船舶实验

船舶与海洋工程实验技术

实验报告

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

华中科技大学船舶与海洋工程学院

船模拖曳水池实验室

2016年6月1日

螺旋桨敞水试验

一、实验目的

(1)对于某一具体的螺旋桨，通过模型试验可以确定实际螺旋桨的水动力性能。

(2)通过多方案的试验研究，可以分析螺旋桨的各种几何要素对水动力性能的影响。

(3)检验理论设计的正确性，不断完善理论设计的方法。 (4)通过对螺旋桨模型的系列试验，可以绘制成专用图谱，供设计螺旋桨使用。现时广泛使用的楚思德B 系列图谱和MAU 系列图谱等都是螺旋桨模型系列敞水试验的结果。

二、实验原理

满足以下条件：几何相似； 螺旋桨模型有足够的深度； 试验时雷诺数应大于临界雷诺数。 进度系数相等。

22

4

1225

2(,)

(,)

A A V nD T n D f nD V nD Q n D f nD ρνρν==

螺旋桨雷诺数采用ITTC 推荐表达式：

νπ2

2

75.0)75.0(Re nD v c a +=

临界雷诺数一般大于3×105

为消除自由液面影响，桨模的沉深深度：m s D h )

0.1-625.0(≥

三、实验设备

主要设备是螺旋桨动力仪 。

四、实验内容

敞水试验通常是保持螺旋桨转速不变，改变拖车前进速度。速度范围应从Va ＝0至推力小于零的进速之间，在该范围内测点取15个左右。 1、敞水箱安装

敞水箱为流线型，螺旋桨的轴从敞水箱的前端伸出箱外，外伸长度必须使桨模位于箱前的距离大于螺旋桨直径的3倍，以避免箱体的影响。敞水箱样式如下图所示。动力仪和电机安装在敞水箱内。

2、仪器安装及操作

进入数据采集界面，如图所示。在拖车开动之前，要对采集系统进行调零。即在水池水面平稳状态下，点击系统设定里面的“调零保存”，使该通道的工程值基本在0附近飘动。

在拖车开动之前，我们要给螺旋桨一定的转速。具体转速的确定，要根据具体情况确定。由进速系数公式 可知，螺旋桨直

径D已定，如果螺旋桨转速n太低，我们需要提高进速V，才能是J达到足够到。但是进速V的改变，受限于拖车速度。此时，我们需要根据经验，给予适当大的转速n。

转动螺旋桨，当转速达到我们的要求后，我们先采集一段时间（相当于做系泊试验），然后开动拖车，此时，就不要再人为改变桨模转速。当拖车速度稳定后，再次采集。数据稳定一段时间后，再次改变拖车速度，等速度稳定后，再次采集。每一段速度下，我们要收集桨模转速n、桨模推力T和扭矩Q。

然后进行数据处理，点击自航双桨里面的数据处理，输入你所命名的文件名，然后数据会有如下的显示，如图所示。用鼠标框出平稳的一段，记录数据即可。

五、实验数据及处理。

在上述试验过程中,我们得到每个速度下的桨模转速n，推力T，扭矩Q。然后还要在0速下，把螺旋桨卸下，转动电机，测量出0扭矩。然后代入下面的表格中进行计算。

最后从表格中得出螺旋桨敞水性征曲线，如下图所示

自航试验报告

一、实验目的

1）分析和研究各种效率成分，研究桨、船两者相互影响； 2）预报实船性能；

3）判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。

二、实验原理

自航试验时，要求船模和桨模的雷诺数超过临界雷诺数。同时也要求满足弗劳德数和进速系数相等的条件，即

为了试验时使各种力都成三次方关系，需要对摩擦阻力进行 修正，增加一个修正值F D ，人为地凑成三次方关系。该修正 值称为摩擦阻力修正值，即

3

As Am s s m m s m m s m

m

v v

n D n D v n n T T λ

ρλρ====

==

三、实验过程

1.安装调试等准备工作；

2.校正零点，采集零负载推力、扭矩；

3.在某一航速下计算摩擦阻力修正值F D，在F D附近（从0到2 F D ）取5个值，得到某一个航速不同的转速对应的推力和扭矩；

四、实验数据及处理

根据前面计算的摩擦阻力修正值，对应相应的状态和速度，进行插值得出要求的转速N、推力T、扭矩Q按等推力法进行自航数据分析，计算中已扣除零扭矩Q0。

已有相应的excel计算表格，可以进行较快捷的数据处理。要处理的数据如下所示。

摩擦力修正值计算见

实船性能预报采用（1＋X ），K 2方法，根据经验取X ＝0.05，K 2＝0.02。 实船螺旋桨转速：λ/2m S n K N = 实船螺旋桨收到功率：C

P Q EHP

X DHP ..)1(+=

t s = t m

[]

fm fs f m m m s C K C K C t w t w )1/()1(*)04.0(04.0+++∆--++= （当w s > w m 时，依经验取w s ＝w m ） ηs = ηm 压载状态预报结果见。

实船自航因子及效率成份预报结果

数据处理之后，绘制如下两个图。

五、实验误差

1.行车速度不稳定

2.电机转速不稳定导致读数的不稳定

3.自航阻力和阻力试验阻力值不同

船模阻力试验

一、实验目的。 （1）确定船体阻力；

（2）研究线型和船体参数变化对船体阻力的影响； （3）研究各种附体阻力及其对总阻力的影响； （4）选择优良的线型。

二、试验原理。 （1）二因次法 弗劳德假定：

a.船的总阻力分为摩擦阻力和剩余阻力两部分组成。且认为摩擦阻力仅与雷诺数有关，剩余阻力仅与弗劳德数有关； 因此，有：r m

fm tm

R R R += 或

(Re)()tm fm rm c c c Fr =+

根据弗劳德假定，实船的剩余阻力系数和模型的剩余阻力系数 是相等的。而摩擦阻力是雷诺数的函数且与物体的形状有关。 b.由于流线型物体表面曲率对剩余阻力的影响不甚明显，弗劳德有假定，船的摩擦阻力与同速度、同长度、同湿表面积的平板摩擦阻力相同。

1957年的第八届ITTC 建议取

2

)2Re (log 075

.0-=

f c