船模性能實(shí)驗(yàn)樣本

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 船 模 性 能 實(shí) 驗(yàn) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告學(xué)習(xí)中心： 江蘇無錫江陰奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： 專升本 專 業(yè)： 船舶與海洋工程 學(xué) 號(hào)： 091137410011 學(xué) 生： 劉金平 完成日期： 2011年8月30日 實(shí)驗(yàn)報(bào)告一一、實(shí)驗(yàn)名稱： 船模阻力實(shí)驗(yàn) 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐饕芯看Ｔ谒袆蛩僦本€運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的作用力及其航行狀態(tài)。其具體目標(biāo)包括：（1）船型研究通過船模阻力實(shí)驗(yàn)比較不同船型阻力性能的優(yōu)劣。（2）確定設(shè)計(jì)船舶的阻力性能對(duì)具體設(shè)計(jì)的船舶，通過船模阻力實(shí)驗(yàn)，計(jì)算實(shí)船的有效功率，供設(shè)計(jì)推進(jìn)器應(yīng)用。（3）預(yù)報(bào)實(shí)船性能船模自航實(shí)驗(yàn)前，必須進(jìn)行船模阻力實(shí)驗(yàn)，為分析自航實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)報(bào)實(shí)船提供

2、必要的數(shù)據(jù)。（4）系列船模實(shí)驗(yàn)為提供各類船型的阻力圖譜，必須進(jìn)行系列船模的阻力實(shí)驗(yàn)。此外還有進(jìn)行幾何相似船模組實(shí)驗(yàn)，其目的在于研究推進(jìn)方面的一些問題。（5）研究各種阻力成分實(shí)驗(yàn)為了研究分類，確定某種阻力成分，必須進(jìn)行某些專門的實(shí)驗(yàn)。（6）附體阻力實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谇蟮酶襟w的阻力值以及比較不同形式的附體對(duì)阻力的影響。（7）流線實(shí)驗(yàn)在船模實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，有時(shí)還要進(jìn)行船模流線實(shí)驗(yàn)，目的在于確定舭龍骨，軸支架等附體以及船首尾側(cè)推器開孔的位置等。（8）航行狀態(tài)的研究在船模阻力實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)量船模在高速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的縱傾及升沉等狀態(tài)，這對(duì)于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤為重要。三、實(shí)驗(yàn)原理：1 簡述水面船舶模

3、型阻力實(shí)驗(yàn)相似準(zhǔn)則。（1）船模與實(shí)船保持幾何相似；（2）船模實(shí)驗(yàn)的雷諾數(shù)達(dá)到臨界雷諾數(shù)以上；3）船模與實(shí)船傅汝德數(shù)相等。2 分別說出實(shí)驗(yàn)中安裝激流絲和稱重工作的作用。1）安裝激流絲：用mm金屬絲縛在船模的19站處使其在金屬絲以后的邊界層中產(chǎn)生紊流2）稱重工作：準(zhǔn)確稱量船模重量和壓載重量，以達(dá)到按船模縮尺比要求的實(shí)船相應(yīng)的排水量。3 船模阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算方法有哪些？ 常用的船模阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)換算方法有兩種，即二因次方法和三因次方法。二因次方法亦稱傅汝德方法；三因此方法為1978年ittc性能委員會(huì)推薦的換算方法。4 簡述傅汝德假定的內(nèi)容，并寫出傅汝德?lián)Q算關(guān)系式。傅汝德假定：假定船體的總阻力可以分為

4、獨(dú)立的兩部分，一為摩擦阻力，只與雷諾數(shù)有關(guān)，另一個(gè)為粘壓阻力和興波阻力合并后的剩余阻力，只與傅汝德數(shù)有關(guān)，且適用比較定律。 假定船體的摩擦阻力等于同速度、同長度、同濕面積的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式計(jì)算船體的摩擦阻力，通常稱為相當(dāng)平板摩擦傅汝德?lián)Q算關(guān)系：四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（一）填寫實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備表（表格可以追加）名稱說明（可填寫設(shè)備大小、用途等內(nèi)容）拖曳水池水池狹而長，配置有拖動(dòng)設(shè)備和測(cè)量儀器，以測(cè)得船模在不同速度下的阻力值。實(shí)驗(yàn)池的水采用淡水，船池尺度決定了船模大小和速度。大連理工大學(xué)船模試驗(yàn)水池長160m，寬7 m，水深3.7 m。拖車速度08m/s, 速度精度1 mm/s。配有

