船舶阻力与推进课程设计说明书
船舶阻力与推进
船舶阻力与推进主要复习粘性阻力理论，要求大家掌握一个基本概念和减小粘性阻力的方法，包括减小摩擦阻力和减小粘压阻力。
基本概念比如说什么是边界层？大家要知道理想流体中它的运动粘压系数是0对吧，那么它的雷诺数就是无穷大，所以呢它的边界层支撑厚度也是0。
在这样一些极端的情况下要知道。
雷诺数的定义，公式一定要掌握住，考试是不会给大家的，还有牛顿内摩擦定律。
船体边界层与平板边界层的区别。
第一个呢船体边界层外缘的流速不同，船体有一个曲面，所以呢它和平板的差别就在于各点的速度不同，速度不同压力就不同。
船中的压力较低，船尾的较高，所以呢它有一个纵向的压力梯度。
正因为有了压力梯度产生了摩擦倾力，还有界层内的纵向压力分布不同。
然后要求大家掌握几个平板摩擦阻力公式，一共4个。
第一个桑海公式，第二个柏兰特-许立汀公式，第三个休斯公式，第四个1957ITTC公式。
这四个公式有什么特点呢，基本形式是一样的，分母都包含一个雷诺数，所以在计算时首先要计算雷诺数，那么雷诺数怎么计算呢？一个是速度，一个是特征尺寸，还有一个是运动粘压系数。
还要求大家掌握相当平板假定，实体船或模型船的摩擦阻力等于其同长度、同速度、同矢表面积的光滑平板摩擦阻力，叫做相当平板假定。
接着我们讲船体表面曲度对摩擦阻力的影响。
分别有横向曲度和纵向曲度，船体首部和尾部曲度，它们是如何影响摩擦阻力的。
接着是船体表面粗糙度对摩擦阻力影响，这是要求掌握的。
粗糙度补贴系数，国内的是多少？中国的粗糙度补贴系数是....有了这个系数后，摩擦阻力的计算公式就变成了....下面还要掌握一个概念，什么是污底？船体长时间浸泡在水中，除钢板被腐蚀外，水中的生物附着在船体表面生长，使船体表面凹凸不平，大大增加了其表面粗糙度，阻力增大，这种现象称为污底。
那么如何有效的降低污底的影响呢，措施如下：一是涂两遍防锈漆，二是海船在淡水中停泊数日后出海。
那么如何减小摩擦阻力呢，当时讲了八种，考试时至少写出六种。
《船舶原理》推进部分 课程设计指导书
《船舶原理》“推进”部分课程设计指导书1、通过本课程设计，掌握螺旋桨终结设计所需要的条件（数据），应用系列螺旋桨图谱或敞水曲线进行设计的方法，以及一份完整的螺旋桨设计书（报告）所应该包含的内容。
2、鼓励应用计算机辅助设计计算及绘图。
例如，可以根据本指导书所附第七节的方法和数据，编制敞水曲线的计算程序（以至包含完整或部分功能的设计程序）；应用EXCEL等软件制作型值表及设计书中的插图等；应用AutoCAD 等软件绘制螺旋桨总图；等等。
注意：自编程序必须出示源代码（不必上交），可以经老师同意多人合作（人数视程序复杂程度而定）。
3、设计书（报告）必须提供电子版（WORD文档或PDF文档）。
可以手工绘制螺旋桨总图（不影响成绩）；如果采用AutoCAD绘制，则必须提供擦除辅助线前后的电子文件各一份。
4、设计条件参照《设计任务书》。
设计步骤参照本指导书所附第六节。
可选择B系列或AU/MAU系列进行设计。
如果选择使用敞水曲线（而不是图谱）进行设计，应列出详细的计算过程。
空泡按柏利尔（Burill）限界线的商船上限线校核（参照教材或《设计任务书》）。
强度校核按规范法或分析计算法。
桨毂形状及尺寸按本指导书所附第八节方法（第175~176页）设计。
5、必须独立完成设计。
如发现抄袭设计结果、设计书（包括其中部分内容），或借用他人程序、电子图表等，将取消所涉及各方的本项作业成绩，并酌情扣除平时成绩。
6、必须按时提交课程设计，包括任务书、图纸及电子文档。
程序可在调试完成后由老师查看源代码及实例运行。
规定完成日期之后，不再接受作业提交。
附：《船舶推进》（王国强、盛振邦编著，上海交大1995年版）第六、七、八节，PDF文档下载自上海交通大学图书馆网站。
船舶推进课程设计
重庆交通大学航海学院螺旋桨图谱设计课程设计说明书课题：螺旋桨图谱设计专业：船舶与海洋工程班级：二班学号：631118020211 学生姓名：何瑞峰指导教师：赵藤日期：2014.6.12目录1.船体主要参数。
32.主机参数。
43.推进因子的决定。
44.可以达到的最大航速的计算。
45.空泡校核。
76.强度校核。
107.螺距修正。
128.重量及惯性矩计算。
139.敞水性征曲线之确定。
1410.系柱特性计算。
1511.航行特性计算。
1512.螺旋桨计算总结。
1813.螺旋桨制图（见附页）。
1814.课程总结。
191.船体主要参数水线长wl L70.36 mL68.40 m垂线间长pp型宽 B 15.80 m型深 D 4.80 m设计吃水 d 3.50 m桨轴中心高z 1.30 mp排水量Δ2510 t本船的D B=3.292; d D=1.412; B L pp=4.329 ; d B=4.647本船在708所水池进行船模阻力试验，吃水3.5m时船的阻力试验结果。
即有效功率曲线数据如表1-1所示。
表1-1 模型试验提供的有效功率曲线数据2.主机主要参数型 号 8230ZC 二台 额定功率 s P =1080kw (1469hp) 额定转速 N=750r/min 减速比 2.5 传送效率 s η=0.953.推进因子伴流分数 ω=0.165； 推力减额 t=0.165 船身效率 H η=1； 相对旋转效率 R η =14.可以达到的最大航速的计算采用MAU 型叶数为4叶螺旋桨的图谱进行计算。
