耐波性试验
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22
2 试验设备-陀螺仪
陀螺仪在船舶性能试验中广泛应用于测 量航向角、横倾角、纵倾角。垂直陀螺只能 测量横倾角与纵倾角两自由度。
垂直陀螺
数字陀螺
23
2 试验设备
浪高仪是用来测量水池中波浪的仪器。 浪高仪有接触式和非接触式两大类。定点测 量波浪时，浪高仪的传感器与造波机距离应 大于最大波长的2倍，它与池壁距离不应小 于1.5 m。
33
4.1 试验方法及过程
造波机准备：调整造波参数使之满足本 次试验要求 波浪频率应当覆盖船模的谐摇频率，越 宽越好。在规则波上试验波长范围0.5LPP2.0LPP左右,波高2h与船长之比应少于1/50， 波高2h与波长之比应少于或等于1/20
34
4.1 试验方法及过程
零速横摇试验时用船模两端细绳将模型固 定在水池适当位置，注意模型必须在浪高仪 后方 纵向运动实验时将模型连接在拖车下，注 意导向装置对船模在纵向运动不会形成约束 启动造波机制造波浪，当船模摇荡进入稳 定状态时记录数据
42
4.1 试验方法及过程
频率响应函数用表面波倾表示
A 2 Y ( ) 0 g
a0 2
量纲是米-1
360 1 h 0.36 2 1000
T 2 g
h
h
2
波倾角
T 2
换算成实船的频率响应函数为
{Y ( )}s {Y ( )}m 1
10
1 试验目的与意义
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 耐波性试验研究规则波上船模的横摇、 纵摇和垂荡试验。
11
1 试验目的与意义
与快速性类似，要求符合几何相似、运动 相似和动力相似。 动力相似应包括：雷诺数超过临界雷诺数 付汝德数相等；斯特鲁哈尔数相等。 付汝德数相等 斯特鲁哈尔数相等
Vm Vs gLm gLs
VmTm Lm Ts Tm VsTs Ls
1 2
Vm Ls Vs Lm
12
非恒定流相似准则
对于非定常流动的模型试验，模型与原型的流动随时间 的变化必相似。
Fit V v' / t 1 F 3 l v t Fit Vv / t
46
4.1 试验方法及过程
船模纵摇试验视频
47
4.1 试验方法及过程
船模横摇试验视频
48
05
PART FIVE
试验报告
源自文库
49
5 实验报告
试验意义和目的 试验相似准则和本次内容 主要仪器设备 试验程序 试验原始数据 计算公式
50
5 实验报告
横摇试验（计算表格,横摇幅值/波倾角曲线, 横摇幅值/波幅） 纵摇试验(计算表格,纵摇幅值/波倾角,垂荡 幅值/波幅,垂向加速度/波幅)*曲线横座标 为遭遇频率 关于摇荡试验。
要的量纲为1的参数。 13
02
PART TWO
试验设备
14
2 试验设备
船模耐波性 试验在常规的拖 曳水池中实现， 只需配备造波设 备、消波设备和 必要的运动参数 测量仪即可。 但是在拖曳水池中只能进行迎浪或顺浪两 种航向的船模耐波性试验以及横浪无航速的横 摇试验，局限性较大。
15
2 试验设备
耐波性试验水池中主要设备是拖车和造波 装置。为了实现各种斜浪条件下的耐波性试 验，船模应当能够在水池中做相对于波浪的 斜向运动。 造波机安装在水池的两边，一边是水池终 端边，另一边是水池的侧边。另外两边安装 消波岸，以消除反射波的干扰影响。
寻找，评价减摇措施
测定水动力系数，供理论计算及机理研究
测定其载荷加速度，供结构和强度使用
8
1 试验目的与意义
船舶12种运动形式的名称
转动
单向运动 横倾 纵倾 回转 往复运动 横摇 纵摇 首摇
直线
单向运动 前进或后退 横漂 上浮或下沉 往复运动 纵荡 横荡 垂荡
9
1 试验目的与意义
船舶摇荡是耐波性的主要内容，耐波性 的所涉及的其它内容主要是由船舶摇荡引起 的。估计船舶摇荡是评定耐波性最基本的条 件。根据船舶摇荡可以定量地计算处出像砰 击、上浪、飞车等性能。一般来说，船舶摇 荡较缓和，则耐波性也好
船模性能试验
裴 玉 国 大连理工大学船舶学院 船池实验室
