2015-船舶阻力(5)-船模试验解析

(2) 船舶推进方面的试验，如螺旋桨模型的敞水试 验、船模自航试验以及进行船体与螺旋桨的相互
作用问题的研究等；
(3) 船舶耐波性方面的试验，主要研究船模在波浪
上的运动和航行状态；
(4) 操纵性方面的试验； (5) 强度和振动方面的试验。
船模系列试验：
，通过试验比较不同船型阻力性能的优劣。 ，为设计推进器服务。
3.）Cf及Caa按15届ITTC推荐的公式计算：
(5 18)
S S bk [(1 k )C fs C f ] Cwm Caa (5 19) S
式中：Cf, Caa分别是粗糙度补贴系数和空气阻力系数。 3. 计算步骤 1.）Cfs和Cfm分别为实船和船模的摩擦阻力系数可用1957-ITTC 公式计算。 2.）根据傅汝德数Fr=0.1-0.2范围内的试验结果，可用两种方法计 算（1+k）值。 a.)普路哈斯卡发：
Ctm Fr4 (1 k ) y (5 20) C fm C fm
b.）15届ITTC推荐方法：
Ctm Frn (1 k ) y (5 21) C fm C fm
式中Fr的指数n 取决于船型，其值在2 – 6范围内变化。 式中k, y 和 n可根据试验结果用最小二乘法计算。
Lm 2 Sm S s ( ) Ls
=
1．试验准备 为了进行阻力拖曳试验，必须进行一系列试验准备工作： 首先，按一定要求制作试验用的船模。可采用木模和蜡模。 船模与实船满足几何相似，表面光滑，满足一定的加工精度。 其次，船模在试验前要安装人工激流装置。其目的是使船 模处于与实船相同的湍流流状态，消除船模首部层流段对阻力 试验和换算准确性的影响。
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徐汇校区拖曳水池于1958年建成，是新中国最早建成的双轨道船模拖曳水 池。1978年成为国际船模试验池会议（ITTC）的成员，1984年被推选为 ITTC的顾问委员会委员，是海洋工程国家重点实验室的重要组成部分。 徐汇校区拖曳水池的长度为110m，宽6.0m，水深3.0m。拖车的最大拖曳速 度可达6.0m/s。冲箱式造波机可产生规则波和不规则波，最大波高可达 0.30m。 目前在建的闵行校区多功能拖曳水池，池长300m，池宽16m，池深7.5m， 最大拖曳速度10m/s，可以满足现代船舶的工业研发需求。
Ctm (1 k )C fm Cwm Cts (1 k )C fs Cwm
(5 15) (5 16) (5 17)
Cts Ctm (1 k )(C fm C fs )
15届ITTC推荐的（1+k）法计算式为： 无舭龙骨： Cts Ctm (1 k )(C fm C fs ) C f Caa 有舭龙骨： Cts
1. 船型研究：比较不同船型阻力性能的优劣，但逐步 被船型数值优化方法取代 2. 确定设计船舶的阻力性能：对具体设计的船舶进行 阻力试验，计算有效马力，供螺旋桨设计。 3. 预报实船性能：自航试验前，必须进行阻力试验， 为分析自航试验结果，预报实船性能提供数据。 4. 系列船模试验：提供各类船型的阻力图谱。 5. 研究各种阻力成分试验：如波系分析、尾流测量。 6. 附体阻力试验：轴支架、吊舱等。 7. 流线试验：用确定舭龙骨，轴支架等附体的方向。 8. 航行状态试验：测量高速船的纵倾和升沉。
2. 循环水槽
可以进行类似于船模水池的试验内容。尽管试验方法 有所不同，但试验原理相同。由于水槽一般较窄，池 壁影响较大。特别是由池壁反射波的影响，船模和实 船后的波系完全不同，兴波阻力与实船误差较大。因 此，循环水槽，只适用于定性的演示试验。
FNS
=FNm
2 2 vm vs
Lm Ls
二、试验设备
1. 船模试验水池（拖车式）
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水池: 170米x7米x4米 拖车: 自重13吨、最大速度8米/秒 造波机: 20块造波板组成、最大波高0.4 米、可以 造规则波、不规则波、 非线性波、碎波 螺旋桨敞水动力仪: 推力最大量程200N,功率4kW 大功率螺旋桨敞水动力仪: 最大推力5000N,功率50kW 四自由度适航仪: 最大量程200N，升沉、纵摇、横摇、阻力 自航动力仪: 最大推力100N
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（重力式）
2. 循环水槽
1．拖车式船模试验池
拖车式船模试验池的优点是：可以采用较大尺度 的 船模，因此尺度效应较小，试验结果的准确性较 高；其次，拖车式船池能进行广泛的试验，除了船模 阻力试验外，还可以进行以下诸方面的试验研究： (1) 测量和观察船体表面的流动状况，这对于船体线
型设计和附体布置是很有价值的；
装以降低阻力，同时通过对流线的安装以寻求改善阻力的 方法。
三因次换算法又称（1+k）法。
1. 基本思路 1.）将粘压阻力与摩擦阻力合并为粘性阻力并与雷诺数有关。
2.）兴波阻力与傅汝德数有关。
3.）根据模型试验结果，认为粘压阻力系数Cpv与摩擦阻力系数Cf 之比是一常数k: C pv C k 或 1 k v (5 14) Cf Cf 式中k称为形状系数，（1+k）称为形状因子，只与船体形状有关。 2. 换算方法 1.）船模总阻力系数： 2.）实船的总阻力系数： Cwm可由（5-15）式计算并 代人（5-16）式得：
其三，准确地秤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。 最后 ，调整压载位置，使船模没有横倾，首尾吃水满足规定 的要求。
⑤ 浸湿面积和湿长度的确定。排水型船，与静浮态相同； 滑行艇，随速度变化，通过摄像、摄影或其它方法确定。
⑥ 船体表面的流线测定，目的是使附体能按照流线的方 向安
第五章 船模阻力试验
船模阻力试验是研究船舶阻力的最普遍方法， 也是新船型从开发到工程应用的唯一途径。现 有优良船型资料、估算阻力回归公式、船型系 列图谱都来自船模阻力试验。
5-1 船模阻力试验的目的，试验设备概述
一、船模阻力试验的目的
目的：研究船模在水中等速直线运动时 所受到的阻力和航行状态。
内容：