采用功率储备15%轴系效率。
轴系桨敞水收到的马力:R S D P ηη⨯⨯=85.01469)(22.1186195.085.01469hp =⨯⨯⨯= 计算图表的、、根据2-1704554404δ----Bp MAU MAU MAU表1-2按δ-B图谱设计的计算表p根据表1-2中的计算结果可绘制TE P 、δ、D P /、及o η对V 的曲线，如图1-1所示。
船舶推进课程设计案例
船舶推进课程设计案例一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握船舶推进的基本原理、各类推进器的结构和工作原理，以及推进系统的性能评估方法。
技能目标要求学生能够运用所学知识对船舶推进系统进行分析和设计，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标培养学生对船舶行业的热爱，增强环保意识和创新精神。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，我们将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，我们选择和了以下教学内容：船舶推进的基本原理、船舶推进器的结构和工作原理、推进系统的性能评估方法、船舶推进系统的分析和设计。
教学大纲安排如下：1.第一章：船舶推进的基本原理1.1 船舶推进系统的组成1.2 推进力产生的原理2.第二章：船舶推进器的结构和工作原理2.1 螺旋桨推进器2.2 喷水式推进器2.3 电动推进器3.第三章：推进系统的性能评估方法3.1 推进效率3.2 推进功率3.3 航行速度4.第四章：船舶推进系统的分析和设计4.1 推进系统的设计原则4.2 推进系统的优化方法4.3 推进系统的实际应用案例分析三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，我们采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解船舶推进的基本原理、推进器的结构和工作原理，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际应用案例，使学生更好地理解推进系统的性能评估方法和分析设计方法。
3.实验法：学生进行船舶推进系统的实验，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源我们选择和准备以下教学资源：1.教材：《船舶推进技术》2.参考书：各类船舶推进技术的专业书籍3.多媒体资料：船舶推进系统的动画演示、实际操作视频等4.实验设备：船舶推进系统模型、实验仪器等教学资源应能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，我们设计了以下教学评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和掌握程度。
船舶流体力学课程设计
船舶流体力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握船舶流体力学的基本原理，理解流体的性质、流体力学的基本方程；2. 使学生能够描述船舶在静水中的浮力、阻力、推进等流体力学现象；3. 引导学生了解船舶结构对流体力学性能的影响，掌握船舶流体力学性能优化的基本方法。
技能目标：1. 培养学生运用流体力学知识分析船舶性能的能力，能够解决实际问题；2. 提高学生利用流体力学原理进行船舶设计的技能，具备初步的设计能力；3. 培养学生运用实验、计算等手段进行船舶流体力学性能测试与评估的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对船舶流体力学领域的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，提高团队协作能力和沟通能力；3. 引导学生关注船舶流体力学在环境保护、节能减排等方面的社会责任，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在培养学生的船舶流体力学知识、技能和创新能力。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合课本内容，采用理论教学、实践操作、案例分析等多种教学方法，注重培养学生的实际应用能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续专业课程和未来从事相关工作奠定基础。
二、教学内容1. 流体力学基础理论：包括流体的性质、流体力学基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）、流体运动的描述方法等，对应教材第一章内容。
2. 船舶浮力与稳定性：讲解船舶浮力原理、稳性条件、稳性计算方法等，对应教材第二章内容。
3. 船舶阻力与推进：介绍船舶阻力产生机理、阻力计算方法、船舶推进原理及推进器设计，对应教材第三章内容。
