船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析

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1 船模阻力试验的试验装置和数据测量方法及不确定度分析船模阻力试验需要在船舶拖曳试验池中完成，船舶拖曳试验池是水动力学实验的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解船舶的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池，试验是由电动拖车牵引船模进行的。船舶、潜艇、鱼雷、滑行艇、水翼艇，气垫船、冲翼艇、水上飞机和各种海洋结构物等都可在水池中作模型试验。

一、船模阻力试验池结构船模阻力试验池是进行船模阻力试验的设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。普通船模阻力试验池的主要任务是进行船舶模型的拖曳、阻力性能试验、螺旋桨性能、自航及耐波性等试验。试验池狭而长，配置有拖动设备和测量仪器，以测得船模在不同速度下的阻力值。为避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。船模阻力试验池按拖曳船模的方式可分为拖车式和重力式两种。

图1拖车式船模阻力试验池示意图拖车式船模阻力试验池都装有沿水池两旁轨道上行使的拖车，如图1所示。拖车的用途首先在于拖曳船模保持一定方向和一定速度运动，其次安装各种测量和记录仪器，例如测定船模拖曳阻力的阻力仪、记录船模升沉和纵倾的仪器以及记录船模速度的光电测速仪等。为便于观察试验现象、拍摄照片和录像，在拖车上还设有观察平台。现代船模阻力试验池的拖车上还配置有计算机数据采集和实时分析系统，以便迅速地给出试验结果。拖车式船模阻力试验池的优点是:可以采用较大尺度的船模，因此尺度效应较小，试验结果的准确性较高；其次，拖车式船模阻力试验池可以进行广泛的试验，除了船模阻力试验外，还可以进行船舶 2

推进、船舶耐波性、船舶操纵性以及船舶强度和振动等方面的试验。图2重力式船模实验池示意图重力式船模阻力试验池如图2所示，是早期用于进行小船模阻力试验的简陋设施。试验时靠重量的下落来拖动船模，当船模达到等速前进时，砝码的重量就等于船模的阻力，记录船模被等速拖动一定距离所需的时间，可得到相应的船模速度。因此重力式船模阻力试验是在给定阻力情况下，测定相应的船模速度。这种水池仅能进行小船模的阻力试验，无法满足现时对船舶性能研究的需要.因此已某本被淘汰。为了提高船模阻力试验的精度，对较大尺度船模进行试验，并能更广泛地进行船舶性能等多方面的试验研究，通常需要建立拖车式船模阻力试验池。船模阻力试验池的尺度主要由船模的大小和速度而定。此外，还与拖曳设备的特点、试验的要求等有关，因为水池的长度和拖车的速度实际上对船模的尺度和速度有一定的限制。船模每次试验时，启动拖车并加速到规定的试验速度，需要经过一段加速距离。然后进入匀速段，测量和记录船模的阻力和速度。最后拖车开始减速直至停止，需要留有一段减速距离。显然水池的长度大于这三段距离之和。船模速度越高，则各段的距离相应亦要增加，特别是匀速段距离越长，越易于进行测量和记录。正常情况下，船模阻力试验应保证雷诺数eR和傅汝德数rF同时相等，其中