5、搖板式規(guī)則波造波機(jī)。拖車拖車是在沿水池兩旁軌道上行駛的。拖車的用途是拖曳實(shí)驗(yàn)船模，并使船模保持一定的方向和一定的速度運(yùn)動(dòng)。其次在拖車上要安裝測(cè)量和記錄儀器。拖車的主要技術(shù)指標(biāo)是速度范圍和速度精度。水面電測(cè)阻力儀水面電測(cè)阻力儀簡稱電測(cè)阻力儀，是用在水池實(shí)驗(yàn)中測(cè)量船模阻力。阻力儀通常是應(yīng)變式的傳感器。阻力儀要求性能穩(wěn)定，靈敏度高，具有良好的線性和重復(fù)性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇相應(yīng)的量程，可提高測(cè)量精度。（二）實(shí)驗(yàn)步驟：（一）船模阻力實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（1）船模制作：船?？s尺比依據(jù)水池的長度和航速?zèng)Q定的，船模線型要與實(shí)船保持幾何相似，表面必須光潔，滿足一定的加工精度。船模使用的材料通常是木模，木模不易變形，蠟?zāi)３杀?/p>

6、低。（2）安裝激流絲：用mm金屬絲縛在船模的19站處使其在金屬絲以后的邊界層中產(chǎn)生紊流。（3）畫水線：按首尾吃水、平均吃水畫水線。（4）稱重工作：準(zhǔn)確稱量船模重量和壓載重量，以達(dá)到按船模縮尺比要求的實(shí)船相應(yīng)的排水量。（5）調(diào)整壓載的位置：使船模沒有橫傾，首尾吃水滿足規(guī)定要求。（6）安裝導(dǎo)航裝置：使船?？v中剖面與前進(jìn)方向一致，縱向和垂向運(yùn)動(dòng)不受勻速。（7）拖點(diǎn)（浮心位置）（8）最后將船模安裝在拖車上。（二）船模阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量（1）船模速度測(cè)量：（a）根據(jù)實(shí)船設(shè)計(jì)航速，確定最高航速，通常比設(shè)計(jì)航速高2節(jié)。（b）根據(jù)實(shí)船長度、速度范圍和模型尺度按數(shù)相等的原則，確定船模實(shí)驗(yàn)速度范圍。（c）在不同航速

7、下進(jìn)行拖曳實(shí)驗(yàn)。待拖車速度達(dá)到穩(wěn)定勻速時(shí)即可進(jìn)行速度和阻力記錄。拖車速度就是船模速度，速度是用數(shù)字編碼器（光柵盤）測(cè)量的。（2）船模阻力測(cè)量：（a）阻力測(cè)量與速度記錄同時(shí)進(jìn)行。船模阻力由專門的阻力儀測(cè)量。阻力儀有機(jī)械式和電測(cè)式兩類。（b）電測(cè)阻力儀輸出電壓信號(hào)，所以使用前要進(jìn)行標(biāo)定，確定標(biāo)定系數(shù)。阻力值=測(cè)得的電壓值*標(biāo)定系數(shù)。測(cè)量前要調(diào)零。五、問題與思考：1 船模阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算方法之間的區(qū)別是什么？常用的船模阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)換算方法有兩種，即二因次方法和三因次方法。這兩種方法的區(qū)別在于對(duì)粘性阻力的處理原則不同。2實(shí)船摩擦阻力計(jì)算中，粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)是根據(jù)什么選取的？ 實(shí)船船體表面比較粗糙，故實(shí)船

8、摩擦阻力為其中為粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)，按不同船長選取。實(shí)驗(yàn)報(bào)告二一、實(shí)驗(yàn)名稱：螺旋槳敞水實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定單獨(dú)螺旋槳工作時(shí)的特性，通常包括槳的推力系數(shù)、扭矩系數(shù)和敞水效率。三、實(shí)驗(yàn)原理：1什么叫螺旋槳敞水實(shí)驗(yàn)？螺旋槳敞水實(shí)驗(yàn)可以在哪里進(jìn)行？螺旋槳模型單獨(dú)地在均勻水流中的實(shí)驗(yàn)稱為敞水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以在船模實(shí)驗(yàn)池、循環(huán)水槽或空泡水筒中進(jìn)行。2 簡述螺旋槳模型敞水實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件。從理論上講，螺旋槳模型實(shí)驗(yàn)必須滿足全相似條件、扭矩系數(shù)和敞水效率與實(shí)槳的相等。實(shí)際上，模型實(shí)驗(yàn)時(shí)無法滿足全相似條件。螺旋槳模型敞水實(shí)驗(yàn)必須滿足以下條件：（1） 幾何相似；（2） 螺旋槳模型有足夠的浸深（傅汝德數(shù)可不考慮）；（