1
实验课理论部分 一 二 三 船模试验概述 船模阻力试验
螺旋桨敞水试验
四
耐波性试验
五
自航试验
2 30
目录
01
耐波性试验目的及相似准则
02
试验设备
03
试验准备
04
船模和实船换算
05
实验报告及数据表达
3
01
PART ONE
试验目的与相似准则
4
40
4.1 试验方法及过程
本次横摇试验测量参数: 波浪周期、波高、横摇角
波长
1.56T
2
注意：测量波高（mm）、横摇角 为峰—峰值（度）
41
4.1 试验方法及过程
对波浪中试验中结果，国际水池议建议采 用下列无因次量表达： 纵摇幅值/波倾角 垂荡幅值/波幅
垂向加速度/波幅
首向相对运动/波幅
28
3 惯性调整
模型惯性调整
29
模型参数调试
30
04
PART FOUR
试验方法及过程
31
4.1 试验方法及过程
船模准备：除满足几何相似外，船模本体 应当较轻，易于调整惯量 调整重心高度，调整纵向惯性矩，在水中 测横向摇摆周期
32
4.1 试验方法及过程
船模上安装陀螺、加速度计等仪器均应 固定在适当位置。船模两端在重心高度位置 系上两根细绳 浪高仪准备：安装并校准浪高仪，确定 标定系数
19
2 试验设备
一种是固定的消波器，通常设置在造波机 对面。其作用是消除造波机传过来的波浪， 避免波浪反射回去 另一种是可动的边消波器，通常设置在水 池一侧或两侧。其作用是消除船行波，减少 等水时间。在进行波浪试验时应当将边消波 器提长到适当高度，以免对波浪形成干扰
20
2 试验设备
消波板
21
DS30型波高测量仪器
16
2 试验设备
17
2 试验设备
造波机是耐波性 水池的关键设备， 目前各国采用的造 波机的结构形式有 冲箱式、摇板式和 空气式几种，其传 动系统有电动伺服 系统，液压伺服系 统和机械可调振幅 系统。
18
2 试验设备-大工船池
1. 纵向长峰波、斜向长峰波、 短峰波 2. 2D 规则与不规则波和方向波 、3D 不规则波 3. 规则波周期：0.5～4.0 s 规则波最大波高：0.4 m（周期 :1.4～2.0 s） 不规则波最大波高：0.3 m（周 期:1.5～2.0 s） 不规则波连续生成时间：＞ 30min
24
2 试验设备
浪高仪
25
2 试验设备-惯性矩校验台
惯性矩校验台（架）是用于船模重心位置 和质量惯性矩的调试，且有多种形式，比较
简便的为悬挂法。
26
03
PART THREE
惯性调整
27
3 惯性调整
模型惯性调整是耐波性试验的重要环节。 即按照模型试验相似性原则，将模型的重心 位置、纵横向惯性矩调整到设计要求。
35
• 一般做有航速波浪上的纵向运动试验和零航速 横摇试验（包含静水衰减） • 波浪上的纵向运动试验，通常做3个速度：小 于设计航速、等于设计航速和大于设计航速， 速度间隔大致相等 • 应做多个角度，拖曳水池受限只能做顶浪与随 浪
36
37
38
轻载横摇静水衰减
39
• 波浪上纵向运动测阻力、纵摇角、垂荡、首尾 加速度；横摇试验只测横摇角度 • 每一个速度，船模试验波长不应少于12个，共 振点附近还要加密
2Q/2ah-摇角/波倾角
2 T
e
2
g
V （遭遇频率）
45
4.1 试验方法及过程
典型的摇荡运动频响函数
0.25 横摇频响函数(超载尾楔板10度无翼） 0.2
0.15 零速 0.1
0.05
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 遭遇频率 1 1/s 1.2 1.4 1.6 1.8
代入
v t Sr——斯特鲁哈尔数，当地惯性力与迁移惯性力的比值。
F 1 2 2 l v l
1
l l Sr vt vt
Sr 数以德国物理学家斯特劳哈尔（V.Strouhal）命名，他在研究风吹过金 属丝发出鸣叫声时创立此数。在研究不定常流动或脉动流时， Sr 数成为重
1 试验目的与意义
5
6
1 试验目的与意义