4. 船舶流体力学性能优化：分析船舶结构对流体力学性能的影响，介绍性能优化方法，对应教材第四章内容。
5. 实践教学环节：组织学生进行船舶流体力学实验，包括浮力实验、阻力实验、推进实验等，培养学生的实际操作能力。
教学进度安排：1. 第1-4周：流体力学基础理论；2. 第5-8周：船舶浮力与稳定性；3. 第9-12周：船舶阻力与推进；4. 第13-16周：船舶流体力学性能优化；5. 第17-18周：实践教学环节。
第五章船模阻力试验船舶阻力与推进
第五章 船模阻力试验船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。
新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。
而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。
因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。
本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。
§ 5-1 拖曳试验依据、设备和方法船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。
因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。
一、船模阻力试验的依据由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，即船模和实船同时满足Re 和Fr 数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数。
§1-4中已阐述船模和实船难以实现全相似条件。
根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m = Re s ，则必有：υm L m /v m = υs L s /v s即 υm = α υs v m / v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。
因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m = v s ，则(5-1)式为：υm = α υs (5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。
因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr 数相等)进行的。
由于是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。
二、船模试验池船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。
船舶阻力与推进
（a）横剖面面积曲线
图 3-20 船体形状对兴波阻力的影响
（b）剩余阻力曲线
2．造成有利的波系干扰
船首波
合成横波
球首兴波 图 3-21 球鼻船首减小兴波的原理
安装水翼后的水面
船首兴波
水翼波穴
消波水翼
图 3-22 消波水翼的"消波"原理
二、应用不同设计概念减小兴波阻力
1．双体和多体船设计概念
2．使船体抬出水面设计概念
q)
3 4
这样，对应于有利干扰和不利干扰分别为： 当q = 0.5时， CpL / λ = n－1 / 4 有利干扰 当q = 0 时， CpL / λ = n－3 / 4 不利干扰 定义ⓟ为船速υ与波长为CpL的波速之比，即
ⓟ υ / gCpL g λ / gCpL λ
2π
2π 2π
Cp L
上式称为“色散”关系式。当具有不同波数 或波频的平面进行波在水中传播时，存在有 传播速度不同的“色散”现象。
6．波 能
由流体力学知，波浪的动能 Ek 和位能 Ep
两部分相等，且均等于 1 ρg ，A2 因此单位波面
的总能量为：
4
E0
1 2
ρg
A2
1 8
船舶阻力与船舶推进
一、船舶阻力 总论第一部分：主要知识点一、船舶快速性的含义1、概念：船舶尽可能消耗较小的主机功率以维持一定航行速度的能力。
或者说，船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航行速度高低的一种性能。
对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速性好，反之为差；或者，对一定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者，谓之快速性好，反之则否。
2、船舶能达到航速的高低取决于：它所受阻力的大小、主机功率大小和推进效率高低这三个因素。
3、主要内容：船舶阻力和船舶推进两个方面。
4、推进器是指把发动机发出的功率转换为推船前进的动力的专门装置和机构。
二、船舶阻力的分类 裸船体阻力静水阻力 船舶阻力水阻力 附体阻力船舶阻力 汹涛阻力 附加阻力空气阻力＊汹涛阻力：波浪中的水阻力增加值。
三、船体阻力的成因和分类1、成因船体在静水中运动时所受到的阻力与船体周围的流动现象密切有关。