9、3） 實(shí)驗(yàn)時(shí)雷諾數(shù)應(yīng)大于臨界雷諾數(shù)，=()（4） 進(jìn)速系數(shù)相等。3 寫出螺旋槳進(jìn)速系數(shù)的公式，及公式中各符號(hào)代表的含義。進(jìn)速系數(shù) ：拖車速度 n：槳轉(zhuǎn)速 d：螺旋槳直徑4 簡述螺旋槳敞水性征曲線的概念及其意義。推力系數(shù)，轉(zhuǎn)矩系數(shù)及敞水系數(shù)對(duì)進(jìn)速系數(shù)j的曲線稱為螺旋槳的性征曲線。我們討論的是孤立螺旋槳的性能，所以稱為螺旋槳敞水性征曲線。它表示了螺旋槳在任意工作情況下的全面性能。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（一）填寫實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備表名稱說明（可填寫設(shè)備大小、用途等內(nèi)容）敞水動(dòng)力儀（h29-1）敞水動(dòng)力儀是敞水實(shí)驗(yàn)的專用設(shè)備。它包括自航動(dòng)力儀、光柵編碼器（測(cè)速發(fā)電機(jī)）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。敞水動(dòng)力儀功能是測(cè)量安裝在

10、軸上的槳模的轉(zhuǎn)速、推力和扭矩。（二）實(shí)驗(yàn)步驟：（一）敞水實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（1）槳模制作：敞水槳模直徑為0.2-0.3m，通常用巴氏合金、銅合金、不銹鋼或鋁等合金。槳模精度在0.05mm;（2）將敞水動(dòng)力儀固定在水池拖車上，預(yù)先應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)和標(biāo)定；（3）將槳模安裝在敞水動(dòng)力儀上，葉背向前，浸沒深度大于槳徑。（二）敞水實(shí)驗(yàn)程序（1）零航速敞水實(shí)驗(yàn)，按預(yù)定轉(zhuǎn)速開動(dòng)敞水動(dòng)力儀，測(cè)，（2）按預(yù)定轉(zhuǎn)速開動(dòng)敞水動(dòng)力儀，同時(shí)開動(dòng)拖車，使螺旋槳進(jìn)速系數(shù)達(dá)到預(yù)定值。（3）當(dāng)拖車速度穩(wěn)定時(shí)，記錄拖車速度，槳轉(zhuǎn)速n，推力，扭矩，完成一進(jìn)速的實(shí)驗(yàn)。（4）系列變化拖車速度，完成全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，注意各次之間應(yīng)有足夠的等水時(shí)間。（5）用

11、尺寸、重量相近的假轂代替槳模，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得敞水動(dòng)力儀自身的推力，扭矩，用以進(jìn)行修正。（6）扭矩修正值，測(cè)的是尾軸摩擦損失，與轉(zhuǎn)速有關(guān)。螺旋槳吸收的凈扭矩（7）推力修正值。槳軸和槳轂橫剖面上受到水的阻力，抵消了一部分槳葉發(fā)出的推力，其大小與槳前進(jìn)速度有關(guān)。 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：螺旋槳敞水試驗(yàn)中，測(cè)得推力t=62.2n，扭矩q=24.4nm，水的密度=1.0kg/，螺旋槳的轉(zhuǎn)速n=14r/s, 螺旋槳直徑d=0.202m，拖車速度=2.08m/s。試求出推力系數(shù)、扭矩系數(shù)、敞水效率、進(jìn)速系數(shù)。解：由公式：推力系數(shù) 得：kt=0.191 扭矩系數(shù) 得：kq=0.370敞水效率 得： 0=0.03

