船 模 性 能 实 验 实 验 报 告

网络教育学院

《船模性能实验》实验报告

学习中心：

层次：专升本

专业：船舶与海洋工程

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学生：

完成日期： 2013年2月6日

实验报告一

一、实验名称：船模阻力实验

二、实验目的：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。三、实验原理：

1．简述水面船舶模型阻力实验相似准则。

（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．分别说出实验中安装激流丝和称重工作的作用。

激流丝是为了使其在金属丝以后的边界层中产生紊流；称重工作是为了准确

称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。

3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？

1)安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后的边界层

中产生紊流。2）称重工作：准确称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。

3．船模阻力实验结果换算方法有哪些？

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。

4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。

傅汝德假定：①假定船体的总阻力可以分为独立的两部分，一为摩擦阻力

f R ，只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力pv R 和兴波阻力w R 合并后的剩余阻力r R ，

只与傅汝德数有关，且适用比较定律。 ②假定船体的摩擦阻力等于同速度、同

长度、同湿面积的平板摩擦阻力。因此，可以用平板摩擦阻力公式计算船体的摩

擦阻力，通常称为相当平板摩擦。 傅汝德换算关系：

3)

(αρρm s fm tm fs ts R R R R -+= 四、实验内容：

（一）填写实验主要设备表

（二）实验步骤：

（一）船模阻力实验准备 （1）船模制作：船模缩尺比依据水池的长度和航速决定的，船模线型要与实船保持几何相似，表面必须光洁，满足一定的加工精度。船模使用的材料通常是木模，木模不易变形，蜡模成本低。

（2）安装激流丝：用1=Φmm 金属丝缚在船模的19站处使其在金属丝以后

的边界层中产生紊流。

（3）画水线：按首尾吃水、平均吃水画水线。

（4）称重工作：准确称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。 （5）调整压载的位置：使船模没有横倾，首尾吃水满足规定要求。

（6）安装导航装置：使船模纵中剖面与前进方向一致，纵向和垂向运动不

受匀速。

（7）拖点（浮心位置）

（8）最后将船模安装在拖车上。 （二）船模阻力实验数据测量 （1）船模速度测量：

（a ）根据实船设计航速，确定最高航速，通常比设计航速高2节。

（b ）根据实船长度、速度范围和模型尺度按r F 数相等的原则，确定船模实

验速度范围。

（c ）在不同航速下进行拖曳实验。待拖车速度达到稳定匀速时即可进行速

度和阻力记录。拖车速度就是船模速度，速度是用数字编码器（光栅盘）测量的。

（2）船模阻力测量：

（a ）阻力测量与速度记录同时进行。船模阻力由专门的阻力仪测量。阻力

仪有机械式和电测式两类。

（b ）电测阻力仪输出电压信号，所以使用前要进行标定，确定标定系数。

阻力值=测得的电压值*标定系数。测量前要调零。

五、问题与思考：

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。

实验报告二

一、实验名称： 螺旋桨敞水实验 二、实验目的：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。

三、实验原理：

1．什么叫螺旋桨敞水实验？螺旋桨敞水实验可以在哪里进行？

答：螺旋桨模型单独地在均匀水流中的实验称为敞水实验，实验可以在船模实验

池、循环水槽或空泡水筒中进行。

2．简述螺旋桨模型敞水实验必须满足的条件。

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．写出螺旋桨进速系数的公式，及公式中各符号代表的含义。

螺旋桨进速系数 D n V J a p ⋅=

其中：J 为螺旋桨的进速系数；T K 为螺旋桨的推力系数；Q K 为螺旋桨的扭矩系数；

0η为螺旋桨的敞水效率；T 为螺旋桨发出的净推力（N ）；Q 为螺旋桨吸收的净扭矩（N ·m ）；

a v 为螺旋桨的前进速度（m/s ）；n 为螺旋桨的转速（r/s ）；D 为螺旋桨直径（m ）；

ρ为池水密度（kg/3m ）

4．简述螺旋桨敞水性征曲线的概念及其意义。

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。