船舶在海上航行，遇上大的风浪，常会发 生剧烈的摇摆运动，导致严重的失速，砰击 ，甲板上浪，航向不稳定，甚至会使船体结 构遭受损坏或使船舶丧失稳性而翻沉。因此 ，耐波性是船舶航行的重要性能。它涉及到 船舶的使用效能和安全性。
7
1 试验目的与意义
确定待设计或已建造船舶的耐波性 , 判断是 否满足使用要求
51
感谢各位聆听
裴玉国 大连理工大学 船舶学院
52
43
自升式钻井平台0度RAO试验结果
44
4.1 试验方法及过程
周期 波 1.127 1.369 1.62 1.779 1.915 2.117 2.253 2.641 2.641 长 波 1.98 2.92 4.09 4.94 5.72 6.99 7.92 11.36 10.88 高 摇角 垂荡 43.38 14.654 46.99 63.476 46.99 117.188 49.4 166.02 48.2 263.672 45.79 288.08 46.99 219.73 42.18 93.77 45.79 102.54 阻力1 首加速度 垂荡 3 7147 43.945 5 7075 136.712 17 7070 239.258 39 7497 356.44 62 7515 434.57 63 7231 341.81 54 6668 209.96 38 7129 87.89 42 7422 83.01 2ah 遭遇频 2Q/2ah 3 7.887273 10.21843 0.019354 5 5.793288 7.736398 0.114137 17 4.136039 6.125718 0.295149 39 3.6 5.395329 0.480397 62 3.033566 4.889221 0.905426 63 2.358283 4.283893 1.272506 54 2.135909 3.95066 1.071641 38 1.33669 3.224637 0.730762 42 1.51511 3.224637 0.705004
2 试验设备-陀螺仪
陀螺仪在船舶性能试验中广泛应用于测 量航向角、横倾角、纵倾角。垂直陀螺只能 测量横倾角与纵倾角两自由度。
垂直陀螺
数字陀螺
23
2 试验设备
浪高仪是用来测量水池中波浪的仪器。 浪高仪有接触式和非接触式两大类。定点测 量波浪时，浪高仪的传感器与造波机距离应 大于最大波长的2倍，它与池壁距离不应小 于1.5 m。
33
4.1 试验方法及过程
造波机准备：调整造波参数使之满足本 次试验要求 波浪频率应当覆盖船模的谐摇频率，越 宽越好。在规则波上试验波长范围0.5LPP2.0LPP左右,波高2h与船长之比应少于1/50， 波高2h与波长之比应少于或等于1/20
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4.1 试验方法及过程
零速横摇试验时用船模两端细绳将模型固 定在水池适当位置，注意模型必须在浪高仪 后方 纵向运动实验时将模型连接在拖车下，注 意导向装置对船模在纵向运动不会形成约束 启动造波机制造波浪，当船模摇荡进入稳 定状态时记录数据
42
4.1 试验方法及过程
频率响应函数用表面波倾表示
A 2 Y ( ) 0 g
a0 2
量纲是米-1
360 1 h 0.36 2 1000
T 2 g
h
h
2
波倾角
T 2
换算成实船的频率响应函数为
{Y ( )}s {Y ( )}m 1
10
1 试验目的与意义
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 耐波性试验研究规则波上船模的横摇、 纵摇和垂荡试验。
11
1 试验目的与意义
与快速性类似，要求符合几何相似、运动 相似和动力相似。 动力相似应包括：雷诺数超过临界雷诺数 付汝德数相等；斯特鲁哈尔数相等。 付汝德数相等 斯特鲁哈尔数相等
Vm Vs gLm gLs
VmTm Lm Ts Tm VsTs Ls
1 2
Vm Ls Vs Lm
12
非恒定流相似准则
对于非定常流动的模型试验，模型与原型的流动随时间 的变化必相似。
Fit V v' / t 1 F 3 l v t Fit Vv / t
