大工19春《船模性能实验》实验报告满分答案

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学习中心：奥鹏

层次：专升本

专业：船舶与海洋工程

实验1：船模阻力实验

一、实验知识考察

1、简述水面船舶模型阻力实验相似准则。

答：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。其具体目标包括：（1）船型研究通过船模阻力实验比较不同船型阻力性能的优劣。（2）确定设计船舶的阻力性能;对具体设计的船舶，通过船模阻力实验，计算实船的有效功率，供设计推进器应用。（3）预报实船性能;船模自航实验前，必须进行船模阻力实验，为分析自航实验结果预报实船提供必要的数据。（4）系列船模实验;为提供各类船型的阻力图谱，必须进行系列船模的阻力实验。此外还有进行几何相似船模组实验，其目的在于研究推进方面的一些问题。（5）研究各种阻力成分实验;为了研究分类，确定某种阻力成分，必须进行某些专门的实验。（6）附体阻力实验;目的在于求得附体的阻力值以及比较不同形式的附体对阻力的影响。（7）流线实验;在船模实验的同时，有时还要进行船模流线实验，目的在于确定舭龙骨，轴支架等附体以及船首尾侧推器开孔的位置等。

（8）航行状态的研究;在船模阻力实验时，测量船模在高速直线运动时的纵倾及升沉等状态，这对于高速排水型船，滑行快艇、水翼艇等高速船舶尤为重要。（1）船模与实船保持几何相似。

（2）船模实验的雷诺数达到临界雷诺数以上。

（3）船模与实船傅汝德数相等。

2、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。

二、实验后思考题

1、船模阻力实验结果换算方法之间的区别是什么？

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。这两种方法的区别在于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：实船船体表面比较粗糙，故实船摩擦阻力为其中为粗糙度补贴系数，按不同船长选取。

实验2：螺旋桨敞水实验

一、实验知识考察

1、简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。

答：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。

3、简述螺旋桨敞水实验的实验步骤。

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t T ，t 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a V ，桨转速n ，推力t T ，扭矩t Q ，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

s T ，扭矩s Q ，用以进行修正。

二、实验后思考题和计算题

1、螺旋桨敞水性征曲线的意义是什么?

答：推力系数T K ，转矩系数Q K 及敞水系数0η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。

2、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ρ=1.0310⨯kg/3m ，螺旋桨的转速n=14r/s, 螺旋桨直径D=0.202m ，拖车速度a V =2.08m/s 。计算推力系数、扭矩系数、敞水效率、进速系数。

答：推力系数KT=1.91；扭矩系数 KQ=3.7；进速系数Jp=0.74；敞水效率η0=0.06

实验3：船模摇荡实验

一、实验知识考察

1、简述耐波性主要研究的内容。

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。

3、简述船模摇荡实验的主要设备。

答：主要设备表：

二、实验后思考题

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：0.25pp L 作为船舶的纵向惯性半径，0.35s B 作为船舶的横向惯性半径。

2、为什么要进行船模惯性调整？

答：模型惯性调整是耐波性实验的重要环节。即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4：船模自航实验

一、实验知识考察

1、船模自航方法都有哪些？简述其中一种方法。

答：船模自航的方法有纯粹自航法和强迫自航法。强迫自航法是在某一船模速度m V 下，在船模运动方向上施加一系列的强制力Z ，其中应包括D F 在内，船模在

强制力和推力的共同作用下达到力的平衡，即在航速为

m V 的情况下，螺旋桨发出的推力应满足下列条件： tm m R Z t T =+-)1(。

3、简述推进效率的各种成分。

答：敞水扭矩与船后扭矩的比值为相对旋转效率，船有效马力E P 与螺旋桨推功率T P 比值称为船身效率r η，加上敞水效率

0η和轴系摩擦引起的传递效率s η，我们可以列出各效率成分间的关系： 推进效率（式中：QPC —似是推进系数e P 、D P —有效功率、收到功率）

ωπηπηηηη-⋅-⋅=⋅==⋅=12)1(2A b s b s s D E s s P V nQ t T nQ RV P P QPC

二、实验后思考题

1、船体对螺旋桨有哪些影响？

答：船在水中以某一速度V 向前航行时，附近的水受到船体的影响产生运动，其表现为船体周围伴随着一股水流，这股水流称为伴流或迹流。船后伴流的速度场是复杂的，它在螺旋桨盘面各处的大小和方向不同。其产生的原因有以下三种：船身周围的流线运动、水之粘性作用、船舶的兴波作用。

2、螺旋桨对船体有哪些影响？