自航实验方案

船舶与海洋工程实验技术实验报告班级：姓名：学号：指导老师：华中科技大学船舶与海洋工程学院船模拖曳水池实验室2016年6月1日螺旋桨敞水试验一、实验目的(1)对于某一具体的螺旋桨，通过模型试验可以确定实际螺旋桨的水动力性能。

(2)通过多方案的试验研究，可以分析螺旋桨的各种几何要素对水动力性能的影响。

(3)检验理论设计的正确性，不断完善理论设计的方法。

(4)通过对螺旋桨模型的系列试验，可以绘制成专用图谱，供设计螺旋桨使用。

现时广泛使用的楚思德B 系列图谱和MAU 系列图谱等都是螺旋桨模型系列敞水试验的结果。

二、实验原理满足以下条件：几何相似； 螺旋桨模型有足够的深度； 试验时雷诺数应大于临界雷诺数。

进度系数相等。

22412252(,)(,)A A V nD T n D f nD V nD Q n D f nD ρνρν==螺旋桨雷诺数采用ITTC 推荐表达式：νπ2275.0)75.0(Re nD v c a +=临界雷诺数一般大于3×105为消除自由液面影响，桨模的沉深深度：m s D h )0.1-625.0(≥三、实验设备主要设备是螺旋桨动力仪 。

四、实验内容敞水试验通常是保持螺旋桨转速不变，改变拖车前进速度。

速度范围应从Va ＝0至推力小于零的进速之间，在该范围内测点取15个左右。

1、敞水箱安装敞水箱为流线型，螺旋桨的轴从敞水箱的前端伸出箱外，外伸长度必须使桨模位于箱前的距离大于螺旋桨直径的3倍，以避免箱体的影响。

敞水箱样式如下图所示。

动力仪和电机安装在敞水箱内。

2、仪器安装及操作进入数据采集界面，如图所示。

在拖车开动之前，要对采集系统进行调零。

即在水池水面平稳状态下，点击系统设定里面的“调零保存”，使该通道的工程值基本在0附近飘动。

在拖车开动之前，我们要给螺旋桨一定的转速。

具体转速的确定，要根据具体情况确定。

由进速系数公式 可知，螺旋桨直径D已定，如果螺旋桨转速n太低，我们需要提高进速V，才能是J达到足够到。

第六章 船模自航试验及实船性能预估为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。

船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。

对于给定的船舶来说，通过自航试验应解决两个问题：① 预估实船性能，即给出主机马力、转速和船速之间的关系，从而给出实船的预估航速，验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。

② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。

如果配合不佳，则需考虑重新设计螺旋桨。

此外，根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据，可以进行船模及实船的相关分析，积累资料以便改进换算办法，使船模试验预报实船的性能更正确可靠。

§ 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值一、相似定律在船模阻力试验时，我们只满足了傅氏数相同的条件，对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。

因此，mm ss g g L V L V =上式中，下标带m 者表示模型数值，带s 者表示实船数值(以下相同)。

在螺旋桨敞水试验时，只满足进速系数相同的条件，对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值，因此，mm Am s s As D n VD n V = 在进行船模的自航试验时，两者都要求满足，根据几何相似，有：λD DL L ==ms m s 则满足傅氏数相等时有： λV V /s m = (6-1)满足进速系数相等时有：λn V n V mAms As = 由于 ()s s As 1V ωV -=，()m m Am 1V ωV -= 故()()λn Vωn Vωmmmsss11-=-或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=s ms m 11ωω λn n 假定伴流无尺度作用，则m s ωω=，因此，可得：λn n s m = (6-2)(6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件，由于船后螺旋桨满足了进速系数相等的条件，因此在不考虑尺度作用的情况下，螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===5.3ms Dm Ds 4ms m s 3ms ms λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3)(6-3)式只对螺旋桨说来是正确的，但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。

船舶与海洋工程实验技术实验报告班级：姓名：学号：指导老师：华中科技大学船舶与海洋工程学院船模拖曳水池实验室2016年6月1日螺旋桨敞水试验一、实验目的(1)对于某一具体的螺旋桨，通过模型试验可以确定实际螺旋桨的水动力性能。

