船舶原理阻力換算

一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶τ谀骋痪唧w的設(shè)計(jì)船舶，通過模型阻力試驗(yàn)，確定實(shí)船的阻力和有效功率，為推進(jìn)器的設(shè)計(jì)提供可靠數(shù)據(jù)。因此，試驗(yàn)和分析工作包括：（a）船模的阻力曲線；（b）船模數(shù)據(jù)換算為實(shí)船的阻力和有效功率。船模的系列試驗(yàn)曾作為尋求各類船舶優(yōu)良船型的主要研究手段。作為教學(xué)試驗(yàn)，其目的是使同學(xué)對船模阻力試驗(yàn)的過程有比較全面的了解，掌握模型試驗(yàn)結(jié)果換算至實(shí)船阻力及有效功率的具體方法，加深對課程相關(guān)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)研究的實(shí)踐能力。二、 試驗(yàn)設(shè)備及器材1、 船模根據(jù)實(shí)船提供的船型參數(shù)及型線圖，選取適當(dāng)?shù)目s尺比按幾何相似要求，制作船模。2、 測試設(shè)備阻力試驗(yàn)主要測量的數(shù)據(jù)是船模在直線等速度vm前進(jìn)時(shí)對應(yīng)的水阻力Rtm。通常由測速裝置測定船模速度Vm，阻力儀測定船模阻力Rtm。船模的拖曳速度vm就是拖車的速度，由記錄所得的拖車行駛距離和相應(yīng)的時(shí)間求得。拖車行駛的距離由記錄測速輪轉(zhuǎn)動一定距離的脈沖得到，時(shí)間由繼電器記錄每秒鐘時(shí)間間隔的脈沖得到。三、 實(shí)驗(yàn)步驟船模制作：根據(jù)船模的主尺度和型線圖按選定的縮尺比繪制船模加工圖，經(jīng)過木板的下料、膠合、切削、加工和油漆等各種工序，制作成表面光滑，符合精度要求的船模。并在船模外表面兩側(cè)首、中、尾畫出吃水標(biāo)志。加裝激流絲：在船模的首垂線L/20處沿船體外表面安裝直徑1mm銅絲。稱重：根據(jù)實(shí)船的排水量按縮尺比計(jì)算相應(yīng)的船模排水量，并進(jìn)行稱重。在空船模內(nèi)部加壓鐵，使稱得的重量恰為試驗(yàn)所要求的船模排水量。調(diào)整船模的浮態(tài)：將船模吊放在水池中，在船模內(nèi)橫向和縱向移動壓鐵，使船模兩側(cè)的首、中、尾吃水符合要求。檢查測試儀器是否正常，擦干凈水池兩側(cè)的軌道表面，用掛水板池水表面的浮塵。安裝：使船模的縱中剖面與前進(jìn)方向一致。將阻力儀與船模內(nèi)底部的金屬板用螺絲剛性連接，同時(shí)要注意測力點(diǎn)應(yīng)位于船?？v中剖面內(nèi)。然后將拖車上的導(dǎo)航桿與船模相連。在試驗(yàn)過程中，導(dǎo)航桿只限制船模的橫向運(yùn)動，并不影響進(jìn)退、縱搖和升沉運(yùn)動。測量水池中的溫度，以便查得該溫度時(shí)水的運(yùn)動黏性系數(shù)v根據(jù)實(shí)船要求的試航速度Vs和縮尺比入，算出相應(yīng)的船模速度Vm，并制定需要試驗(yàn)的10?15個(gè)船模速度，其中2~3個(gè)船模速度應(yīng)大于試航速度，其余則低于試航速度。10?15個(gè)試驗(yàn)的船模速度間隔應(yīng)分配均勻。在上述準(zhǔn)備工作就緒后，即可進(jìn)行阻力的拖曳試驗(yàn)。試驗(yàn)開始時(shí)，拖車與船模位于水池的起始一端，拖車的夾緊裝置夾緊船模上的剎車板。根據(jù)率定的船模速度vm1，啟動拖車，拖車帶動夾緊的船模一起作加速運(yùn)動。待拖車達(dá)到要求的速度Vm1時(shí)，松開拖車的夾緊裝置，此時(shí)船模在阻力儀的帶動下以速度Vm1前進(jìn)。由測速裝置及阻力儀同時(shí)開始記錄船模的速度Vm1及遭受的水的阻力Rtm1，數(shù)據(jù)記錄的持續(xù)時(shí)間通常在20秒左右。記錄完畢后，拖車的夾緊裝置夾緊船模作減速運(yùn)動。拖車停止后即返回水池的起始一端，完成了一個(gè)率定速度Vm1的阻力試驗(yàn)。待水池中的水表面比較平靜后開始下一個(gè)率定速度Vm2的阻力試驗(yàn)。依次進(jìn)行10?15個(gè)率定速度的試驗(yàn)，便完成了船模的整個(gè)阻力試驗(yàn)。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖標(biāo)及曲線處理阻力實(shí)驗(yàn)相關(guān)參數(shù)滿載池水狀態(tài)水線長度：L=3.803m滿載池水狀態(tài)浸濕面積：S=2.737皿模型金宿尺比： X=40實(shí)驗(yàn)水溫： t二淡水20°C滿載池水狀態(tài)船模拖曳阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)際車速Vm(m/s)阻力Rm(kgf)0.6180.2520.7760.3600.8250.441