1）兴波一般首柱后缘为波峰，尾柱前缘为波谷，改变了船体周围的水压力分布，船首的波峰使首部压力增加，而船尾的波谷使尾部压力降低，于是产生首尾流体动压力差（与船航行方向相反）。
这种由兴波引起的压力分布改变所产生的阻力称为兴波阻力，一般用R w 表示。
从能量观点看，船体兴起的波浪具有一定的能量，这些能量必然由船体供给。
这种由于船体运动不断兴波而耗散能量所产生的阻力称为兴波阻力。
2）边界层当船体运动时，由于水的粘性，在船体周围形成“边界层”，从而使船体运动过程中受到粘性切应力作用，亦即船体表面产生了摩擦力，它在运动方向的合力便是船体摩擦阻力，用R f 表示。
从能量观点看，船体携带边界层水流一起前进，边界层水流质点不断消耗能量体现为摩擦阻力。
首部水压力尾部水压力补充：牛顿内摩擦定律dv dyτμ=。
μ：流体的动力粘性系数，2/N s m ⋅；/νμρ=：流体的运动粘性系数，2/m s 。
ν和ρ均为水温的函数。
3）边界层分离在船体曲度骤变处，特别是较丰满船的尾部由于水具有粘性常会产生旋涡，旋涡处的水压力下降，从而改变了沿船体表面的压力分布情况，使首压力大于尾压力。
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鲁东大学
船舶阻力与推进课程设计说明书
课程名称：船舶原理
院（系）：交通学院
专业：船舶与海洋工程
班级：船舶1002班
学号：20102814325
学生姓名：宋淑臣
1、船体主要参数：
单桨、中机型渔船
垂线间长Lpp=78m
型宽B=14m
型深H=8.8m
平均吃水Tm=6m
菱形系数Cp=0.735
排水体积▽=4973m³
排水量△= 5097t
浆轴线中心线距基线高Zp=2m
模型试验提供的有效功率数据：
2、主机参数：
型号
主机功率MHP = 1618kw(2200hp)
转速N = 280 r/min
螺旋桨材料Cu3镍铝青铜
旋向右旋
3．船桨相互作用系数：
（1）伴流分数：
根据汉克歇尔公式，对于单桨渔船
ω=0.77Cp-0.28=0.77×0.735-0.28=0.28595
（2）推力减额分数：
根据汉克歇尔公式，对于单桨渔船
t=0.77Cp-0.30=0.77×0.735-0.30=0.26595
（3）转身效率：
ηh=（1-t）／（1-ω）=（1-0.26595）／（1-0.28595）=1.028
（4）相对转身效率：
ηR=1.0
（5）轴系效率：
ηS=0.97
4、
（1）船体有效马力与航速关系计算：
采用MAU 4桨叶图谱进行计算
取功率储备10％，轴系效率ηS=0.97
螺旋桨敞水收到马力：
Pd=MHP×0.9×ηS×ηR=2200×0.9×0.97×1.0=1920.60 hp 图谱计算公式V A=V（1-ω）BP=NPD^0.5／V A^2.5
根据表计算结果可绘制PTE、δ、P／D及η0对V的曲线，如图所示：
从PTE——f（V）曲线与船体满载有效马力曲线，可获得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳设计要素P／D、D及η0，如图所示：
MAU Vmax/kn P/D δD/m ηO 4-40 11.94 0.589 92.5 2.643 0.496
4-55 11.83 0.624 92 2.604 0.474
4-70 11.76 0.638 90.5 2.547 0.462
（2）、空泡校核：
按柏利尔空界限中渔船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。
浆轴沉深：
h s=T-Z p=6-2=4 m
P0-pv=pa+γhs-pv=10330+1025*4-174=14256kgf/m2
计算t=15℃pv=174kgf/m2 PD=1920.6hp ρ=104.63kgf/m2
空泡校核计算结果：
7 T=PD*η0*75/V A m2 17362.00 16746.190 16419.392
8 Ap=T/0.5ρV0.7R^2*τ
c m2
2.903 2.847 2.789
9 AE=Ap/(1.067-0.229P/D
) m2
2.721 2.668 2.613
10 AE/A0=AE/(0.25πD2) 0.496 0.501 0.513
图 2 空泡校核计算结果
据表计算结果作图如下，可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。
A E/A O= 0.54 P/D= 0.624 D= 2.61m ηo=0.474 V max= 11.83kn （3）、强度校核：
按2001年《规范》校核t0.25R及t0.6R,应不小于按下式计算之值：t=√Y/(K--X)
Y=1.36A1*Ne/(Z*b*ne)
X=A2*G*Ad*N^2*D^3/(10^10Zb)
计算功率
Ne=2200*0.97=2134hp
Ad= AE/AO=0.54
P/D=0.624 ε=8°
G=7.6 g/cm2（表 7-1 材料系数可得）
N=ne=280r/min
b0.66R=0.226DaE/(0.1Z)=(0.226*2.61*0.54)/0.4=0.7963.