12、08進(jìn)速系數(shù) 得：jp=0.736實(shí)驗(yàn)報(bào)告三一、實(shí)驗(yàn)名稱：船模搖蕩實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模捍_定待設(shè)計(jì)或已建造船舶的耐波性,判斷是否滿足使用要求。尋找，評(píng)價(jià)減搖措施，或者優(yōu)良船型。測(cè)定水動(dòng)力系數(shù)，供理論計(jì)算及機(jī)理研究。測(cè)定其載荷加速度，供結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度使用，砰擊還與振動(dòng)有關(guān)，某些設(shè)備（如電子偵查設(shè)備，水面發(fā)射武器等）要求。三、實(shí)驗(yàn)原理：1簡述耐波性主要研究的內(nèi)容，并描述什么樣的船耐波性比較好？ 船舶搖蕩是耐波性的主要內(nèi)容，耐波性能所涉及的其它內(nèi)容主要是由船舶搖蕩引起的。估計(jì)船舶搖蕩是評(píng)定耐波性最基本的條件。根據(jù)船舶搖蕩實(shí)驗(yàn)可以定量地計(jì)算出像砰擊、上浪、飛車等性能。一般來說，船舶搖蕩較緩和，則耐波性也好。2

13、 簡述船舶搖蕩實(shí)驗(yàn)的相似準(zhǔn)則。模型實(shí)驗(yàn)相似準(zhǔn)則：與快速性類似，要求符合船模與實(shí)船保持幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。而動(dòng)力相似應(yīng)包括：雷諾數(shù)超過臨界雷諾數(shù)；傅汝德數(shù)相等；斯特魯哈爾數(shù)相等3 簡述船舶的十二種運(yùn)動(dòng)形式的名稱，并指出哪些屬于往復(fù)運(yùn)動(dòng)。12種運(yùn)動(dòng)形式的名稱：橫傾、縱傾、回轉(zhuǎn)、橫搖、縱搖、首搖、前進(jìn)或后退、橫漂、上浮或下沉、縱蕩、橫蕩、垂蕩；其中屬于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的有：橫搖、縱搖、首搖。4 對(duì)造波機(jī)造的波浪的要求都有哪些？波浪頻率應(yīng)當(dāng)覆蓋船模的諧搖頻率，越寬越好。在規(guī)則波上實(shí)驗(yàn)波長范圍0.5-2.0左右，波高2h與船長之比應(yīng)少于1/50，波高2h與波長之比應(yīng)少于或等于1/20。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（

14、一）填寫實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備表名稱說明（可填寫設(shè)備大小、用途等內(nèi)容）實(shí)驗(yàn)水池船模耐波性實(shí)驗(yàn)在常規(guī)的拖曳水池中實(shí)現(xiàn)，只需配備造波設(shè)備、消波設(shè)備和必要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量儀即可。但是在拖曳水池中只能進(jìn)行迎浪或順浪兩種航向的船模耐波性實(shí)驗(yàn)以及橫浪無航速的橫搖實(shí)驗(yàn)，局限性較大。耐波性水池：耐波性實(shí)驗(yàn)水池中主要設(shè)備是拖車和造波裝置。為了實(shí)現(xiàn)各種斜浪條件下的耐波性實(shí)驗(yàn)，船模應(yīng)當(dāng)能夠在水池中做相對(duì)于波浪的斜向運(yùn)動(dòng)。造波機(jī)安裝在水池的兩邊，一邊是水池終端邊，另一邊是水池的側(cè)邊。另外兩邊安裝消波岸，以消除反射波的干擾影響。造波機(jī)是耐波性水池的關(guān)鍵設(shè)備，目前各國采用的造波機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有沖箱式、搖板式和空氣式幾種，其傳動(dòng)系統(tǒng)有電

15、動(dòng)伺服系統(tǒng)，液壓伺服系統(tǒng)和機(jī)械可調(diào)振幅系統(tǒng)造風(fēng)機(jī)消波器（1）一種是固定的消波器，通常設(shè)置在造波機(jī)對(duì)面。其作用是消除造波機(jī)傳過來的波浪，避免波浪反射回去。（2）另一種是可動(dòng)的邊消波器，通常設(shè)置在水池一側(cè)或兩側(cè)。其作用是消除船行波，減少等水時(shí)間。在進(jìn)行波浪實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)將邊消波器提到適當(dāng)高度，以免對(duì)波浪形成干擾。適航儀六自由度適航儀。用這種儀器可同時(shí)記錄下船模的橫搖、縱搖、搖首、垂蕩、縱蕩和橫蕩6種耦合運(yùn)動(dòng)。如果只需測(cè)量船模在迎浪、隨浪或橫浪時(shí)的運(yùn)動(dòng)，可采用結(jié)構(gòu)比較簡單的三自由度適航儀。陀螺儀陀螺儀在船舶性能實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用于測(cè)量航向角、橫傾角、縱傾角。垂直陀螺只能測(cè)量橫傾角與縱傾角兩自由度。浪高儀浪高