(2)通过多方案的试验研究，可以分析螺旋桨的各种几何要素对水动力性能的影响。

(3)检验理论设计的正确性，不断完善理论设计的方法。

(4)通过对螺旋桨模型的系列试验，可以绘制成专用图谱，供设计螺旋桨使用。

现时广泛使用的楚思德B 系列图谱和MAU 系列图谱等都是螺旋桨模型系列敞水试验的结果。

二、实验原理满足以下条件：几何相似； 螺旋桨模型有足够的深度； 试验时雷诺数应大于临界雷诺数。

进度系数相等。

22412252(,)(,)A A V nD T n D f nD V nD Q n D f nD ρνρν==螺旋桨雷诺数采用ITTC 推荐表达式：νπ2275.0)75.0(Re nD v c a +=临界雷诺数一般大于3×105为消除自由液面影响，桨模的沉深深度：m s D h )0.1-625.0(≥三、实验设备主要设备是螺旋桨动力仪 。

四、实验内容敞水试验通常是保持螺旋桨转速不变，改变拖车前进速度。

速度范围应从Va ＝0至推力小于零的进速之间，在该范围内测点取15个左右。

1、敞水箱安装敞水箱为流线型，螺旋桨的轴从敞水箱的前端伸出箱外，外伸长度必须使桨模位于箱前的距离大于螺旋桨直径的3倍，以避免箱体的影响。

敞水箱样式如下图所示。

动力仪和电机安装在敞水箱内。

2、仪器安装及操作进入数据采集界面，如图所示。

在拖车开动之前，要对采集系统进行调零。

即在水池水面平稳状态下，点击系统设定里面的“调零保存”，使该通道的工程值基本在0附近飘动。

在拖车开动之前，我们要给螺旋桨一定的转速。

具体转速的确定，要根据具体情况确定。

由进速系数公式 可知，螺旋桨直径D已定，如果螺旋桨转速n太低，我们需要提高进速V，才能是J达到足够到。

【实验】航空航天器控制器全方案设计实
验指导书
实验目的
该实验的目的是为了让学生们了解基本的航空航天器控制器的设计流程，实践并掌握控制器的设计方法和技能。

实验器材
- 航天器模型
- 控制器设计软件
实验内容
1. 系统建模
- 了解航空航天器系统结构
- 利用控制器设计软件建立控制器的模型
2. 控制器设计
- 设计反馈控制环节
- 设计前馈控制环节
- 选择合适的控制器类型
- 仿真和调试控制器
3. 控制器应用和验证
- 利用模型进行仿真
- 将控制器应用于实际航天器中
- 对实验结果进行分析和评估
实验步骤
1. 学生们分组进行实验
2. 初步了解航空航天器控制器的设计流程和方法
3. 学生们自主操作控制器设计软件建立控制器模型并进行仿真
4. 学生们对控制器进行调试和优化
5. 将控制器应用于实际航天器中并进行实验数据的收集和分析
实验注意事项
1. 操作过程中应当注意安全
2. 实验结束后应当对实验设备和环境进行清理和整理
3. 实验报告应当包括控制器设计的过程和实验结果的分析
实验成果要求
1. 分组进行工作，提供小组实验报告
2. 报告内容包括设计的控制器模型、设计的控制策略、电路仿真结果、小组工作总结和实验效果分析。

