本科船舶原理思考題(答案)

1、例1：已知螺旋槳型式為B455，直徑D2.6米，轉(zhuǎn)速N200r/min，進(jìn)速，要求發(fā)出98100N推力，如軸系效率為0.97，試求該螺旋槳所需之螺距比及主機(jī)功率。解：1）預(yù)備計(jì)算2）計(jì)算J和3）按算出的J和值查B455性征曲線圖得4）求螺旋槳收到功率5）求主機(jī)功率例2：已知某單槳船，航速V14.85kn，有效功率，螺旋槳直徑D2.6m，轉(zhuǎn)速N200 r/min，推力減額分?jǐn)?shù)t=0.118，伴流分?jǐn)?shù)，相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率，傳送效率，求B455系列的螺旋槳所需主機(jī)功率。解：1）計(jì)算J和2）由J和值查圖譜得3）求主機(jī)功率一、判斷1、當(dāng)船模和實(shí)船的雷諾數(shù)相等時(shí)，它們的單位排水量的摩擦阻力相等。2、因?yàn)樾螤钜蛄?/p>

2、1+K在低速試驗(yàn)求得，所以三因次換算法也只能適用于換算低速船舶的阻力。3、由于無(wú)邊界層分離時(shí)，就無(wú)旋渦，則粘壓阻力就不存在。4、一般說(shuō)來(lái)，隨著槳葉數(shù)目的增加，螺旋槳效率增加，抗空泡性能與抗激振性能也得到改善。5、高速螺旋槳易發(fā)生空泡的原因在于來(lái)流很大，致使葉背上的壓力很小，從而具有較高的減壓系數(shù)，而易發(fā)生空泡。6、系泊時(shí)，螺旋槳與主機(jī)的匹配若剛好，則其轉(zhuǎn)速保持不變。7、拖輪常用導(dǎo)管槳，是因?yàn)闃艿搅己玫谋Ｗo(hù)。8、實(shí)效螺距是指實(shí)際測(cè)量的螺距。9、敞水性征曲線上效率最高點(diǎn)，即設(shè)計(jì)圖譜上的效率最佳點(diǎn)。10、軍艦速度高，故其伴流分?jǐn)?shù)大。11、由于船體表面存在縱向和橫向彎曲，其摩擦阻力和相當(dāng)平板的摩擦阻

3、力有差異，此稱為尺度效應(yīng)。12、某艦試航時(shí)，螺旋槳轉(zhuǎn)速達(dá)不到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，主機(jī)功率不能充分吸收，說(shuō)明該槳處于負(fù)載過(guò)輕狀態(tài)。二、簡(jiǎn)答1、分析浮心縱向位置對(duì)阻力的影響。2、試用理想推進(jìn)器理論分析提高螺旋槳效率可采取的途徑，并舉三例。三、計(jì)算1、某海船模型長(zhǎng)度9米，濕表面積10平方米，在船池中進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得其在1.5米每秒時(shí)總阻力4.6公斤。已知船模摩擦阻力3.4公斤，試用二因次換算方法，計(jì)算縮尺比為25的實(shí)船在相應(yīng)速度時(shí)的有效功率。1957ITTC公式：粗糙補(bǔ)貼：海水：；淡水：； T77：已知尺度比，船模長(zhǎng)，濕面積，在試驗(yàn)池中速度為，測(cè)得總阻力為，試求：1、實(shí)船長(zhǎng)；2、實(shí)船濕面積；3、實(shí)船航速，以節(jié)為

4、單位；4、實(shí)船總阻力，摩擦阻力按1957ITTC公式、粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)取；5、此航速下實(shí)船所需的有效功率。解：1、實(shí)船船長(zhǎng)。2、實(shí)船濕面積。3、實(shí)船航速。4、實(shí)船總阻力（用傅汝德法）：1）計(jì)算雷諾數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)水溫，假定實(shí)船航行水域?yàn)榈?）計(jì)算摩擦阻力A、實(shí)船B、船模3）計(jì)算剩余阻力A、船模B、實(shí)船4）實(shí)船總總船體阻力5、實(shí)船有效功率2、某內(nèi)河單槳船，航速V7.5 m/s ，阻力R17992.8 N ，螺旋槳直徑D1.0 m ，轉(zhuǎn)速n10 m/s ，測(cè)得船后槳消耗的轉(zhuǎn)矩QB2998.8Nm ，該槳敞水性征曲線為KT=0.50.5J ；KQ=0.060.05J 。若相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率，水密度1000kg/

