船舶原理阻力换算

一、 实验目的对于某一具体的设计船舶，通过模型阻力试验，确定实船的阻力和有效功率，为推进器的设计提供可靠数据。因此，试验和分析工作包括：（a）船模的阻力曲线；（b）船模数据换算为实船的阻力和有效功率。船模的系列试验曾作为寻求各类船舶优良船型的主要研究手段。作为教学试验，其目的是使同学对船模阻力试验的过程有比较全面的了解，掌握模型试验结果换算至实船阻力及有效功率的具体方法，加深对课程相关内容的理解，培养进行科学试验研究的实践能力。二、 试验设备及器材1、 船模根据实船提供的船型参数及型线图，选取适当的缩尺比按几何相似要求，制作船模。2、 测试设备阻力试验主要测量的数据是船模在直线等速度vm前进时对应的水阻力Rtm。通常由测速装置测定船模速度Vm，阻力仪测定船模阻力Rtm。船模的拖曳速度vm就是拖车的速度，由记录所得的拖车行驶距离和相应的时间求得。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。三、 实验步骤船模制作：根据船模的主尺度和型线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。加装激流丝：在船模的首垂线L/20处沿船体外表面安装直径1mm铜丝。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。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。检查测试仪器是否正常，擦干净水池两侧的轨道表面，用挂水板池水表面的浮尘。安装：使船模的纵中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纵中剖面内。然后将拖车上的导航杆与船模相连。在试验过程中，导航杆只限制船模的横向运动，并不影响进退、纵摇和升沉运动。测量水池中的温度，以便查得该温度时水的运动黏性系数v根据实船要求的试航速度Vs和缩尺比入，算出相应的船模速度Vm，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。在上述准备工作就绪后，即可进行阻力的拖曳试验。试验开始时，拖车与船模位于水池的起始一端，拖车的夹紧装置夹紧船模上的刹车板。根据率定的船模速度vm1，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Vm1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Vm1前进。由测速装置及阻力仪同时开始记录船模的速度Vm1及遭受的水的阻力Rtm1，数据记录的持续时间通常在20秒左右。记录完毕后，拖车的夹紧装置夹紧船模作减速运动。拖车停止后即返回水池的起始一端，完成了一个率定速度Vm1的阻力试验。待水池中的水表面比较平静后开始下一个率定速度Vm2的阻力试验。依次进行10〜15个率定速度的试验，便完成了船模的整个阻力试验。四、实验数据、图标及曲线处理阻力实验相关参数满载池水状态水线长度：L=3.803m满载池水状态浸湿面积：S=2.737皿模型金宿尺比： X=40实验水温： t二淡水20°C满载池水状态船模拖曳阻力实验数据实际车速Vm(m/s)阻力Rm(kgf)0.6180.2520.7760.3600.8250.441

3.阻力换算(二因次法)由船模试验获得船模总阻力(上表数据)Rtm；用”相当平板”方法计算出船模的摩擦阻力R；fmRfm=1/2-CCf+ACf).pV2m・S,其中，Cf=0.075/(lgRe-2)2,Re=vL/v,△Cf=0.4*10-3,v=1.01*10-6(m2/s)p=1018kg/m3,S是船模的湿表面积；实际车速Vm(m/w雷诺数Re摩擦阻力系数Cf摩擦阻力Rfm0.6182334612.0990.0018493791.1968290430.7762931487.0370.0017932621.8399521110.8253116593.8210.0017786052.0657556080.9343528361.9750.0017494462.61223881.0053796577.9280.0017325663.0007313131.1324276344.4920.0017056653.7590202951.2594756111.0560.0016821544.597871932

1.3144963883.9770.0016728374.9859551891.3795209433.7940.0016624085.463811714⑶计算船模的剩余阻力;实际车速匕伽/s)阻力Rm(N)摩擦阻力Rfm剩余阻力Rrm0.6182.46961.1968290431.2727709570.7763.5281.8399521111.6880478890.8254.32182.0657556082.2560443920.9345.79182.61223883.17956121.0056.64443.0007313133.6436686871.1328.83963.7590202955.0805797051.25911.03484.5978719326.4369280681.31412.43624.9859551897.4502448111.37914.44525.4638117148.981388286(4)应用比较定律，由船模的剩余阻力七换算出实船的剩余阻力、，即Rrs二七^△s/Am=^剩余阻力Rrm剩余阻力Rrs1.27277095781457.341221.688047889108035.06492.256044392144386.84113.1795612203491.91683.643668687233194.796

5.080579705325157.10116.436928068411963.39637.450244811476815.66798.981388286574808.85031.27277095781457.34122(5)用”相当平板”方法计算出实船的摩擦阻力R；fs实际车速Vm(m/，)实际船速Vs(m/s)雷诺数Re摩擦阻力系数Cf摩擦阻力Rfs0.6183.90857518814765383.370.00145919939.569024390.7764.90785492918540351.940.00141976861.064948290.8255.21775813919711070.030.00140943568.628349160.9345.90713466922315320.50.00138883886.959573741.0056.35617809724011667.130.001376889100.0103441.1327.15939662327045977.310.001357806125.5210241.2597.96261514830080287.480.001341089153.78890141.3148.31046569131394358.820.001334453166.88063881.3798.72156178732947352.220.00132702183.0115019(6)据式Rts=Rrs+Rfs算出实船的总阻力Rts；剩余阻力Rrs摩擦阻力Rfs总阻力Rts81457.3412239.5690243981496.91

108035.064961.06494829108096.1144386.841168.62834916144455.5203491.916886.95957374203578.9233194.796100.010344233294.8325157.1011125.521024325282.6411963.3963153.7889014412117.2476815.6679166.8806388476982.5574808.8503183.0115019