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。
船舶阻力1(修改稿)
兴波阻力：由兴波引起的压力分布改变所产生的阻力。 摩擦阻力：由于水存在粘性在船体周围形成边界层，使船体运动过程中
受到粘性切应力作用，表现为船体表面产生了摩擦力，其在运动方向的 合力为摩擦阻力。 粘压阻力：由于水的粘性和船体曲度变化，会产生旋涡、边界层等情况 改变了沿船体表面压力分布，引起船体前后压力不平衡而产生的阻力为 粘压阻力。
船舶阻力——第一章绪论 ——船舶快速性及研究方法
三、研究方法
1、理论方法 理论分析 CFD ：STARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT 2、试验方法 船模试验和实船试验
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
3
§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线
一、概述
静水阻力 水阻力
船舶阻力
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
裸船体阻力 附体阻力 汹涛阻力 空气阻力
船体阻力
附加阻力
二、船体阻力的成因及分类
1、船体阻力的成因 现象
波浪 边界层（粘性） 旋涡（曲度骤变处）
兴波阻力 Rw 摩擦阻力 Rf 粘压阻力（旋涡阻力）Rpv
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
4
§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
作业和思考题： （1）船舶阻力和船体阻力的划分图； （2）船体阻力中各阻力成分定义； （3）船体阻力的各相似定律； （4）傅汝德假定及其作用和存在的问题。
船舶阻力——第一章绪论 ——傅汝德假定
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
18
江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞
11
§1.3阻力相似定律
船舶阻力——第一章绪论 ——阻力相似定律
阻力于推进设计任务书
《船舶阻力与推进课程设计》任务书一、课程设计的性质、任务和基本要求本课程设计的任务是：使学生能够根据船型估算阻力及有效功率曲线，选定主机功率及转速，根据螺旋桨设计图谱来设计螺旋桨，完成船舶阻力与推进课程设计计算说明书，绘制螺旋桨总图。
通过课程设计能够加深学生对螺旋桨图谱和设计的理解，培养理论联系实际的能力，为将来走上工作岗位打下一定的基础。
本课程设计的基本要求是：1、掌握运输船阻力估算方法。
2、掌握√B P-δ图谱的应用。
3、掌握螺旋桨基本要素的计算和规范校核的方法。
4、掌握航行特性的计算5、熟练绘制螺旋桨总图课程设计题目类型运输船阻力估算与螺旋桨图谱设计二、课题和学分本课程设计共二周，2学分。
三、课程设计内容（一）、运输船阻力估算及有效马力预报1、依据给定的排水量及设计航速估算运输船的阻力及有效马力（二）、螺旋桨图谱初步设计问题1、螺旋桨设计图谱，初步确定主机功率及转速2. 选定主机额定功率及转速（三）、螺旋桨图谱终结设计问题1、推进因子的决定2、可达到最大航速的计算3、空泡校核4、强度校核5、螺距修正6、重量及惯性矩计算7、敞水性征曲线的确定8、系柱特性计算9、航行特性计算10、螺旋桨计算总结（四）、螺旋桨总图的绘制用1号（或2号）图纸完成螺旋桨总图的绘制。
四、说明1、船舶阻力与推进课程设计安排在本学期集中2－3周进行。
2、本课程设计的重点在阻力与有效功率估算、螺旋桨基本要素的计算和螺旋桨总图的绘制。
3、本课程设计建议用手工或计算机绘制螺旋桨总图。
排水量，吨225025002750300032503500375040004250450047505000525055005750600062506500675070007250750077508000825085008750900092509500975010000排水量，吨排水量，吨排水量，吨2500025250255002575026000262502650026750270002725027500277502800028250285002875029000292502950029750300003025030500307503100031250315003175032000。
船舶原理下册课程设计
船舶原理下册课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握船舶的基本原理，包括浮力、稳定性、阻力等关键概念。
2. 使学生了解不同类型船舶的设计特点及其适用场景。
3. 帮助学生理解船舶动力系统的工作原理及其对性能的影响。
技能目标：1. 培养学生运用物理知识分析船舶性能的能力，包括进行简单的浮力计算和阻力分析。
2. 提高学生设计简单船舶模型的技能，通过实践活动加深对船舶原理的理解。
3. 让学生学会使用科技工具和软件进行船舶设计和性能预测。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对船舶设计和航海事业的兴趣，培养探索精神和创新意识。
2. 强化学生的团队合作意识，通过小组合作活动培养学生的沟通能力和协作能力。
3. 增强学生的环保意识，了解船舶对海洋环境的影响，培养其负责任的工程伦理观。
本课程针对高年级学生设计，旨在通过理论与实验相结合的方式，提高学生对船舶科学深层次的理解和应用能力。
课程考虑到了学生的认知水平、好奇心和即将面临的高考要求，以确保教学内容既具有挑战性，又能够激发学生的兴趣。
通过具体的学习成果分解，本课程旨在为船舶原理的深入学习打下坚实的基础，并为相关领域的学习和职业生涯规划提供支持。
二、教学内容1. 浮力与稳定性：包括阿基米德原理、船舶的浮力计算、船舶稳定性的影响因素及稳性判定。
- 教材章节：第二章 船舶的浮力与稳定性2. 船舶阻力：介绍阻力概念、分类及减小阻力的方法。