航空探究活动方案策划一、活动目标1. 培养学生的航空知识和科学素养。

2. 培养学生的团队合作和创新精神。

3. 增强学生的实践操作能力和解决问题的能力。

4. 激发学生对航空事业的兴趣和热爱。

二、活动内容1. 航空知识讲座：邀请航空专业人士或航空院校的教师进行航空知识讲座，介绍航空发展历程、航空原理、航空工程等相关内容。

2. 模拟飞行体验：安排学生参观飞行模拟器训练设备，体验驾驶飞机的感觉，并了解飞行员的工作和责任。

3. 航空器构造展示：组织学生前往航空公司、航空博物馆等地参观，了解不同类型的飞机、直升机等航空器的构造和功能。

4. 航空实验课程：组织学生进行一系列的航空实验，如制作纸飞机、水火箭、风洞实验等，让学生亲身参与实践操作，探究航空原理和技术。

5. 制作科普展板：鼓励学生在自由组队的方式下，选择感兴趣的航空主题，制作科普展板。

展板内容可以包括航空历史、航空器种类、航空原理、航空科技等方面的内容。

6. 航空科技创新比赛：举办航空科技创新比赛，鼓励学生发挥创造力和想象力，设计和制作与航空相关的创新作品，如无人机、飞行器等。

三、活动组织1. 活动时间：根据学校的实际情况，选择一个较为集中的时间段进行活动，如寒暑假期间或周末。

2. 活动地点：可以在学校内的多功能活动室、实验室以及周边的航空博物馆、航空公司等地进行活动。

3. 活动人员：活动的参与人员主要包括学生、航空专业人士或教师、相关机构的工作人员等。

4. 活动形式：根据活动内容的不同，采取讲座、参观、实验、比赛等多种形式。

四、活动方案及实施步骤1. 活动筹备阶段：(1) 制定详细的活动方案，包括活动内容、活动时间、活动地点、活动参与人员等。

(2) 确定活动所需的物资和设备，如讲座用的投影仪、飞行模拟器、实验器材等。

(3) 发布活动招募通知，广泛征集学生的参与意愿，并组织相关人员进行宣传推广工作。

2. 活动实施阶段：(1) 进行航空知识讲座，让学生了解航空发展的基本概念和相关知识。

1、概述1.1 试验内容1.2试验条件试验设备：拖曳水池：拖车：阻力（拖力）测量设备：推力、扭矩测量设备：桨模敞水试验箱；自航船、桨模驱动与传动装置；船模导向装置；船模夹具；数据采集与分析处理系统：1.3试验模型参数表2.1 实船与船模主要参数列表螺旋桨模型参数：桨叶数： 4直径：0.17925m盘面比：0.45毂径比：0.15(P/D)1.0R：0.608(P/D)0.7R: 0.637缩尺比： =401.4模型试验方法1.4.1 船模静水拖曳阻力试验水面静止的条件下，闭合夹具，由拖车带动船模至设定航速，释放夹具，并通过阻力测量仪（四自由度适航仪）测量得到该航速下的船模阻力，然后关闭夹具，减速停车，低速退回到起始位置，待水面平静后进行下一航次的试验，如此反复进行，直至完成整个航速范围内的船模阻力试验；记录试验当时水温。

其中，拖点位于船模重心铅垂线上，高度则位于设计水线面，船模导向方式为首导向杆方式，夹具位于船模后部。

1.4.2 螺旋桨模型敞水性能试验螺旋桨模型敞水性能试验采取设定桨模转速，改变桨模进速进行试验的方法。

即每航次中不改变桨模转速（Nm=1260rpm），只改变桨模进速。

所有试验与测量仪器均安放在敞水试验箱内，桨模安装在由敞水箱前端向前伸出的桨轴前端，桨轴长度大于四倍桨模直径，外面包有轴套管，桨模前端安装有导流帽，轴套与敞水箱连接处设有导流罩，桨毂与轴套之间平顺过渡。

具体的实验方法：水面静止的条件下，由拖车带动敞水试验箱至设定航速，同时调整螺旋桨模型至指定转速（1260rpm），通过螺旋桨动力仪测量得到该航速和桨模转速下的桨模推力与扭矩，然后减速停车，低速退回到起始位置，待水面平静后进行下一航次的试验，如此反复进行，直至桨模推力变为负值，停止试验；换装桨毂，以桨模敞水试验对应的航速与桨模转速进行试验，测量得到轴系及桨毂的摩擦力矩和推力修正值；记录试验当时水温。

