阻力，通常称为相当平板摩擦 傅汝德换算关系： 3 )(αρρm s fm tm fs ts R R R R -+= 四、实验内容： （一）填写实验主要设备表

（二）实验步骤： （一）船模阻力实验准备 （1）船模制作：船模缩尺比依据水池的长度和航速决定的，船模线型要与实船保持几何相似，表面必须光洁，满足一定的加工精度。船模使用的材料通常是木模，木模不易变形，蜡模成本低。 （2）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层中产生紊流。 （3）画水线：按首尾吃水、平均吃水画水线。 （4）称重工作：准确称量船模重量和压载重量，以达到按船模缩尺比要求的实船相应的排水量。 （5）调整压载的位置：使船模没有横倾，首尾吃水满足规定要求。 （6）安装导航装置：使船模纵中剖面与前进方向一致，纵向和垂向运动不受匀速。 （7）拖点（浮心位置） （8）最后将船模安装在拖车上。 （二）船模阻力实验数据测量 （1）船模速度测量： （a ）根据实船设计航速，确定最高航速，通常比设计航速高2节。 （b ）根据实船长度、速度范围和模型尺度按r F 数相等的原则，确定船模实验速度范围。 （c ）在不同航速下进行拖曳实验。待拖车速度达到稳定匀速时即可进行速度和阻力记录。拖车速度就是船模速度，速度是用数字编码器（光栅盘）测量的。 （2）船模阻力测量：