大工15春《船模性能实验》实验报告及要求答案
船模性能实验》实验报
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层次：专升本
专业：船舶与海洋工程
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《告
大学物理实验报告模板
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。
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？
F=1mm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。
只与雷诺数有关，另一个为粘压阻力Rf，Rpv和兴波阻力Rw合并后的剩余阻力Rr，
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。 Rts=Rfs+(Rtm-Rfm)
傅汝德换算关系：
四、实验内容：
（一）填写实验主要设备表
rs3arm
（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F=1mm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Fr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。
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。
Jp=Va n×D
其中：J为螺旋桨的进速系数；KT为螺旋桨的推力系数；KQ为螺旋桨的扭矩系数；
h0为螺旋桨的敞水效率；Q为螺旋桨吸收的净扭矩T为螺旋桨发出的净推力（N）；（N·m）；va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）；
r为池水密度（kg/m3）
4．简述螺旋桨敞水性征曲线的概念及其意义。
答：推力系数KT，转矩系数KQ及敞水系数h0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。
四、实验内容：
（一）填写实验主要设备表
（二）实验步骤：
（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Tt，Qt（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Va，桨转速n，推力Tt，扭矩Qt，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扭矩Ts，Qs，用以进行修正。
五、实验数据处理：
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
r=1.0´103kg/m3，螺旋桨的转速n=14r/s, 螺旋桨直径D=0.202m，拖车速度
Va=2.08m/s。试求出推力系数、扭矩系数、敞水效率、进速系数。
实验报告三
一、实验名称：船模摇荡实验
二、实验目的：①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。②寻找，评价减摇措施，或者优良船型。③测定水动力系数，供理论计算及机理研究。④测定其载荷加速度，供结构和强度使用，砰击还与振动有关，某些设备（如电子侦查设备，水面发射武器等）要求。
三、实验原理：
1．简述耐波性主要研究的内容，并描述什么样的船耐波性比较好？
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。
2．简述船舶摇荡实验的相似准则。
答：模型实验相似准则：与快速性类似，要求符合船模与实船保持几何相似、
运动相似和动力相似。而动力相似应包括：雷诺数超过临界雷诺数；傅汝德数相等；斯特鲁哈尔数相等