1.4.3船模自航试验船模自航试验采用强迫自航法。

试验目的比较船型，确定阻力性能，确定速度性能，确定航行状态
比较船体总阻力的各种计算方法，分析船体各种阻力成分的特性
确定附体的形状与安装位置
试验设备主要任务：船模静水阻力实验，螺旋桨模型敞水实验，船模自航实验水池类型：长方形、方形、水槽；拖车式、重力式
水池尺度：加速段、匀速段、减速段；长度、深度、宽度
测试设备：阻力、速度、航态
船舶模型：尺寸小、速度低
试验方法研究背景、试验方案、试验准备、测量数据、数据处理、结果分析、结论理论基础
Fr
假定的基本思想
几何相似船模组试验结果
Ct （Re 、Fr ）=Cf （Re ）+Cr （Fr ）
Fr 相等——Cr 相等——ΔCt=ΔCf（Re） Re 相等——Cf 相等——ΔCt=ΔCr（Fr）
横坐标
lgRe
，总坐标Ct ，船模总阻力曲线，
Fr
等值线
平行：Fr 假定合理性
不平行：摩擦阻力与剩余阻力相互影响。

休斯假定的基本思想 几何相似船模组试验结果
Ct=（1+k ）Cf+Cw K 形状因子
横坐标Cf ，总坐标Ct ，船模总阻力曲线，Fr 等值线
平行：斜率相等，k 为常数 不平行：k 不为常数
阻力=f （船型、大小、速度）
船模阻力数据表达方法：阻力曲线（Rt-V ）——曲线（阻力系数-速度系数） 目的：船型相同、大小不同的船舶之间的阻力换算 大小相同、船型不同的船舶之间的船型比较 速度系数
阻力系数
Talyor泰勒方法 Froude付汝德方法
阻力速度
只有在相等时此表达法才正确。

一、实验目的1. 了解定位航行实验的基本原理和方法；2. 掌握定位仪器的使用技巧；3. 培养团队协作和解决问题的能力。

二、实验背景随着科技的不断发展，定位航行技术已成为航海、航空、航天等领域的重要技术手段。

本实验旨在通过模拟实际航行环境，让学生了解定位航行实验的基本流程，掌握定位仪器的使用方法，提高学生的实际操作能力。

三、实验器材1. 模拟航行系统一台；2. 定位仪器（如GPS、北斗等）；3. 船舶模型；4. 实验记录本；5. 计算机等辅助设备。

四、实验原理定位航行实验主要利用定位仪器获取船舶的位置信息，结合模拟航行系统模拟实际航行环境，实现船舶的定位和航行。

实验原理如下：1. 定位仪器获取船舶的位置信息，如经纬度；2. 模拟航行系统根据船舶的位置信息模拟实际航行环境；3. 船舶模型在模拟航行环境中按照预定航线航行；4. 实验过程中，实时记录船舶的位置、航速、航向等数据；5. 分析实验数据，评估定位仪器的性能和船舶的航行状态。

五、实验步骤1. 熟悉实验器材，了解定位仪器的使用方法；2. 搭建实验平台，连接模拟航行系统和定位仪器；3. 将船舶模型放置在实验平台上，调整船舶的初始位置；4. 启动模拟航行系统，设置船舶的航行参数；5. 观察船舶在模拟航行环境中的航行状态，记录实验数据；6. 停止实验，分析实验数据，评估定位仪器的性能和船舶的航行状态。

六、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了船舶在模拟航行环境中的航行数据，包括位置、航速、航向等。

实验结果显示，定位仪器的性能良好，能够准确获取船舶的位置信息。

2. 分析（1）定位精度：实验中，定位仪器的定位精度较高，误差在允许范围内。

这表明定位仪器在实际应用中具有较高的可靠性。

（2）航行稳定性：船舶在模拟航行环境中的航行稳定性较好，未出现大幅度偏离预定航线的情况。

这表明船舶在模拟航行环境中的航行性能良好。

（3）实验数据：实验数据表明，船舶在模拟航行环境中的航行速度和航向基本符合预定航线的要求。

一、实验名称： 船模自航实验二、实验目的船舶快速性主要与主机、船体和推进器的独自性能以及它们的配合是否得当有关。

阻力和螺旋桨敞水实验用来获得船体和螺旋桨的各自性能，而自航实验有以下主要目的：①分析各项效率及船尾伴流对螺旋桨效率的影响和螺旋桨工作时对船舶阻力的影响，为螺旋桨设计提供资料；②预报实船性能。