5、m3 ，試求：1、槳的伴流分?jǐn)?shù)和推力減額分?jǐn)?shù)t ；2、船的有效馬力PE 和螺旋槳的推馬力PT ；3、螺旋槳的敞水收到馬力PD0 。解：1、求敞水槳消耗的轉(zhuǎn)矩Q0Q0QB1.02998.82998.8Nm2、求敞水槳的轉(zhuǎn)矩系數(shù)KQKQ0.030 * Q即為Q03、求進(jìn)速系數(shù)J由KQ=0.060.05J ，得J（0.06KQ）/0.05（0.060.030）/0.050.60 4、求進(jìn)速VA 由JVA/nD ，得VAJnD0.60101.06.0 m/s 5、求伴流分?jǐn)?shù)116.0/7.5=0.2 6、求推力系數(shù)KTKT=0.50.5J0.50.50.600.2 7、求推力TTKT0.2100020

6、000 N 8、求推力減額分?jǐn)?shù)t t =0.10036 9、求有效馬力PEPERV/75183.6hp10、求推馬力PTPT163.3 hp 11、求敞水效率0.63712、螺旋槳的敞水收到馬力PD0PD0256.4 hp3、若已知數(shù)據(jù)據(jù)同上題，且速度為零時(shí)的推力減額分?jǐn)?shù)，軸系傳送效率。試求系泊時(shí)螺旋槳的有效推力及主機(jī)發(fā)出的功率。試用理想推進(jìn)器理論分析得出提高螺槳效率的措施，并列舉三例。答：1、理想推進(jìn)器效率公式：A、其中式1B、式22、由式1可得措施一：增大螺旋槳直徑DDA0例如：隧道尾和設(shè)計(jì)縱傾。由式2可得措施二：限制尾流收縮限制尾流收縮A1例如：導(dǎo)管螺旋槳。P195 T86：已知螺旋槳直

7、徑，船后槳收到功率，推進(jìn)功率，轉(zhuǎn)速，進(jìn)速。求槳的轉(zhuǎn)矩系數(shù)、推力系數(shù)及敞水效率。取相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率。解：1、求轉(zhuǎn)矩系數(shù)1）敞水螺旋槳收到馬力2）敞水螺旋槳消耗的轉(zhuǎn)矩3）轉(zhuǎn)矩系數(shù)注：式中即為。2、求推力系數(shù)1）求推力T 2）推力系數(shù)3、求敞水效率方法一、方法二、注：兩方法所得計(jì)算結(jié)果基本一致，說(shuō)明本題計(jì)算過(guò)程基本正確。課外思考題：為什么敞水槳模的性征曲線組能用于主機(jī)帶動(dòng)的船后實(shí)槳的設(shè)計(jì)？答題要點(diǎn)：1）敞水槳模與敞水實(shí)槳的關(guān)系（敞水槳模敞水實(shí)槳）：敞水效率（若敞水實(shí)槳與敞水槳模幾何相似、進(jìn)速系數(shù)相等，兩者的性征曲線一致）；2）敞水實(shí)槳與船后實(shí)槳的聯(lián)系（敞水實(shí)槳船后實(shí)槳）：相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率；3）船后實(shí)槳的設(shè)計(jì)

8、應(yīng)考慮船（船體）、機(jī)（主機(jī)）、槳（船后實(shí)槳）三者是一個(gè)整體，它們之間的聯(lián)系：A、船體與船后實(shí)槳的聯(lián)系：船身效率；B、主機(jī)與船后實(shí)槳的聯(lián)系：傳送效率。通過(guò)上述關(guān)系，敞槳模的性征曲線組可用于主機(jī)帶動(dòng)的船后實(shí)槳的設(shè)計(jì)。課外思考題：在螺旋槳強(qiáng)度的規(guī)范校核法和螺距修正等計(jì)算中，常需計(jì)算螺旋槳葉切面厚度和切面弦長(zhǎng)等。已知某系列標(biāo)準(zhǔn)槳AU550 的直徑D5.6m，試用有關(guān)圖表求出下列數(shù)據(jù)：1）0.6R處的切面弦長(zhǎng)b0.6R ；解：查課本表84，得 b0.6R0.9911 bmax0.9911×0.226D·aE /0.1Z0.9911×0.226×5.6×0

9、.5 / (0.1×5)1.254 m2）0.7R處的葉切面厚度t0.7R 。解：查課本表84，得t0.7R1.71%·D1.71% ×5.60.09576 mP150 T73：簡(jiǎn)述船舶阻力的分類。答：1、在船舶工程中，船舶的雷諾數(shù)Re=，式中：1）“L”指船的水線長(zhǎng)，單位為米（m）；2）“”指水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，單位為m2/s。2、在船舶工程中，船舶的Fr=稱為傅汝德數(shù)，式中：1）“L”指船的水線長(zhǎng)，單位為米（m）；2）“V”指船的速度，單位為m/s。3、在船舶工程中，船的速度常用節(jié)（kn）來(lái)表示，1kn=0.5144m/s。若某船的速度為20kn，相當(dāng)于10.2