- 教材章节：第三章 船舶阻力与推进3. 船舶动力系统：讲解船舶动力系统的组成、工作原理及对性能的影响。
- 教材章节：第四章 船舶动力系统4. 船舶设计原理：分析不同类型船舶的设计特点、适用范围及设计过程中考虑的因素。
- 教材章节：第五章 船舶设计原理5. 实践活动：设计并制作简单船舶模型，进行浮力与阻力实验。
- 教材章节：实践活动部分教学内容按照以上五大模块进行安排，每模块配以相应的实践环节，确保学生能够将理论知识与实际操作相结合。
第二章 粘性阻力 船舶阻力与推进
第二章粘性阻力在前一章船舶阻力的成因及分类一节中已简要提到：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。
另外由于水具有粘性，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，这种由粘性引起船体前后压力不平衡而产生粘压阻力。
因此，粘性阻力由摩擦阻力和粘压阻力两部分组成，它与船体的形状和雷诺数密切相关。
本章着重从船舶工程实际使用的需要出发，分别讨论摩擦阻力和粘压阻力的成因、特征以及计算和处理方法。
§2-1 边界层和摩擦阻力由于船体形状比较复杂，目前用理论精确计算船体的摩擦阻力尚不能付诸工程实用，为此船舶工程中仍不得不沿用傅汝德提出的相当平板假定，即船体的摩擦阻力与同速度、同长度、同湿面积的平板摩擦阻力相等。
这一假定是计算船体摩擦阻力的基础。
本节首先介绍平板边界层，然后介绍平板摩擦阻力的成因、特性，最后指出船体边界层与平板界层的主要区别。
一、平板边界层假设顺着流动方向放置一薄平板，水流以均匀速度υ流经平板，如图2-1所示。
当水流过平板时，由于水具有粘性，故平板表面处的水质点均被吸附在平板上，平板表面上流速为零。
随着与平板表面距离y的增加，流速逐渐增加，当y增至某一距离δ时，其处流速达到来流的速度值。
我们称存在粘性作用的这一薄层水流为边界层，δ是纵向位置x的函数，称为界层厚度。
在相应平板各处距离为δ的点，可连成一界面，此界面称为界层边界。
图2-1 平板边界1718应当指出，一般定义边界层厚度常以界层内流速达到99%来流速度作为界层的边缘，该处与板面的距离作为界层厚度值。
根据实验测定，影响边界层厚度的主要因素是流速υ、距板前端点o 的距离x 和流体的粘性，即运动粘性系数ν。
进一步的实验指出δ取决于由这三个物理量所组成的无量纲数Re x =νxυ，即局部雷诺数。
如果υ，x 一定，当Re x 很大时，则表示流体的粘性作用很小，δ就很小。
第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进
第六章 船模自航试验及实船性能预估为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。
船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。
对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题：① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。
② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。
如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。
此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。
§ 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值一、相似定律在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。
因此，mm ss g g L V L V =上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。
在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此，mm Am s s As D n VD n V = 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有：λD DL L ==ms m s 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1)满足进速系数相等时有：λn V n V mAms As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故()()λn Vωn Vωmmmsss11-=-或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=s ms m 11ωω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得：λn n s m = (6-2)(6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===5.3ms Dm Ds 4ms m s 3ms ms λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3)(6-3)式只对螺旋桨说来是正确的，但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。
12船海-陈达武--200930151180设计说明书
船舶阻力与推进课程设计班级: 12级船舶与海洋工程课程：船舶阻力与推进姓名：陈达武学号： 201230180016成绩：指导教师：吴家鸣华南理工大学土木与交通学院船舶阻力与推进课程设计任务书（船舶与海洋工程2012级）（2014．12．22）一．课程设计目的课程设计是船舶快速性课程重要的实践性教学环节，是培养学生掌握螺旋桨设计能力的技术基础。
螺旋桨设计是船舶设计过程中有关船舶快速性性能设计的重要组成部分。