即通过实验给出主机功率、转速和船速之间的关系，得出实船航速预报，验证设计的船舶是否满足任务书中要求的航速； ③判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。

三、实验原理：1．简述船模自航实验的相似定律。

桨模的雷诺数超过临界雷诺数，傅汝德数相等，螺旋桨部分应满足进速系数相等。

2．船模自航方法都有哪些？简述其中一种方法。

分为纯粹自航法和强迫自航法其中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。

相对旋转效率r η和船身效率h 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ωπηπηηηη-⋅-⋅=⋅==⋅=12)1(2A bs bs s DE ss P V nQ t T nQ RV P P QPC r h s bAsQ Q t nQ TV ηηηηωπη⋅⋅⋅=--=000112式中：QPC —似是推进系数e P 、D P —有效功率、收到功率。

4．简述自航实验中的推力减额的概念。

推力减额:螺旋桨发出的推力一部分用来克服船的阻力R （不带螺旋桨时的阻力），而另一部分则为克服阻力增额R ∆,习惯上将R ∆称为推力减额。

) 四、实验内容：（一）填写实验主要设备表（二）实验步骤：1．自航实验速度一般取4个：以设计航速m V 为基点，高于设计航速1个，低于设计速度的2个。

1. 引言幼儿园是培养孩子们探索精神和科学兴趣的重要阶段。

科学实验教学可以通过丰富多彩的实验活动引导幼儿进行探究和实践，培养他们的科学思维和观察能力。

其中，自制飞机设计实验是一种富有趣味性和启发性的科学实验活动，能够激发幼儿的好奇心和创造力。

本文将就幼儿园科学实验教学案例：自制飞机设计展开讨论。

2. 实验目的自制飞机设计实验的目的在于引导幼儿了解飞机的基本结构和原理，并通过动手实验，培养他们的操作能力和创造力。

通过实验，幼儿可以了解飞机的基本构成、飞行原理及气动力学知识，激发他们对科学的兴趣和好奇心。

3. 实验内容（1）材料准备在进行自制飞机设计实验前，需要为幼儿准备一些常见材料，例如纸张、剪刀、胶水、彩色笔等。

这些材料可以用于制作飞机模型和装饰，激发幼儿的设计灵感。

（2）飞机模型制作在材料准备完成后，可以引导幼儿进行飞机模型的制作。

可以根据不同的飞机类型如直升机、客机、战斗机等，选择不同的设计方案。

幼儿可以自由发挥，设计出自己心目中的飞机模型，并利用材料进行制作。

（3）飞机试飞完成飞机模型的制作后，可以进行飞机试飞环节。

幼儿可以在指导下，了解飞机的飞行原理，并进行飞机试飞实验，观察飞机的飞行轨迹和飞行表现。

4. 实验评价自制飞机设计实验不仅能锻炼幼儿的动手能力和创造力，还能培养他们的观察力和动手能力。

通过这一实验，幼儿可以了解飞机的基本构成和飞行原理，激发他们的对科学的兴趣，同时也为日后深入学习奠定基础。

5. 总结自制飞机设计实验作为幼儿园科学实验教学的一种形式，既具有趣味性，又能激发幼儿对科学的兴趣。

通过这一实验，幼儿可以在动手实践中，感受到科学的魅力，并培养起对科学的热爱和探究精神。

6. 观点和理解自制飞机设计实验是一种富有启发性和趣味性的科学实验活动，能够在动手制作过程中培养幼儿的创造力和观察力，同时激发他们对科学的兴趣。

这种形式的科学实验教学有助于让幼儿在快乐中学习，更好地理解科学知识。

儿童飞行实验计划书甲方：_______________________地址：_______________________联系人：_______________________联系电话：_______________________乙方：_______________________地址：_______________________联系人：_______________________联系电话：_______________________签订日期：_______________________签订地址：_______________________第一条：项目背景与目标a. 项目背景① 甲方为推动儿童科技教育的发展，提高儿童的创新能力，特制定本飞行实验计划。

