大工17秋《船模性能实验》实验报告答案.docx

大正;攵二大孕网络教育学院《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_、实验名称： 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Re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答：安装激流丝的作用，用①=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称重工作的作用，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？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 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答：傅汝德假定的内容是：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R，只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力%和兴波阻力气合 并后的剩余阻力七，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R = R + （R - R ） £ 以 3傅汝德换算关系式：弟 岱 伽P〃四、实验内容：（一）填写实验主要设备表（表格可以追加）名称说明（可填写设备大小、用途等内容）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拖车拖车是在沿水池两旁轨道上行驶的拖车的用途是拖 曳实验船模，并使船模保持一定的方向和一定的速度运 动水面电测阻力仪水面电测阻力仪简称电测阻力仪，是用在水池实验中测量 船模阻力阻力仪通常是应变式的传感器二）实验步骤：答：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=1 mm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七数相等的原则，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:（a） 阻力测量与速度记录同时进行船模阻力由专门的阻力仪测量阻力仪有 机械式和电测式两类b） 电测阻力仪输出电压信号，所以使用前要进行标定，确定标定系数阻力 值二测得的电压值*标定系数测量前要调零五、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？答：船模阻力实验结果换算方法之间的区别是：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：实船摩擦阻力计算中，粗糙度补贴系数是根据不同船长选取的实验报告二一、 实验名称： 螺旋桨敞水实验 二、 实验目的： 测定单独螺旋桨工作时的特性，通常包括桨的推力系数、扭 矩系数和敞水效率。

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？答：螺旋桨模型单独地在均匀水流中的实验称为敞水实验实验可以在船模实验 池、循环水槽或空泡水筒中进行2. 简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件答：螺旋桨模型敞水实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）3. 实验时雷诺数应大于临界雷诺数4. 进速系数相等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进速系数 七云万七为螺旋桨的前进速度（m/s）；n为螺旋桨的转速（r/s）；D为螺旋桨直径（m）；4. 简述螺旋桨敞水性征曲线的概念及其意义答：推力系数Kt,转矩系数Kg及敞水系数气对进速系数J的曲线称为螺旋桨 的性征曲线我们讨论的是孤立螺旋桨的性能，所以称为螺旋桨敞水性征曲线 它表示了螺旋桨在任意工作情况下的全面性能四、实验内容:（一）填写实验主要设备表名称说明（可填写设备大小、用途等内容）桨模按母型船按比例制作敞水动力仪造波拖车提供动力水池提供试验必须的水池（二）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〈，q（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，记录拖车速度匕，桨转速n，推力〈，扭矩2，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 的推力二，扭矩g，用以进行修正6） 扭矩修正值，测的g是尾轴摩擦损失，与转速有关螺旋桨吸收的净扭矩Q = Q - Qt s(7) 推力修正值桨轴和桨毂横剖面上受到水的阻力，抵消了一部分桨叶发出 的推力，其大小与桨前进速度有关丁 =气+ T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P =1.0X103kg/m3,螺旋桨的转速n=14r/s,螺旋桨直径D=0.202m，拖车速度匕=2.08m/s试求出推力系数、扭矩系数、敞水效率、进速系数。

推力系数T 62.2K = = t P・ n2 D4 1.0 X 0.2024 =扭矩系数"Q p • n 2 D 5敞水效率n = J • A 0 2冗KQ.进速系数 p n •D实验报告三一、实验名称： 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？答：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答：与快速性类似，要求符合船模与实船保持几何相似、运动相似和动力相 似动力相似应包括：雷诺数超过临界雷诺数；傅汝德数相等；斯特鲁哈尔 数相等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答：船舶的十二种运动形式的名称为：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。

属于往复运动的为：纵荡，横荡，垂荡4. 对造波机造的波浪的要求都有哪些？答：波浪：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四、实验内容:(一)填写实验主要设备表名称说明(可填写设备大小、用途等内容)实验水池船模耐波性实验在常规的拖曳水池中实现造波机制造波浪造风机制造风消波器消除造波机传过来的波浪，避免波浪反射回去(二)实验步骤：答:(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;波浪频率应当覆盖船模的谐摇频率，越宽越好在规则波上实验波长范围0.5、-2.0Lpp左右，波高2h与船长之比应少于1/50，波高2h与波长之比应少 于或等于1/20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?答：船模惯性矩计算：第15届ITTC建议，取0.25%作为船舶的纵向惯性半径，0.35乞作为船舶的横向惯性半径，以此来计算船舶的质量惯性矩I = (0.25L )2 D I = (0.358 )2 DX PP g Y S gLpp为船舶两柱间长；凡为船宽；D、船舶排水量;g为重力加速度2. 纵向惯性矩的调整3. 横向惯性矩的调整船模横向惯性矩调整：把压铁放在中央，船模水平，用手对船模施以横向力矩，释放，船模作自由振荡测出振荡周期横摇质量惯性矩为IXm=D (oz - zD(OZ 一 Zg)22. 为什么要进行船模惯性调整?答：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 要求实验报告四_、实验名称： 船模自航实验 二、实验目的： 船舶快速性主要与主机、船体和推进器的独自性能以及它们的 配合是否得当有关三、实验原理：1. 简述船模自航实验的相似定律答：船模和桨模的雷诺数超过临界雷诺数，傅汝德数相等，螺旋桨部分应满足 进速系数相等2. 船模自航方法都有哪些？简述其中一种方法答：船模自航方法都有：1.纯粹自航法，2.强迫自航法强迫自航法：是在某一船模速度匕下，在船模运动方向上施加一系列的强制力Z,其中应包括尸在内，船模在强制力和推力的共同作用下达到力的平衡，即在 D航速为匕的情况下，螺旋桨发出的推力应满足下列条件：T(1 - tm) + Z 二七 —3. 简述推进效率的各种成分。

答:对旋转效率二和船身效率门h，加上敞水效率门0和轴系摩擦引起的传递效率门、4. 简述自航实验中的推力减额的概念答：推力减额:螺旋桨发出的推力一部分用来克服船的阻力R (不带螺旋桨时的阻力)，而另一部分则为克服阻力增额国,习惯上将国称为推力减额四、实验内容:（一）填写实验主要设备表名称说明（可填写设备大小、用途等内容）电。