船模性能實驗樣本

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 船 模 性 能 實 驗 實 驗 報 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： 091137410011 學(xué) 生： 劉金平 完成日期： 2011年8月30日 實驗報告一一、實驗名稱： 船模阻力實驗 二、實驗?zāi)康模褐饕芯看Ｔ谒袆蛩僦本€運動時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驗比較不同船型阻力性能的優(yōu)劣。（2）確定設(shè)計船舶的阻力性能對具體設(shè)計的船舶，通過船模阻力實驗，計算實船的有效功率，供設(shè)計推進(jìn)器應(yīng)用。（3）預(yù)報實船性能船模自航實驗前，必須進(jìn)行船模阻力實驗，為分析自航實驗結(jié)果預(yù)報實船提供

2、必要的數(shù)據(jù)。（4）系列船模實驗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驗。此外還有進(jìn)行幾何相似船模組實驗，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驗為了研究分類，確定某種阻力成分，必須進(jìn)行某些專門的實驗。（6）附體阻力實驗?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阻力的影響。（7）流線實驗在船模實驗的同時，有時還要進(jìn)行船模流線實驗，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驗時，測量船模在高速直線運動時的縱傾及升沉等狀態(tài)，這對于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤為重要。三、實驗原理：1 簡述水面船舶模

3、型阻力實驗相似準(zhǔn)則。（1）船模與實船保持幾何相似；（2）船模實驗的雷諾數(shù)達(dá)到臨界雷諾數(shù)以上；3）船模與實船傅汝德數(shù)相等。2 分別說出實驗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?？s尺比要求的實船相應(yīng)的排水量。3 船模阻力實驗結(jié)果換算方法有哪些？ 常用的船模阻力實驗結(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、獨立的兩部分，一為摩擦阻力，只與雷諾數(shù)有關(guān)，另一個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、實驗內(nèi)容：（一）填寫實驗主要設(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，配置有拖動設(shè)備和測量儀器，以測得船模在不同速度下的阻力值。實驗池的水采用淡水，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。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驗船模，并使船模保持一定的方向和一定的速度運動。其次在拖車上要安裝測量和記錄儀器。拖車的主要技術(shù)指標(biāo)是速度范圍和速度精度。水面電測阻力儀水面電測阻力儀簡稱電測阻力儀，是用在水池實驗中測量船模阻力。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)實驗要求選擇相應(yīng)的量程，可提高測量精度。（二）實驗步驟：（一）船模阻力實驗準(zhǔn)備（1）船模制作：船?？s尺比依據(jù)水池的長度和航速決定的，船模線型要與實船保持幾何相似，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?？s尺比要求的實船相應(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，縱向和垂向運動不受勻速。（7）拖點（浮心位置）（8）最后將船模安裝在拖車上。（二）船模阻力實驗數(shù)據(jù)測量（1）船模速度測量：（a）根據(jù)實船設(shè)計航速，確定最高航速，通常比設(shè)計航速高2節(jié)。（b）根據(jù)實船長度、速度范圍和模型尺度按數(shù)相等的原則，確定船模實驗速度范圍。（c）在不同航速

7、下進(jìn)行拖曳實驗。待拖車速度達(dá)到穩(wěn)定勻速時即可進(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）測量的。（2）船模阻力測量：（a）阻力測量與速度記錄同時進(jìn)行。船模阻力由專門的阻力儀測量。阻力儀有機械式和電測式兩類。（b）電測阻力儀輸出電壓信號，所以使用前要進(jìn)行標(biāo)定，確定標(biāo)定系數(shù)。阻力值=測得的電壓值*標(biāo)定系數(shù)。測量前要調(diào)零。五、問題與思考：1 船模阻力實驗結(jié)果換算方法之間的區(qū)別是什么？常用的船模阻力實驗結(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)別在于對粘性阻力的處理原則不同。2實船摩擦阻力計算中，粗糙度補貼系數(shù)是根據(jù)什么選取的？ 實船船體表面比較粗糙，故實船

8、摩擦阻力為其中為粗糙度補貼系數(shù)，按不同船長選取。實驗報告二一、實驗名稱：螺旋槳敞水實驗二、實驗?zāi)康模簻y定單獨螺旋槳工作時的特性，通常包括槳的推力系數(shù)、扭矩系數(shù)和敞水效率。三、實驗原理：1什么叫螺旋槳敞水實驗？螺旋槳敞水實驗可以在哪里進(jìn)行？螺旋槳模型單獨地在均勻水流中的實驗稱為敞水實驗，實驗可以在船模實驗池、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驗必須滿足的條件。從理論上講，螺旋槳模型實驗必須滿足全相似條件、扭矩系數(shù)和敞水效率與實槳的相等。實際上，模型實驗時無法滿足全相似條件。螺旋槳模型敞水實驗必須滿足以下條件：（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） 實驗時雷諾數(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、實驗內(nèi)容：（一）填寫實驗主要設(shè)備表名稱說明（可填寫設(shè)備大小、用途等內(nèi)容）敞水動力儀（h29-1）敞水動力儀是敞水實驗的專用設(shè)備。它包括自航動力儀、光柵編碼器（測速發(fā)電機）、驅(qū)動電機及傳動機構(gòu)。敞水動力儀功能是測量安裝在

10、軸上的槳模的轉(zhuǎn)速、推力和扭矩。（二）實驗步驟：（一）敞水實驗準(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）將敞水動力儀固定在水池拖車上，預(yù)先應(yīng)進(jìn)行校驗和標(biāo)定；（3）將槳模安裝在敞水動力儀上，葉背向前，浸沒深度大于槳徑。（二）敞水實驗程序（1）零航速敞水實驗，按預(yù)定轉(zhuǎn)速開動敞水動力儀，測，（2）按預(yù)定轉(zhuǎn)速開動敞水動力儀，同時開動拖車，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，記錄拖車速度，槳轉(zhuǎn)速n，推力，扭矩，完成一進(jìn)速的實驗。（4）系列變化拖車速度，完成全部實驗內(nèi)容，注意各次之間應(yīng)有足夠的等水時間。（5）用