vLRe；

gLFrv。

则可推导出：

gLLFrgLL

gLLRevv

。 3

对于实船和船模来说：mmmsss

gLLgLL

→msmsLL23)(。

其中：-610139.1m淡水；-610188.1s海水，则msLL。所以由上述推导可知保证雷诺数eR和傅汝德数rF同时相等是不可能实现的。则船舶阻力试验是在保持傅汝德数rF相同的条件下进行的，但是雷诺数6102eR，并且在船模首部5%mL处安装激流装置，才能满足船模边界层中的水流处于紊流状态，否则船模阻力实验的结果tmR会因为层流的影响而不可能正确地换算到实际船舶的总阻力tR，所以船模的试验速度mV与缩尺比的平方根成反比。当船模阻力试验池的长度、速度受到限制时往往只有通过增大缩尺比，减小船模尺度和速度来进行拖曳试验。此外，试验池的宽度和深度也应以减少池壁和池底对船模试验的影响为依据，即池壁干扰作用不致过大，以保证试验的准确性。所以长度较大的船模阻力试验池的池宽和池深也要相应增大。有不少试验池也具有假底设备，池底与水面的距离可以调节，因此可做浅水船模试验。如果在假底上再临时搭建有边壁，则可以进行限制航道中的阻力试验。近年来，为了进行浅水航道船模试验，亦有将试验池的水而放低，同时阻力仪等测量仪器也相应下降来做试验的，也有建造专门的浅水试验池供进行限制航道船模试验之用。船模阻力试验池池体为钢筋混凝土结构，一般为矩形。在两边池壁上铺设轨道，拖车在轨道上行走。拖车由直流电动机驱动拖曳船模进行试验。对拖曳速度实行自动控制，保持速度精度0.3‰～1‰。试验池横剖面面积（池宽×水深）应超过船模水线以下中央横剖面面积250倍,池壁效应方可忽略不计。试验池长度根据拖车最高速度而定，包括拖车的加速段、等速段和减速段的距离。为模拟浅水航行，池底要平坦，水深可调节。在水池的一端装有可在水池中产生规则和不规则长峰波的造波机。通过测量船模在波浪中的纵向迎随波浪运动特性参数，可研究船模的耐波性能。

二、船模阻力试验的试验方法 1.船模制作：根据实船的主尺度和线型图按选定的缩尺比绘制船模加工图，经过木板的下料、胶合、切削、加工和油漆等各种工序，制作成表面光滑，符合精度要求的船模。并在船模外表面两侧首、中、尾画出吃水标志。 2.加装激流丝：为了避免在层流状态中做船模试验，须采用激流措施。离船模艏柱后为船艏柱和艉柱之间的长度处沿船体外表面安装直径1 mm的金属丝来 4

激流。 3.称重：根据实船的排水量按缩尺比计算相应的船模排水量，并进行称重。在空船模内部加压铁，使称得的重量恰为试验所要求的船模排水量。 4.调整船模的浮态：将船模吊放在水池中，在船模内横向和纵向移动压铁，使船模两侧的首、中、尾吃水符合要求。 5.检查测试仪器是否正常，擦干净水池两侧的轨道表面，用刮水板清除池水表面的浮尘。 6.安装：使船模的中纵剖面与前进方向一致。将阻力仪与船模内底部的金属板用螺丝刚性连接，同时要注意测力点应位于船模的中纵剖面内。然后将拖车上的导航杆与船模相连。在试验过程中，导航杆只用于限制船模的横向运动，并不影响进退、纵摇和升沉运动。 7.测量水池中水的温度，以便查得该温度时水的运动粘性系数。 8.根据实船要求的试航速度sV和缩尺比，算出相应的船模速度mV，并制定需要试验的10～15个船模速度，其中2～3个船模速度应大于试航速度，其余则低于试航速度。10～15个试验的船模速度间隔应分配均匀。 9.在上述各项工作准备就绪后，即可进行船模阻力的拖曳试验。试验开始时，拖车及船模位于船模阻力试验水池的起始一端，拖车的夹紧装置夹牢船模上的刹车板。根据预定的船模速度1mV，启动拖车，拖车带动夹紧的船模一起作加速运动。待拖车达到要求的速度1mV时，松开拖车的夹紧装置，此时船模在阻力仪的带动下以速度1mV前进。由测速装置及阻力仪同时开始记录船模的速度1mV及遭受的水阻力1tmR，数据记录的持续时间通常在20秒左右。记录完毕后，拖车的夹紧装置夹牢船模作减速运动。拖车停止后即返回水池的起始一端，完成了一个预定速度1mV的阻力试验。待水池中的水表面比较平静后开始下一个预定速度2mV的阻力试验。依次进行10～15个速度的试验，便完成了船模的整个阻力试验。