46
4.1 试验方法及过程
船模纵摇试验视频
47
4.1 试验方法及过程
船模横摇试验视频
48
05
PART FIVE
试验报告
源自文库
49
5 实验报告
试验意义和目的 试验相似准则和本次内容 主要仪器设备 试验程序 试验原始数据 计算公式
50
5 实验报告
横摇试验（计算表格,横摇幅值/波倾角曲线, 横摇幅值/波幅） 纵摇试验(计算表格,纵摇幅值/波倾角,垂荡 幅值/波幅,垂向加速度/波幅)*曲线横座标 为遭遇频率 关于摇荡试验。
要的量纲为1的参数。 13
02
PART TWO
试验设备
14
2 试验设备
船模耐波性 试验在常规的拖 曳水池中实现， 只需配备造波设 备、消波设备和 必要的运动参数 测量仪即可。 但是在拖曳水池中只能进行迎浪或顺浪两 种航向的船模耐波性试验以及横浪无航速的横 摇试验，局限性较大。
15
2 试验设备
耐波性试验水池中主要设备是拖车和造波 装置。为了实现各种斜浪条件下的耐波性试 验，船模应当能够在水池中做相对于波浪的 斜向运动。 造波机安装在水池的两边，一边是水池终 端边，另一边是水池的侧边。另外两边安装 消波岸，以消除反射波的干扰影响。
寻找，评价减摇措施
测定水动力系数，供理论计算及机理研究
测定其载荷加速度，供结构和强度使用
8
1 试验目的与意义
船舶12种运动形式的名称
转动
单向运动 横倾 纵倾 回转 往复运动 横摇 纵摇 首摇
直线
单向运动 前进或后退 横漂 上浮或下沉 往复运动 纵荡 横荡 垂荡
9
1 试验目的与意义
船舶摇荡是耐波性的主要内容，耐波性 的所涉及的其它内容主要是由船舶摇荡引起 的。估计船舶摇荡是评定耐波性最基本的条 件。根据船舶摇荡可以定量地计算处出像砰 击、上浪、飞车等性能。一般来说，船舶摇 荡较缓和，则耐波性也好
船模性能试验
裴 玉 国 大连理工大学船舶学院 船池实验室
1
实验课理论部分 一 二 三 船模试验概述 船模阻力试验
螺旋桨敞水试验
四
耐波性试验
五
自航试验
2 30
目录
01
耐波性试验目的及相似准则
02
试验设备
03
试验准备
04
船模和实船换算
05
实验报告及数据表达
3
01
PART ONE
试验目的与相似准则
4
40
4.1 试验方法及过程
本次横摇试验测量参数: 波浪周期、波高、横摇角
波长
1.56T
2
注意：测量波高（mm）、横摇角 为峰—峰值（度）
41
4.1 试验方法及过程
对波浪中试验中结果，国际水池议建议采 用下列无因次量表达： 纵摇幅值/波倾角 垂荡幅值/波幅
垂向加速度/波幅
首向相对运动/波幅
28
3 惯性调整
模型惯性调整
29
模型参数调试
30
04
PART FOUR
试验方法及过程
31
4.1 试验方法及过程
船模准备：除满足几何相似外，船模本体 应当较轻，易于调整惯量 调整重心高度，调整纵向惯性矩，在水中 测横向摇摆周期
32
4.1 试验方法及过程
船模上安装陀螺、加速度计等仪器均应 固定在适当位置。船模两端在重心高度位置 系上两根细绳 浪高仪准备：安装并校准浪高仪，确定 标定系数
19
2 试验设备
一种是固定的消波器，通常设置在造波机 对面。其作用是消除造波机传过来的波浪， 避免波浪反射回去 另一种是可动的边消波器，通常设置在水 池一侧或两侧。其作用是消除船行波，减少 等水时间。在进行波浪试验时应当将边消波 器提长到适当高度，以免对波浪形成干扰
20
2 试验设备
消波板
21
DS30型波高测量仪器
16
2 试验设备
17
2 试验设备
造波机是耐波性 水池的关键设备， 目前各国采用的造 波机的结构形式有 冲箱式、摇板式和 空气式几种，其传 动系统有电动伺服 系统，液压伺服系 统和机械可调振幅 系统。
18
2 试验设备-大工船池
1. 纵向长峰波、斜向长峰波、 短峰波 2. 2D 规则与不规则波和方向波 、3D 不规则波 3. 规则波周期：0.5～4.0 s 规则波最大波高：0.4 m（周期 :1.4～2.0 s） 不规则波最大波高：0.3 m（周 期:1.5～2.0 s） 不规则波连续生成时间：＞ 30min