11、尺寸、重量相近的假轂代替槳模，重復(fù)上述實驗，測得敞水動力儀自身的推力，扭矩，用以進(jìn)行修正。（6）扭矩修正值，測的是尾軸摩擦損失，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、實驗數(shù)據(jù)處理：螺旋槳敞水試驗中，測得推力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實驗報告三一、實驗名稱：船模搖蕩實驗二、實驗?zāi)康模捍_定待設(shè)計或已建造船舶的耐波性,判斷是否滿足使用要求。尋找，評價減搖措施，或者優(yōu)良船型。測定水動力系數(shù)，供理論計算及機理研究。測定其載荷加速度，供結(jié)構(gòu)和強度使用，砰擊還與振動有關(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、實驗原理：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。估計船舶搖蕩是評定耐波性最基本的條件。根據(jù)船舶搖蕩實驗可以定量地計算出像砰擊、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、 簡述船舶搖蕩實驗的相似準(zhǔn)則。模型實驗相似準(zhǔn)則：與快速性類似，要求符合船模與實船保持幾何相似、運動相似和動力相似。而動力相似應(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動形式的名稱，并指出哪些屬于往復(fù)運動。12種運動形式的名稱：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)運動的有：橫搖、縱搖、首搖。4 對造波機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)則波上實驗波長范圍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、實驗內(nèi)容：（

14、一）填寫實驗主要設(shè)備表名稱說明（可填寫設(shè)備大小、用途等內(nèi)容）實驗水池船模耐波性實驗在常規(guī)的拖曳水池中實現(xiàn)，只需配備造波設(shè)備、消波設(shè)備和必要的運動參數(shù)測量儀即可。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驗以及橫浪無航速的橫搖實驗，局限性較大。耐波性水池：耐波性實驗水池中主要設(shè)備是拖車和造波裝置。為了實現(xiàn)各種斜浪條件下的耐波性實驗，船模應(yīng)當(dāng)能夠在水池中做相對于波浪的斜向運動。造波機安裝在水池的兩邊，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。造波機是耐波性水池的關(guān)鍵設(shè)備，目前各國采用的造波機的結(jié)構(gòu)形式有沖箱式、搖板式和空氣式幾種，其傳動系統(tǒng)有電

15、動伺服系統(tǒng)，液壓伺服系統(tǒng)和機械可調(diào)振幅系統(tǒng)造風(fēng)機消波器（1）一種是固定的消波器，通常設(shè)置在造波機對面。其作用是消除造波機傳過來的波浪，避免波浪反射回去。（2）另一種是可動的邊消波器，通常設(shè)置在水池一側(cè)或兩側(cè)。其作用是消除船行波，減少等水時間。在進(jìn)行波浪實驗時應(yīng)當(dāng)將邊消波器提到適當(dāng)高度，以免對波浪形成干擾。適航儀六自由度適航儀。用這種儀器可同時記錄下船模的橫搖、縱搖、搖首、垂蕩、縱蕩和橫蕩6種耦合運動。如果只需測量船模在迎浪、隨浪或橫浪時的運動，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驗中廣泛應(yīng)用于測量航向角、橫傾角、縱傾角。垂直陀螺只能測量橫傾角與縱傾角兩自由度。浪高儀浪高

16、儀是用來測量水池中波浪的儀器。慣性矩校驗臺慣性矩校驗臺（架）是用于船模重心位置和質(zhì)量慣性矩的調(diào)試。（二）實驗步驟：（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，在水中測橫向搖擺周期。（3）船模上安裝陀螺、加速度計等儀器均應(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）造波機準(zhǔn)備：調(diào)整造波參數(shù)使之滿足本次實驗要求；（5）零速橫搖實驗時用船模兩端細(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；縱向運動實驗時將模型連接在拖車下，注意導(dǎo)向裝置對船模在縱向運動不會形成約束；（6）啟動造波機制造波浪，當(dāng)船模搖蕩進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)時記錄數(shù)

17、據(jù)。五、問題與思考：1船模慣性矩計算中，縱向慣性半徑和橫向慣性半徑怎么選取？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)整是耐波性實驗的重要環(huán)節(jié)。即按照模型實驗相似性原則，將模型的重心位置、縱橫向慣性矩調(diào)整到設(shè)計要求。實驗報告四一、實驗名稱：船模自航實驗二、實驗?zāi)康模捍翱焖傩灾饕c主機、船體和推進(jìn)器的獨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驗用來獲得船體和螺旋槳的各自性能，而自航實驗有以下主要目的： 分析各項效率及船尾伴流對螺旋槳效率的影響和螺旋槳工作時對船舶阻力的影響，為螺旋槳設(shè)計提供資料； 預(yù)報實船性能。即通過實驗

18、給出主機功率、轉(zhuǎn)速和船速之間的關(guān)系，得出實船航速預(yù)報，驗證設(shè)計的船舶是否滿足任務(wù)書中要求的航速； 判斷螺旋槳、主機、船體之間的配合是否良好。三、實驗原理：1簡述船模自航實驗的相似定律。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。船模自航方法都強迫自航法和純粹自航法強迫自航法簡述：是在某一船模速度下，在船模運動方向上施加一系列的強制力z，其中應(yīng)包括在內(nèi)，船模在強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 簡述自航實驗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、實驗內(nèi)容：（一）填寫實驗主要設(shè)備表名稱說明（可填寫設(shè)備大小、用途等內(nèi)容）電機等傳動裝置