三、船模阻力试验的数据测量方法及试验测量装置所谓测量，就是用实验的方法，把被测量与同性质的标准量进行比较，确定两者之间的比值，从而得到被测量的量值。使被测量直接与选用的标准量进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量，从而直接求得被测量数值的测量方法，称为直接测量法；通过直接测量与被测量有某种确定的函数关系的其他各个变量，然后将所得的数值带入函数关系式进行计算，从而求得被测量数值的方法，称为间接测量法；测量中使各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量或 5

者间接测量所获得的数据，通过求解联立方程组以求得未知量的数值，称为组合测量。船模阻力试验要求测量和记录的主要物理量有船模速度、船模阻力、船模纵倾角、重心升沉和浸湿长度等。 1.船模速度mV测量。根据实船长度、速度范围和模型尺度按傅汝德数rF相似的原则，确定船模的试验速度范围。然后在不同的速度下进行拖曳试验。待拖车速度达到稳定匀速时即可进行速度和阻力的记录。船模速度就是拖车速度，具体方法通常由测速装置测定船模速度mV，拖车行驶的距离由记录测速轮转动一定距离的脉冲得到，时间由继电器记录每秒钟时间间隔的脉冲得到。由机械式测速轮得到距离记录与相应的时间记录来计算船模速度。 2.船模阻力tmR的测量。由机械式阻力仪测定船模阻力tmR。船模阻力记录采用的仪器为机械式阻力仪如图3所示，一般由弹簧或摆轮和砝码等组成，砝码平衡阻力的主要部分，其余则由弹簧或摆轮进行测量。

图3 机械式阻力仪机械式阻力仪的工作原理图可见图4。由图4可知，图2表示船模与摆秤式阻力仪的连接情况，有固定连接在一起的A、B、C三轮子所责成的摆秤可以绕O轴转动，拖曳船模的钢丝通过导轮E与A轮相连接，B轮上挂有砝码盘。当拖车作匀速运动时，船模阻力tmR中的主要部分由砝码盘上砝码重量W所平衡，小部分则由摆锤p的偏移来平衡，而摆锤偏移的大小可以由连接C轮和F