3.阻力換算(二因次法)由船模試驗(yàn)獲得船模總阻力(上表數(shù)據(jù))Rtm；用”相當(dāng)平板”方法計(jì)算出船模的摩擦阻力R；fmRfm=1/2-CCf+ACf).pV2m?S,其中，Cf=0.075/(lgRe-2)2,Re=vL/v,△Cf=0.4*10-3,v=1.01*10-6(m2/s)p=1018kg/m3,S是船模的濕表面積；實(shí)際車速Vm(m/w雷諾數(shù)Re摩擦阻力系數(shù)Cf摩擦阻力Rfm0.6182334612.0990.0018493791.1968290430.7762931487.0370.0017932621.8399521110.8253116593.8210.0017786052.0657556080.9343528361.9750.0017494462.61223881.0053796577.9280.0017325663.0007313131.1324276344.4920.0017056653.7590202951.2594756111.0560.0016821544.597871932

1.3144963883.9770.0016728374.9859551891.3795209433.7940.0016624085.463811714⑶計(jì)算船模的剩余阻力;實(shí)際車速匕伽/s)阻力Rm(N)摩擦阻力Rfm剩余阻力Rrm0.6182.46961.1968290431.2727709570.7763.5281.8399521111.6880478890.8254.32182.0657556082.2560443920.9345.79182.61223883.17956121.0056.64443.0007313133.6436686871.1328.83963.7590202955.0805797051.25911.03484.5978719326.4369280681.31412.43624.9859551897.4502448111.37914.44525.4638117148.981388286(4)應(yīng)用比較定律，由船模的剩余阻力七換算出實(shí)船的剩余阻力、，即Rrs二七^△s/Am=^剩余阻力Rrm剩余阻力Rrs1.27277095781457.341221.688047889108035.06492.256044392144386.84113.1795612203491.91683.643668687233194.796

5.080579705325157.10116.436928068411963.39637.450244811476815.66798.981388286574808.85031.27277095781457.34122(5)用”相當(dāng)平板”方法計(jì)算出實(shí)船的摩擦阻力R；fs實(shí)際車速Vm(m/，)實(shí)際船速Vs(m/s)雷諾數(shù)Re摩擦阻力系數(shù)Cf摩擦阻力Rfs0.6183.90857518814765383.370.00145919939.569024390.7764.90785492918540351.940.00141976861.064948290.8255.21775813919711070.030.00140943568.628349160.9345.90713466922315320.50.00138883886.959573741.0056.35617809724011667.130.001376889100.0103441.1327.15939662327045977.310.001357806125.5210241.2597.96261514830080287.480.001341089153.78890141.3148.31046569131394358.820.001334453166.88063881.3798.72156178732947352.220.00132702183.0115019(6)據(jù)式Rts=Rrs+Rfs算出實(shí)船的總阻力Rts；剩余阻力Rrs摩擦阻力Rfs總阻力Rts81457.3412239.5690243981496.91

108035.064961.06494829108096.1144386.841168.62834916144455.5203491.916886.95957374203578.9233194.796100.010344233294.8325157.1011125.521024325282.6411963.3963153.7889014412117.2476815.6679166.8806388476982.5574808.8503183.0115019