24
2 试验设备
浪高仪
25
2 试验设备-惯性矩校验台
惯性矩校验台（架）是用于船模重心位置 和质量惯性矩的调试，且有多种形式，比较
简便的为悬挂法。
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03
PART THREE
惯性调整
27
3 惯性调整
模型惯性调整是耐波性试验的重要环节。 即按照模型试验相似性原则，将模型的重心 位置、纵横向惯性矩调整到设计要求。
35
• 一般做有航速波浪上的纵向运动试验和零航速 横摇试验（包含静水衰减） • 波浪上的纵向运动试验，通常做3个速度：小 于设计航速、等于设计航速和大于设计航速， 速度间隔大致相等 • 应做多个角度，拖曳水池受限只能做顶浪与随 浪
36
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38
轻载横摇静水衰减
39
• 波浪上纵向运动测阻力、纵摇角、垂荡、首尾 加速度；横摇试验只测横摇角度 • 每一个速度，船模试验波长不应少于12个，共 振点附近还要加密
2Q/2ah-摇角/波倾角
2 T
e
2
g
V （遭遇频率）
45
4.1 试验方法及过程
典型的摇荡运动频响函数
0.25 横摇频响函数(超载尾楔板10度无翼） 0.2
0.15 零速 0.1
0.05
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 遭遇频率 1 1/s 1.2 1.4 1.6 1.8
代入
v t Sr——斯特鲁哈尔数，当地惯性力与迁移惯性力的比值。
F 1 2 2 l v l
1
l l Sr vt vt
Sr 数以德国物理学家斯特劳哈尔（V.Strouhal）命名，他在研究风吹过金 属丝发出鸣叫声时创立此数。在研究不定常流动或脉动流时， Sr 数成为重
1 试验目的与意义
5
6
1 试验目的与意义
船舶在海上航行，遇上大的风浪，常会发 生剧烈的摇摆运动，导致严重的失速，砰击 ，甲板上浪，航向不稳定，甚至会使船体结 构遭受损坏或使船舶丧失稳性而翻沉。因此 ，耐波性是船舶航行的重要性能。它涉及到 船舶的使用效能和安全性。
7
1 试验目的与意义
确定待设计或已建造船舶的耐波性 , 判断是 否满足使用要求
51
感谢各位聆听
裴玉国 大连理工大学 船舶学院
52
43
自升式钻井平台0度RAO试验结果
44
4.1 试验方法及过程
周期 波 1.127 1.369 1.62 1.779 1.915 2.117 2.253 2.641 2.641 长 波 1.98 2.92 4.09 4.94 5.72 6.99 7.92 11.36 10.88 高 摇角 垂荡 43.38 14.654 46.99 63.476 46.99 117.188 49.4 166.02 48.2 263.672 45.79 288.08 46.99 219.73 42.18 93.77 45.79 102.54 阻力1 首加速度 垂荡 3 7147 43.945 5 7075 136.712 17 7070 239.258 39 7497 356.44 62 7515 434.57 63 7231 341.81 54 6668 209.96 38 7129 87.89 42 7422 83.01 2ah 遭遇频 2Q/2ah 3 7.887273 10.21843 0.019354 5 5.793288 7.736398 0.114137 17 4.136039 6.125718 0.295149 39 3.6 5.395329 0.480397 62 3.033566 4.889221 0.905426 63 2.358283 4.283893 1.272506 54 2.135909 3.95066 1.071641 38 1.33669 3.224637 0.730762 42 1.51511 3.224637 0.705004