轮的钢丝下端所装有的记录笔在记录筒上记下摆秤的偏移角度求得。

拖曳水池船模阻力试验不确定度分析

拖曳水池船模阻力试验不确定度分析施奇;杨大明;尹赟凯【摘要】为了提高拖曳水池船模试验精度和便于相互交流与比较,第22届和23届国际船模试验池会议(ITTC)都推荐世界各国水池在给出试验结果的同时,也给出试验结果的不确定度.文中给出一艘玻璃钢标准船模在江苏科技大学拖曳水池进行重复阻力试验的情况,采用了ITTC建议的不确定度估计方法,对该船模的船型因子(1+K)、湿面积(S)、傅汝德数(Fr)进行了不确定度分析,给出了分析结果.并且计算出在试验速度下各阻力系数Ci的偏差限、精度限和总不确定度,对试验结果进行了综合分析.【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(024)005【总页数】6页(P428-433)【关键词】船模阻力试验;不确定度分析;阻力系数【作者】施奇;杨大明;尹赟凯【作者单位】江苏科技大学,船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学,船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学,船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,212003【正文语种】中文【中图分类】U611.311不确定度是与测量结果相关的表征被测量值合理的分散性的参数[1].它是测量值附近的一个范围,以一定概率包含真值.它反映对测量值认识的不足,与测量原理、方法、条件和仪器有着密切的联系.自从被提出,不确定度便在广泛的测量领域发挥着重要的作用.文献[2]对阻力试验误差源的不确定度评定只是以给出经验值为主,并未具体分析误差产生的本质;其不确定度评定方法是建立在对以往试验结果统计分析的基础之上,利用此方法获得的不确定度只具有平均意义.文献[3]系统分析了拖曳水池试验状况以及影响阻力试验的误差源,给出了总阻力系数和剩余阻力系数的不确定度,但与实际情况相比还是相当简化.本文详细分析了阻力试验的测量设备特点和影响试验结果的各种因素,利用不确定度评定方法中A类(统计)和B类(非统计)方法评定了设备和影响因素的不确定度分量,并且建立起了各阻力系数Ci和速度(傅汝德数Fr)的精度限,并对偏差限、精度限和试验总不确定度进行了估计[3-6].1 不确定度评定模型测量过程一般可表示为yk=fk(x1,…,xn) k=1,…,M(1)其中xi为输入量,yk为输出量.1.1 A类不确定度式(1)中仅i因素变化,作重复测量xij，j=1,…,ni,其采用值其标准差即A类不确定度表征值为si(x)=1.2 B类不确定度因统计分析常不能发现固有系统误差,要由B类方法来发现.当已知B类极限误差Δ时,其不确定度表征值误差均匀分布；误差反正弦分布.1.3 合成不确定度测量结果的不确定度一般包含若干分量,将它们归入A，B类,其表征值为s1,s2,…,si,…和u1,u2,…,uj,…当它们无关时,则合成不确定度为若它们相关时,则其中Kk1为任意两个不确定度分量间协方差.当相关系数俱为1时,有u=∑si+∑uj.1.4 总不确定度计算合成不确定度u作为测量结果的报告不确定度.对于某些应用,可将u乘以包含因子k,得总不确定度，k可取2或3等.如果有自由度ν,可取k=tp(ν),即在置信概率p下的t分布临界值[7-9].2 阻力试验误差源分析与处理2.1 误差源分析阻力试验的不确定度分析最终以给出总阻力系数CT和剩余阻力系数CR的不确定度为目标[5],影响阻力系数Ci测量精度的因素有许多,如:船体形状(船模长度L等)、拖车速度V、拖曳阻力R、水温T、水密度ρ和运动粘性系数υ等,它们的不确定度评定过程如图1.图1 阻力试验不确定度评定过程Fig.1 Uncertainty analysis of resistance test 2.2 试验条件及误差处理2.2.1 试验模型此次不确定度分析试验所使用的船模为一艘总长为3.44m的玻璃钢标准船模,该船模引用3 000 t油船的型线经λ=30缩尺后制成.该船模在距离船首1/20船长处装有直径为1.0mm的铜质金属丝作为激流丝,模型表面为胶衣树脂.此激流方法是充分有效的,认为在测力过程中由流态引起的偏差可忽略[2].模型加工长度误差小于1.0mm,设计水线以下半宽值误差小于0.5mm.2.2.2 拖曳水池设备试验在江苏科技大学船模拖曳水池完成,水池全长100m,宽度6m,内壁水面宽5.5m,水深可以调节,范围在0.3～2m,拖车运行有效长度约69m.拖车速度精度与轨道水平度和直线度密切相关.拖车运行有效长度范围内,每米平直度基本小于0.3mm,可保证拖车平稳运行,拖车速度高速波动误差为±1‰,低速波动误差为±1.0mm[10].2.2.3 测力系统船模阻力R的测量偏差主要由测力传感器、放大器和A/D(模拟/数字)转换器的偏差组成,其总阻力偏差约为0.02N.2.2.4 水温测量试验中,在水池中心线上0.2m水深处测量水温,试验前船模破水后进行第一次测量,试验结束后在同一位置再次测量.