16、儀是用來測(cè)量水池中波浪的儀器。慣性矩校驗(yàn)臺(tái)慣性矩校驗(yàn)臺(tái)（架）是用于船模重心位置和質(zhì)量慣性矩的調(diào)試。（二）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）船模準(zhǔn)備：除滿足幾何相似外，船模本體應(yīng)當(dāng)較輕，易于調(diào)整慣量；（2）調(diào)整重心高度，調(diào)整縱向慣性矩，在水中測(cè)橫向搖擺周期。（3）船模上安裝陀螺、加速度計(jì)等儀器均應(yīng)固定在適當(dāng)位置。船模兩端在重心高度位置系上兩根細(xì)繩；（4）造波機(jī)準(zhǔn)備：調(diào)整造波參數(shù)使之滿足本次實(shí)驗(yàn)要求；（5）零速橫搖實(shí)驗(yàn)時(shí)用船模兩端細(xì)繩將模型固定在水池適當(dāng)位置，注意模型必須在浪高儀后方；縱向運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)將模型連接在拖車下，注意導(dǎo)向裝置對(duì)船模在縱向運(yùn)動(dòng)不會(huì)形成約束；（6）啟動(dòng)造波機(jī)制造波浪，當(dāng)船模搖蕩進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)記錄數(shù)

17、據(jù)。五、問題與思考：1船模慣性矩計(jì)算中，縱向慣性半徑和橫向慣性半徑怎么選??？0.25作為船舶的縱向慣性半徑，0.35作為船舶的橫向慣性半徑,2為什么要進(jìn)行船模慣性調(diào)整？ 模型慣性調(diào)整是耐波性實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。即按照模型實(shí)驗(yàn)相似性原則，將模型的重心位置、縱橫向慣性矩調(diào)整到設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)報(bào)告四一、實(shí)驗(yàn)名稱：船模自航實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模捍翱焖傩灾饕c主機(jī)、船體和推進(jìn)器的獨(dú)自性能以及它們的配合是否得當(dāng)有關(guān)。阻力和螺旋槳敞水實(shí)驗(yàn)用來獲得船體和螺旋槳的各自性能，而自航實(shí)驗(yàn)有以下主要目的： 分析各項(xiàng)效率及船尾伴流對(duì)螺旋槳效率的影響和螺旋槳工作時(shí)對(duì)船舶阻力的影響，為螺旋槳設(shè)計(jì)提供資料； 預(yù)報(bào)實(shí)船性能。即通過實(shí)驗(yàn)

18、給出主機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和船速之間的關(guān)系，得出實(shí)船航速預(yù)報(bào)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的船舶是否滿足任務(wù)書中要求的航速； 判斷螺旋槳、主機(jī)、船體之間的配合是否良好。三、實(shí)驗(yàn)原理：1簡述船模自航實(shí)驗(yàn)的相似定律。槳模的雷諾數(shù)超過臨界雷諾數(shù)，傅汝德數(shù)相等，螺旋槳部分應(yīng)滿足進(jìn)速系數(shù)相等2 船模自航方法都有哪些？簡述其中一種方法。船模自航方法都強(qiáng)迫自航法和純粹自航法強(qiáng)迫自航法簡述：是在某一船模速度下，在船模運(yùn)動(dòng)方向上施加一系列的強(qiáng)制力z，其中應(yīng)包括在內(nèi)，船模在強(qiáng)制力和推力的共同作用下達(dá)到力的平衡，即在航速為的情況下，螺旋槳發(fā)出的推力應(yīng)滿足下列條件： 。3 簡述推進(jìn)效率的各種成分。船模推進(jìn)效率船模自航速度、實(shí)船速度、自航前的阻力、摩擦阻力修正、槳模轉(zhuǎn)速、槳模推力、槳模扭矩、槳模推力克服阻力4 簡述自航實(shí)驗(yàn)中的推力減額的概念。螺旋槳發(fā)出的推力一部分用來克服船的阻力（不帶螺旋槳時(shí)的阻力），而另一部分則為克服阻力增額,習(xí)慣上將稱為推力減額。)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（一）填寫實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備表名稱說明（可填寫設(shè)備大小、用途等內(nèi)容）電機(jī)等傳動(dòng)裝置