b0.25R=0.7212b0.66R=0.7212*0.7963=0.5743.
b0.6R=0.9911b0.66R=0.9911*0.7963=0.7892.
强度校核计算表
实际螺旋桨厚度计算按公式：
1.0
0.0045 R
t D
==0.0045*2.61=11.745与
0.25
110.6 R
t=连直线决定：
t0.2= 115.5mm t0.3= 106mm
t0.4 =98.5mm t0.5= 85.9mm
t0.6= 76mm t0.7 = 66.1mm
t0.8=56.2mm t0.9=46.3mm
（4）、螺距修正：
根据尾轴直径大小，决定毂径比dh/D=0.18,此值与MAU桨标准毂径比相同，故对此项无需修正。
由于实际桨叶厚度大于MAU桨标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。
设计桨t0.7 = 66.1mm ，b0.66R=1.4692m,叶片宽度比《1》中查表8-4 可得0.9964.
(t/b)0.7R=0.0661/(0.9964*1.4692)=0.04515.
标准桨t0.7R=0.01771*D=0.0171*2,61=0.044631.（0.0171由表查得）.
(t/b)0.7R=0.044631/(0.964*0.796311)=0.05625.
(取MAU4-55为基准桨) 1-s=V A/NP=(1-w)V×30.866/(NP)
=(1-0.33)×11.83×30.866/(280×1.62864)
=0.5365.
△(t/b)0.7=[(t/b)0.7设-(t/b)0.7标×0.55/0.54]×0.75=
=[0.04515-0.05625×0.55/0.54] ×0.75
=-0.00911。
△(P/D)t=-2(P/D)o(1-s)△(t/b)0.7R
=-2×0.624×0.5365×（-0.00911）
=0.0061.
修正后的螺距比
P/D=(P/D)o+△(P/D)t=0.624+0.0061=0.6301.
（5）、设计螺旋桨的敞水性能性征曲线计算与绘制：
由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.624，的敞水性征曲线内插得到MAU4-54，
P/D=0.624的敞水性征曲线（如下图），数据见下表。
设计桨的敞水特性数据表
J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 KT 0.279 0.245 0.219 0.180 0.140 0.17 0.056 0.012 10KQ 0.271 0.252 0.227 0.201 0.167 0.13 0.157 0.050 敞水性能性征曲线：
（6)、系柱特征曲线计算：
由上图得J=0时，KT= 0.279 ,KQ= 0.271
计算功率 PD=2200*0.97=2134hp
系柱推力减额分数取t0=0.04,
主机转矩
Q=PD*60*75/2 ∏N=2134*60*75/2*3.14*280=5461.215kgf.m 系柱推力
T=KT/KQ*(Q/D)=0.279/0.271*(5461.215/2.61)=26902.537kgf
螺旋桨转速
N=60√(T/ρD4KT)=121.634r/min
（7）、航行特征计算：
航行特征计算表
航行特性曲线：
将上述计算结果绘成上图。
由图中可求得压载航行时可达最大航速为12.199V kn ，主机马力为
2049.5hp .110%超载航行时可达到最大航速约为V=kn,主机马力为
11.616hp 。
满载航行，N=280r/min 时，可达到航速约为V=11.868kn,主机马力为2083.5hp,与设计要求基本一致。
（8）、小结：
螺旋桨直径 2.61m
螺距比 0.63
型式 MAU
叶数 4
盘数比 0.54
纵倾角 8°
螺旋桨效率 0.474
设计航速 Vmax=11.83kn 桨径比 dh/D=0.18
旋向右旋
材料 CU3镍铝青铜。