所使用的温度计具有0.1℃的分辨率,水的密度ρ与运动粘性系数ν值由第10届ITTC提供的水温T、密度ρ、运动粘性系数ν表插值得到[11].2.2.5 阻塞效应与残流影响国际船池会议对阻塞效应提出过各种修正公式.阻塞效应最简单的修正方法是修正船模速度,当阻塞效应速度修正值小于0.3%时,可不考虑阻塞效应对测量结果的影响.在水池中进行船模阻力试验时,由于存在船模伴流,水池中必然会产生一个残流.这一残流的数值在几 mm/s～10 mm/s之间.在船模静水阻力试验时,每次拖曳后需等水时间10～20min,而残流值随等水时间的延长而减弱.由于阻塞效应永远使船模对水速度大于船模对地速度(即拖车速度),而水池中残流的存在,永远使船模对水的速度小于船模对地的速度,两者作用相反.所以试验中,在阻塞效应速度修正值不大于0.3%而又严格遵守等水时间间隔为10min以上时,可以不再做阻塞和残流修正[2].3 不确定度分析测量结果总误差δ由2种成分组成:精度误差ε (随机的)和偏差β (系统的).对精度误差ε的不确定度估计称为精度限P，对偏差β的不确定度估计称为偏差限B.将偏差限与精度限采用求平方和的根(RSS)的方法结合起来,就可以得到试验结果在95%可靠性水平上的总不确定度[12].3.1 船模阻力试验船模主尺度见表1.表1 船模主尺度Table 1 Main dimensions of ship model参数数值参数数值总长LOA3.440m垂线间长LPP3.197m设计水线长LWL3.267m型宽B0.467m型深D0.247m设计吃水T0.19m设计吃水排水体积△0.1794m3设计吃水湿面积S1.967m2 方型系数CB0.633棱形系数CP0.659水线面系数CW0.797最大横剖面系数CM0.9602007年6月在江苏科技大学拖曳水池对上述船模进行了5次拖曳阻力试验,试验速度V=1.0m/s(Fr=0.1766)，1.4m/s(Fr=0.2473)，1.7m/s(Fr=0.3003)[13],航次间隔时间大约10min[14],试验平均水温23℃.3.2 摩擦阻力系数CF的不确定度CF=(2)其偏差限按下式计算(3)其中,摩擦阻力系数CF的不确定度见表2.表2 摩擦阻力系数的不确定度Table 2 CF uncertainty analysisVFrCF×10-3BCF×10-5BCFCF×100%1.00.17663.63325.36811.47751.40.24733.41037.08782.07841 .70.30033.29098.53362.59313.3 傅汝德数Fr的不确定度(4)其偏差限可按下式计算(5)其中,由于重力加速度g的偏差限Bg很微小,可近似认为Bg=0,其对傅汝德数Fr的影响可以被略去，则傅汝德数Fr的不确定度如表3所示.表3 傅汝德数的不确定度Table 3 Summary of Fr uncertaintyanalysis VFrBFr×10-4BFrFr×100%1.00.17661.78700.10121.40.24731.80650.07311.70.30031.825 20.06083.4 湿面积S的不确定度由船体几何尺寸间关系可知(6)=G/ρg(7)=CBLppBT(8)湿面积的不确定度是船模制造误差和船模与压载重量误差综合作用的结果,在数学表达式上表现为式(6，7),考虑到两者的综合影响,引入权因子λ,体现模型制造误差对湿面积的不确定度影响程度,船模与压载重量误差对湿面积的不确定度影响程度则可用(1-λ)来体现[15],湿面积的表达式则可由下式综合表示S=(9)其偏差限可按下式计算(10)其中，[2λCBLppBT+(1-λ)G/ρg][(1-λ)Lpp/ρg]权因子λ与湿面积偏差限BS的关系如图2,综合考虑船模制造误差和船模与压载重量误差对湿面积不确定度的影响,本次试验取λ=0.65,则BS=1.3944×10-3m2.图2 湿面积偏差限与权因子的关系Fig.2 Relation of λ and BS3.5 总阻力系数CT的不确定度对于给定的3个速度点V=1.0m/s(Fr=0.1766)，1.4m/s(Fr=0.2473)，1.7m/s(Fr=0.3003),对每个速度点都进行了15次重复试验,其各阻力系数如表4所示.表4 阻力系数CT和CRTable 4 CT andCRV=1.0CT4.924.755.084.954.875.024.944.884.764.935.045.014.844.924.96 CR0.630.460.780.790.710.860.730.660.540.580.690.660.740.820.86V=1.4CT5 .235.235.245.225.225.235.215.245.215.235.245.225.245.225.23CR1.201.21.2 11.311.321.321.251.281.251.151.161.131.391.371.38V=1.7CT7.367.417.307. 