② 乙方具备相关技术实力和经验，愿意参与甲方组织的飞行实验项目。

b. 项目目标① 通过飞行实验，培养儿童的动手能力和创新思维。

② 探索飞行技术在实际应用中的可能性，为儿童科技教育提供实践案例。

c. 项目意义① 提高儿童对科学技术的兴趣，激发他们的创新潜能。

② 促进儿童科技教育的发展，为我国科技人才培养奠定基础。

第二条：项目内容与实施a. 项目内容① 飞行实验方案设计：乙方根据甲方需求，制定飞行实验方案。

② 飞行实验设备准备：乙方负责提供实验所需的飞行设备。

③ 飞行实验实施：乙方组织实验团队，按照实验方案进行飞行实验。

④ 实验数据收集与分析：乙方对实验数据进行整理和分析，形成实验报告。

b. 实施步骤① 乙方在收到甲方通知后，一个月内提交飞行实验方案。

② 甲方对飞行实验方案进行审核，并在一个月内给予反馈。

③ 乙方根据甲方意见修改方案，并在一个月内再次提交。

④ 甲方审核通过后，乙方开始准备实验设备。

⑤ 实验设备准备完毕后，乙方组织实验团队进行飞行实验。

⑥ 实验结束后，乙方整理实验数据，形成实验报告。

c. 实施要求① 乙方应确保实验设备的安全性和可靠性。

航空航天实验说明书的关键内容一、实验目的本实验旨在研究航空航天领域的相关技术和概念，加深对飞行器、太空探索等领域的理解，并通过实际操作提高学生的实践能力。

二、实验器材与材料（1）飞行器模型：包括固定翼飞机、直升机、火箭等；（2）测量仪器：包括速度计、气压计、温度计等；（3）实验材料：包括燃料、润滑油、电池等。

三、实验步骤1. 飞行器组装与准备a. 根据提供的模型和图纸，将各部件按照要求进行组装；b. 安装传感器和测量仪器，并与数据采集系统连接。

2. 飞行器性能测试a. 确保飞行器处于合适的工作状态，包括电池电量、润滑油状态等；b. 进行起飞前的预检，检查飞行器的航向、高度、速度等参数；c. 通过遥控器或计算机操纵飞行器起飞，并记录各项数据。

3. 飞行器稳定性测定a. 根据设计要求，进行飞行器垂直稳定性测试，包括上升、下降和悬停；b. 使用数据采集系统获取飞行器在不同飞行状态下的姿态角数据；c. 分析数据，评估飞行器的稳定性并提出改进意见。

4. 飞行器性能分析a. 利用速度计、气压计、温度计等测量仪器，获取飞行器在不同高度、速度下的性能数据；b. 对数据进行处理与分析，评估飞行器的速度、爬升率、俯仰角等性能指标。

5. 实验结果与讨论a. 将实验数据进行整理和分析，通过图表的形式展示实验结果；b. 与理论知识相结合，对实验结果进行讨论和解释；c. 总结实验的主要发现和思考问题，并提出改进方案。

四、实验安全与注意事项1. 操作人员必须戴上安全帽和护目镜，并穿着适当的工作服；2. 飞行器操作区域应设立明显的警戒标识，确保周围环境安全；3. 操作人员应具备相关操作训练和实践经验，严禁未经授权者擅自操作；4. 实验器材必须在安全可靠的环境下进行维护和储存，避免损坏和误用；5. 在实验过程中如发生故障或异常情况，应立即停止操作并采取相应的应急措施。

五、实验总结与展望本实验通过对航空航天实验的相关内容进行研究和实践，提高了学生对航空航天领域的理解和技能水平。