三桨船船模自航试验分析
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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。
船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.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,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,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: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:文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.===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。
一、实验目的1. 了解自动小船的制作原理和过程。
2. 学会使用电子元件和制作简单的电路。
3. 培养动手能力和创新思维。
二、实验原理自动小船是一种利用物理原理和电子技术实现自动航行的模型。
本实验主要利用电动机、舵机、传感器和电路板等元件,通过编写程序实现对小船航行的控制。
三、实验材料1. 小船模型:长30cm,宽15cm,高10cm。
2. 电动机:直流电动机,电压3V。
3. 舵机:舵机,控制角度范围0-180度。
4. 传感器:超声波传感器,用于检测障碍物。
5. 电路板:Arduino板。
6. 导线、电阻、电容等电子元件。
7. 工具:电烙铁、螺丝刀、剪刀等。
四、实验步骤1. 准备工作(1)将小船模型放在平稳的桌面上。
(2)将电动机、舵机和超声波传感器固定在小船模型上。
(3)连接电路板、电动机、舵机和超声波传感器。
2. 编写程序(1)打开Arduino IDE,创建新项目。
(2)编写以下程序:```cpp#include <Servo.h>Servo servo1;Servo servo2;int trigPin = 9;int echoPin = 10;void setup() {servo1.attach(3);servo2.attach(5);pinMode(trigPin, OUTPUT);pinMode(echoPin, INPUT);}void loop() {int distance = getDistance(trigPin, echoPin); if (distance < 20) {servo1.write(90);servo2.write(90);} else {servo1.write(0);servo2.write(180);}}int getDistance(int trigPin, int echoPin) {digitalWrite(trigPin, LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(trigPin, HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(trigPin, LOW);int duration = pulseIn(echoPin, HIGH);int distance = duration 0.034 / 2;return distance;}```(3)上传程序到Arduino板。
船舶与海洋工程实验技术自航试验指导书华中科技大学船舶与海洋工程学院船模拖曳水池实验室2015 年 5月20日目录0、前言 11、船模制作 12、仪器安装及操作 12.1 电测阻力仪 12.2 自航仪 93、自航试验操作 144、试验数据处理 165、实船性能预报 17图目录图1 拉力传感器 2图2 放大器背面接口 3 图3 放大器正面 4图4 8HZ采集程序图标 5 图5 8HZ自航双桨 6图6 8HZ系统设定 7图7 8HZ数据采集 8图8 8HZ数据处理 9图9 自航仪 10图10 电机 11图11 电机操作柜 12图12 转速数字显示仪 13 图13 WD990 微机电源 14 图14 自航试验曲线 16表目录表1 拉力传感器规格表 4表2 自航仪规格表 90、前言自航试验有以下主要目的:(1)分析和研究各种效率成分,研究桨、船两者的相互作用;(2)预报实船性能。
即通过试验给出主机功率、转速和船速之间的关系,得出实船的航速预报,验证设计的船舶是否满足任务;(3)判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。
我们所采用的自航方法为强迫自航法,又称英国法.有关自航的详细理论请参考《船舶性能实验技术》(第五章),俞湘三等主编,上海交通大学出版社。
1、船模制作船模的制作和装载状态的调整都和阻力试验是一样的,此处就不在赘述。
2、仪器安装及操作2.1 电测阻力仪电测阻力仪主要是用来测量强制力Z。
本系统主要由硬件,软件两部分组成:硬件:它是由多组十六路信号放大处理器、采集卡、计算机组成。
原理方框图如下:信号放大处理器主要技术指标:采样通道: 16路输入阻抗:>2MΩ零点漂移: 0.05%精度: 0.05%D/A转换板: 12位精度 0.015%具体操作过程如下:首先,拉力传感器固定在机械阻力台上,如图1所示图1 拉力传感器拉力传感器,一头由数据线连接,到拖车操作室接到放大器背后的接口处,放大器型号为:HG-98 多功能数据处理系统,如图2和图3所示图2 放大器背面接口图3 放大器正面选择通道,如CH5,然后放大器通过采集卡与计算机(靠门口那台)相连。
⼤⼯12春《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:专业:船舶与海洋⼯程学号:学⽣:完成⽇期: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e R 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。
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。
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。
第l期(总第118期) 2008年6月船舶设计通讯J O U R N A L O F SH I P D E S I G NN O.I(Ser i al N O.118)J une2008多桨船船模自航试验推进因子分析方法探讨审一口笪,L叫[摘要】针对多桨船螺旋桨间互相干扰的影响,通过对三桨船自航试验推进因子分析方法进行分析探讨,提出新的三桨及以上的多桨船船模白航试验方法和其推进因子分析方法。
[关键词]多桨船;自航试验;推进因子[中图分类号】U663.31+3[文献标识码]A[文章编号】100l一4624(2008)O l—0014一03D i s cus s i on on Pr opul s i V e Fa ct or B as ed on Shi p’sSel f.pr opul s i on T es t w i t h M ul t i-s cr ewShi Y i m i ngA bs t r act:Focus i ng on t he i nt e ra ct i on am ong t he sc re w s,t he paper an al yzed t he c u r r ent m et hod of det enni ni ng propul s i ve f a ct or based on shi p’s s el f-pr opul si on t es t w i t h t hr e e—sc r e w and pr esent ed a new m et hod t o t es t a nd an al yzed propul s i V e f a ct or of s hi p w i t h m ul t i-s cr ew.K eyw or ds:m ul t i-s cr ew s hi p;se l f-pm pul si on t e st;pr opul si V e fa ct orO概述多桨船自航试验时.由于螺旋桨之间互相干扰等众多因素的影响。