397.347.327.357.377.337.387.347.387.417.337.36CR3.473.523.413.623.573.5 53.533.553.513.443.403.443.693.623.641+K1.1821.1451.1611.1971.129(11)其偏差限可按下式计算(12)其中，复合航次的单点和平均精度限可分别由式(13，14)计算(13)(14)式中，为测量结果的抽样标准差(15)表5 总阻力系数的不确定度Table 5 Summary of CT uncertainty analysisV/(m·s-1)FrCT×10-3BCT×10-5PCT×10-4PCT×10-5UCT×10-4UCT×10-5UCTCT×100%UCTCT×100%1.00.17664.92552.29101.86414.81301.87815.3 3043.81301.08221.40.24735.22681.33300.22240.57420.25931.45140.49610.27771.70.30037.35771.23250.62191.60570.63402.02420.86170.2751其中，M=15,为测量结果数;K=2,为包含因子.则总阻力系数CT的不确定度由下式可得(16)(17)通过计算,总阻力系数CT的不确定度见表5.3.6 船型因子(1+K)的不确定度(18)根据第15届国际船池会议(ITTC)建议,此时的CT与CF应限定在给定的低速范围内，其偏差限可按下式计算(19)其中，其精度限可按下式计算(20)其抽样标准差为(21)则船型因子(1+K)的不确定度可由下式求得(22)通过计算,船型因子(1+K)的不确定度如表6所示.表6 船型因子的不确定度Table 6 (1+K) uncertainty analysis(1+K)B(1+K)×10-2S(1+K)×10-2P(1+K)×10-2U(1+K)×10-2U(1+K)(1+K)×100%1.1633.66212.73912.44994.40603.78853.7 剩余阻力系数CR的不确定度CR=CT-(1+K)CF(23)剩余阻力系数CR在由船模试验结果换算到实船时起着主要作用,因此剩余阻力系数CR的不确定度是船模拖曳阻力试验不确定度分析中最重要的一个因素[12],其偏差限由下式可得(24)其中，其精度限可由式(25，26)求得(25)(26)抽样标准差为(27)其中，M=15,K=2.则剩余阻力系数CR的不确定度为(28)(29)通过计算,剩余阻力系数CR的不确定度如表7所示.4 结论通过该项试验研究工作,可以得出下列结论:1) 在摩擦阻力系数的误差传递中,发现由温度引起的运动粘性系数的偏差限对试验结果偏差限的影响较大,所以为了提高摩擦阻力系数测量结果的准确程度,要特别注意及时准确地测量温度.2) 在傅汝德数和摩擦阻力系数的误差传递中,拖车速度和加工船长两者的偏差限对试验结果偏差限的影响量级相同,所以需同时提高拖车速度精度和船模加工精度. 表7 剩余阻力系数的不确定度Table 7 CR uncertainty analysi sV/m·s-1FrCR×10-3BCR×10-4PCR×10-4PCR×10-5UCR×10-4UCR×10-4UCRCR×100%UCRCR×100%10.17660.70091.09712.32656.00702.57221.250736.699417.84541.40.24731.26131.37141.72904.46402.20681.442217.495 511.43381.70.30033.53112.16011.74804.51342.77882.20687.86966.2496 3) 在湿面积的误差传递中,不能只考虑制造误差,而应综合考虑船模制造误差和船模与压载重量误差对其影响.引入权因子,对于不同情况,能够尽量准确得出湿面积的偏差限.4) 在总阻力系数、船型因子和剩余阻力系数的误差传递中,发现阻力测量设备的偏差限对试验结果的偏差限影响最大,所以要尽可能地提高测力传感器的精度,并且要正确选择适当的量程.5) 由于单点速度的重复试验可减小随机误差[5],采取的重复试验次数为15次,但由于试验次数较多,比较耗费人力物力,且影响试验设备功能和状态的稳定性,在分析数据的标准差与其平均值的标准差之间的内在关系时,发现可以适当减少试验次数至10次.综上所述,在江苏科技大学拖曳水池进行的船模阻力试验满足国际船池会议(ITTC)推荐的对不确定度分析的要求,试验结果是可信的.当然,影响试验的因素众多,对于不确定度分析方面,仍会存在对一些因素的考虑不够全面,这需要在今后的工作中进一步发掘与总结.参考文献(References)[1] Wagner S R.On the quantitative characterization of the uncertainty of experimental results in metrology[J]. PTB Mitteilungen,1979,89(2):83-89.[2] 孟昭寅.船模拖曳阻力试验不确定度分析[J].船舶力学,1998,2(4):7-12.Meng Zhaoyin.The uncertainty analysis of ship model towing resistance test[J]. Journal of Ship Mechanics,1998,2(4):7-12.