10、88 m/s。4、船體阻力是船舶阻力的主要組成部分。根據(jù)船體周圍水的流動(dòng)現(xiàn)象，船體阻力一般分為摩擦阻力、粘壓阻力和興波阻力。對(duì)于低速船，船體阻力中摩擦阻力是主要的。5、船舶按傅汝德數(shù)大小可為低速船、中速船和高速船。一般說(shuō)來(lái)，低速船在船體阻力成分中，粘壓阻力和興波阻力占的比例很小。6、在避免或延緩空泡發(fā)生的措施中，增加螺旋槳的盤面比可減小減壓系數(shù)，而降低螺旋槳的轉(zhuǎn)速可增大空泡數(shù)。7、螺旋槳產(chǎn)生空泡現(xiàn)象的條件為，其中：稱為減壓系數(shù)，稱為空泡數(shù)。8、目前世界上比較著名的螺旋槳系列有荷蘭的B型、日本的AU型和英國(guó)的高恩型等，各系列均有一定的系列代號(hào)，如“B470”，其中： “4”指螺旋槳的槳葉數(shù)為4，

11、“70”指螺旋槳的盤面比為0.70。9、目前世界上比較著名的螺旋槳系列有荷蘭的B型、日本的AU型和英國(guó)的高恩型等，各系列均有一定的系列代號(hào)，如“AU550”，其中： “5”指螺旋槳的槳葉數(shù)為5，“50”指螺旋槳的盤面比為0.50。（×）1、對(duì)于某些阻力性能優(yōu)良的船型，當(dāng)不發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象（不發(fā)生旋渦現(xiàn)象）時(shí)，粘壓阻力可能不存在。（×）2、船舶在風(fēng)浪中航行時(shí)，由于風(fēng)浪作用使其阻力較靜水中航行時(shí)大，此時(shí)船舶所受到的水阻力稱為洶濤阻力。（）3、三因次法計(jì)算船體阻力時(shí)，把船體阻力分為粘性阻力和興波阻力兩部分：且認(rèn)為興波阻力由船模的興波阻力用比較定率換算得出。（×）4、螺

12、旋槳旋轉(zhuǎn)一周軸向前進(jìn)的距離稱為螺旋槳的螺距P。（）5、船身效率表示伴流與推力減額的合并作用，反映了船槳的相互影響。（）6、對(duì)于一般的民用船舶，球鼻首的主要作用是為了減小船舶的興波阻力。（×）7、船舶在有風(fēng)的航區(qū)中航行，由于風(fēng)的作用興起波浪，波浪會(huì)改變船舶首尾的壓力分布，使首部壓力大于尾部壓力，則船舶受到一個(gè)阻礙運(yùn)動(dòng)的阻力作用，此阻力成分一般稱為興波阻力。（）8、傅汝德法計(jì)算船體阻力時(shí)，把船體阻力分為兩個(gè)獨(dú)立部分：剩余阻力和摩擦阻力。其中實(shí)船的剩余阻力由船模剩余阻力用比較定率換算得出，而實(shí)船的摩擦阻力則根據(jù)“相當(dāng)平板”理論計(jì)算得出。（×）9、螺旋槳之所以稱為螺旋槳是因?yàn)闃娜~

13、背為螺旋面的一部分。（）10、由于螺旋槳和船體間的相互作用，一般認(rèn)為螺旋槳的進(jìn)速不等于船速，螺旋槳發(fā)生的總推力不等于孤立船體受到的阻力。（C）1、球鼻球的主要作用降低船的：A、摩擦阻力B、粘壓阻力C、興波阻力D、附加阻力（C）2、螺旋槳工作時(shí)使水產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)速度增量稱為：A、伴流速度B、進(jìn)速C、誘導(dǎo)速度D、來(lái)流速度（A）3、引起船舶受到摩擦阻力作用的根本原因是：A、水的粘性B、波浪的大小C、水下船體形狀D、船速（C）4、螺旋槳旋轉(zhuǎn)一周軸向前進(jìn)的距離稱為：A、螺距B、滑脫C、進(jìn)程D、拱度1、形似船、母型船和“標(biāo)準(zhǔn)船型”的含義分別什么？答：A、形似船：僅大小不同，而形狀完全相似（即幾何相似）的船舶之間的統(tǒng)稱。如實(shí)船（s）和它的船模（m）即為形似船。B、母型船：與設(shè)計(jì)船船型相近、尺度和航速差不多、性能優(yōu)良的船舶。C、具有如下四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的船型稱為設(shè)計(jì)船的“標(biāo)準(zhǔn)船型”：標(biāo)準(zhǔn)方形系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)寬度吃水比、標(biāo)準(zhǔn)浮心縱向位置和標(biāo)準(zhǔn)水線長(zhǎng)。2、什么是螺旋槳的水動(dòng)力性能？答：一定形狀的螺旋槳在水中工作時(shí)所產(chǎn)生的推力、消耗的轉(zhuǎn)矩和效率與其運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系。3、螺旋槳的敞水性征曲線答：對(duì)于一定幾何形狀的螺旋槳而言，推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)和效率與進(jìn)速系數(shù)的關(guān)系曲線。4、淺吃水船常采用隧道尾。試用理想