它在既定的条件下，依据螺旋桨相关图谱，设计出既能满足相应条件而性能又达到优良的螺旋桨，即具备效率高、强度足够、无空泡现象以及振动小、噪音低等优良的技术性能指标。
本次课程设计属于螺旋桨设计的“终结设计”类型，即已具备船舶主机的相关要素，而要求设计出船舶达到的最高航速与性能优异的螺旋桨参数。
课程设计的主要目的是：1、通过课程设计使学生综合运用船舶快速性课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关船舶设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。
2、通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握螺旋桨的一般设计方法和步骤，并正确绘制螺旋桨工艺总图。
3、提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计（CAD）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等船舶设计的基本技能。
二．设计内容、任务根据业主要求的船型和主机参数设计螺旋桨，使设计船达到最大航速（终结设计）。
三．业主给定的船型、螺旋桨参数业主要求的船型及主机参数：陶德系列60、单桨船船长（L）、船长宽度比（L/B）、型宽吃水比（B/T）、方形系数（Cb）、舯剖面系数（Cm）、主机额定功率（hp）、主机额定转速（rpm）、型宽（B）：根据L/B确定吃水（T）：根据B/T确定排水量：按船型系数计算（每位设计者要求采用的具体船型及主机参数见附表）螺旋桨设计要求：螺旋桨限制直径：D=0.5T（即最佳直径小于此值可按最佳直径设计，大于此值，按限制直径设计。
船舶原理推进部分
船舶原理推进部分螺旋桨课程设计计算说明书系部：工程机械系班级：姓名：学号：指导教师：时间：2011年5月28日课程设计任务书题目船舶原理推进部分螺旋桨课程设计系(部) 工程机械系专业班级学生姓名学号5 月27 日至6 月 3 日共 1 周指导教师(签字)系主任(签字)年月日一、设计内容及要求螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分，在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线；在此基础上，要求设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又能使消耗的主机马力小；或当主机已选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。
通过本次课程设计，同学们应加深理解螺旋桨的各部分形状结构及掌握技术参数，并根据要求绘制工艺总图。
船型：单机、单桨、单底、单舵、钢质尾机型柴油机拖网渔船。
总长：L OA = 58.0 m设计水线长：L WL = 51.0 m垂线间长：L PP = 50.0 m型宽：B = 9.00 m型深： D = 4.0 m设计吃水：d = 3.60 m设计排水量：Δ =1096 t型排水体积：▽=1070 m3方形系数：C B = 0.658棱形系数：C P = 0.692螺旋桨数： 12、主机与螺旋桨参数型号：6M28BT型柴油机1台最大持续功率P s：1400hp转速：390r/min螺旋桨型式：MAU系列螺旋桨叶数：四叶螺旋桨材料：ZQAL 12-8-3-2 （K=1.2）材料重度：7.4g/m3螺旋桨构造型式：整体式桨轴中心距基线：Z P =1.3m旋向右旋3、设计工况设计功率：0.85P max 船体有效马力曲线如下：航速V(kn)1213141516满载Pe (hp)331 404 511 656 822 1.2 Pe(hp) 4034916197939921. 确定推进因子据型船资料选取伴流分数 ω=0.25 按经验公式决定推力减额数据 t =0.23 取相对旋转效率 R η = 1.0船身效率 11H twη-==- 1.268 2. 可以达到的最大航速计算 采用MAU 4叶桨图谱进行计算。
第七章 阻力近似估算 船舶阻力 与推进
146第七章 阻力近似估算方法在船舶设计过程中，特别是在方案设计的初期，当主尺度和船型系数被确定以后，必须要知道主机功率以预报船舶能达到设计航速；如果主机功率已知，则需要估计阻力，以确定船的航速，便于初步分析、比较各种方案的优劣。
在此阶段，由于船舶线型尚未确定，因而还不能应用船模试验方法来确定阻力，所以只能用近似方法进行估算。
此外在某些不准备作船模试验的小型船舶或航速不重要的船舶的设计过程中，只能用近似方法来确定其阻力值。
近似估算阻力的方法很多，但所有这些方法不外乎是根据船模系列试验结果或者是在总结、分析大量的船模试验和实船试验的基础上得出的。
因此可以想象应用近似估算法所得结果的准确程度取决于设计船与母型船或设计船与各图谱所依据的船模系列之间的相似程度。
所以为了尽可能提高近似估算的准确性，应该有针对性地选择适当的估算方法。
阻力近似估算方法按计算内容可分为两类：一类是直接近似估算总阻力或有效功率；另一类是估算剩余阻力，而用相当平板公式计算摩擦阻力；如果依阻力近似估算方法的表达形式可分为图谱法和回归公式法两种；若根据估算方法的资料来源进行分类，则可分为船模系列资料估算法、归纳实船和船模资料估算法、母型船数据估算法等三类估算方法。
§ 7-1 船模系列试验资料估算法这类方法都是根据船模系列试验资料，直接给出阻力图表等，供实际估算应用。
一、泰洛(Taylor )法泰洛估算法是根据泰洛标准系列船模试验结果整理得到的。
其所用母型船虽为军舰(参见§6-1)，但也可用于民用船，特别是双螺旋桨客船的阻力估算。
最初的泰洛法其阻力数据绘制成单位排水量剩余阻力的等值线，并均采用英制单位。
1954年盖脱勒(Gertler)将泰洛标准组阻力数据重新进行分析整理，并对水温、层流和限制航道的影响分别加以修正，最后整理出一套无量纲剩余阻力系数图表，其中摩擦阻力系数按桑海公式计算。
计算所用的船体湿面积可以由无量纲湿面积系数图谱求得。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。