(in Chinese)[3] Shen H C. Uncertainty analysis of resistance test [J].Journal of Ship Mechanics,1999,3(6):1-11.[4] ITTC. Uncertainty analysis in EFD, uncertainty assessment methodology[C]//23rd International Towing Tank Conference.Venice:ITTC,2002.[5] ITTC.Resistance, uncertainty analysis example for resistancetest[C]//23rd International Towing Tank Conference. Venice:ITTC,2002. [6] ITTC.Ship models[C]//23rd International Towing Tank Conference. Venice:ITTC,2002.[7] 刘智敏,陈坤尧,翁怀真,等. 测量不确定度手册[M].北京:中国计量出版社,1997.[8] 国家质量技术监督局计量司. 测量不确定度评定与表示指南[M].北京:中国计量出版社,2005.[9] 杨正一. 误差理论与测量不确定度[M]. 北京:石油工业出版社,2000.[10] 江苏科技大学水池实验室.船模水池拖车验收技术报告[R].江苏镇江：江苏科技大学,2003.[11] 盛振邦,刘应中. 船舶原理[M]. 上海:上海交通大学出版社,2003.[12] 周广利,黄德波,李凤来. 船模拖曳阻力试验的不确定度分析[J]. 哈尔滨工程大学学报,2006,27(3):377-381.Zhou Guangli, Huang Debo,Li Fenglai. Uncertainty analysis of ship model towing resistance test[J]. Journal of Harbin EngineeringUniversity,2006,27(3):377-381.(in Chinese)[13] 杨松林,高雷.11.8 m翼滑艇阻力性能的模型实验[J]. 江苏科技大学学报：自然科学版,2008,22(2):6-10.Yang Songlin,Gao Lei.Experimental study on resistance performance of an 11.8 meter gliding-hydrofoil craft[J]. Journal of Jiangsu University of Science and Technology:Natural Science Edition,2008,22(2):6-10.(inChinese)[14] 郝亚平.船舶性能试验技术[M].北京:国防工业出版社.1991.[15] 刘卫斌,吴华伟. 船模阻力试验不确定度评定改进技术研究[J].中国造船,2004,45(增刊):22-29.Liu Weibin, Wu Huawei. Uncertainty analysis in ship model resistance test[J].Shipbuilding of China,2004,45(Supplement):22-29.(in Chinese)。

大工17秋《船模性能实验》实验报告答案

网络教育学院《船模性能实验》实验报告学习中心：层次：专业：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。

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。

答：安装激流丝的作用，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。

称重工作的作用，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？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。

4．简述傅汝德假定的内容，并写出傅汝德换算关系式。

答：傅汝德假定的内容是：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。

傅汝德换算关系式：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（表格可以追加）（二）实验步骤：答：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。

船模实训报告

船模实训报告网络教育学院船模性能实验》实验报学习中心：层次：专升本专业：船舶与海洋工程学号：学生：完成日期： 2013年2月6日《告实验报告一一、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？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。