船舶原理问题

过首尾垂线间距（垂线间长）的中点，作一条竖直线，这条线与船底龙骨线相交，过这个交点作水平线，就是船的基线。这个方法对大船小船都适用。

大中型船的船底龙骨线本来就是水平的，基线跟龙骨线重合；

有些小船和小艇的船底龙骨线是倾斜的，就要按我上面说的方法来作了

每厘米吃水吨数（tons per centimeter immersion，TPC）是1996年经全国科学技术名词审定委员会审定发布的航海科技名词。

1、船舶的平均吃水每增加或减少一厘米，所能增加或减少的载重吨数。在船舶静水力曲线图或载重表尺中都有不同吃水情况下的每厘米吃水吨数资料。

2、将装卸少量货物时船舶吃水平行于水线面增、减1cm时所引起排水量增减的吨数称为每厘米吃水吨数，用符号“TPC"表示。

主要用途：

①在船舶静水力曲线图中，查出某吃水时的TPC数值, 就能方便地求出在该吃水装卸少量货物p吨以后的船舶吃水改变量△d，即：△d =  P / TPC (cm)        

②或根据吃水的改变量求出船舶装卸的重量。

中山大学

本科生实验报告书

院 系 工学院应用力学与工程系 专业班级 理论与应用力学10级 实验课程 实验流体力学 姓 名 程彬 学 号 10332054 实验地点 中山大学工学院流体实验室 实验时间 2013年 6 月 7 日 指导教师 苏炜

船模阻力实验

船舶在水面上航行时，会遭受水的阻力作用。如何预测船舶在航行时所遭受的阻力？船型和阻力之间的关系如何？这是船舶设计研究需要解决的重要问题。迄今为止，船模阻力实验是确定船舶阻力的最有效的方法。近年来，根据流体力学基本理论研究船舶阻力问题有很大进展，加上电子计算机的广泛应用，使得船舶阻力的理论计算方法有很大发展。但是，由于船舶阻力问题比较复杂，在理论计算时常需作某些简化假定，故所得结果与实际到底存在多大差别，需要用船模实验结果进行检验，或进行适当的修正。综上所述，船模阻力实验是目前研究船舶阻力最基本有效的方法。 一、实验目的和内容

1 测定船模阻力与速度之间的关系。

2 求出实船阻力（有效功率）与航速之间的关系。 二、实验方法

图1为我校试验水池简图。拖车可沿水池两旁的轨道上行走；拖车上装置有控制、驱动系统及有关测量仪器，并载若干名试验人员。图2表示船模与拖车连接的情况，拖曳船模的钢丝通过导轮与阻力仪连接。

图1

试验时，预先根据实船速度Vs ，按相似定律确定船模速度Vm ，

V m =V s /

式中λ=

L S

，称缩尺比。 L M

图2

拖车起动，并通过刹船架夹住船模一起加速，当拖车达到所要求速度下等速前进时，松开刹船架，此时拖车通过钢丝拖着船模前进，由阻力仪器测出钢丝拖力（也就是船模阻力Rtm ），并同时用测速仪测量拖车速度（也就是船模速度Vm ）。记录完毕，刹住船模，拖车减速，刹车，退回原处，这就完成了一个速度点的试验。重复上述过程，直到得到完整的一条阻力曲线。

三、由船模试验结果换算到实船阻力的方法

由船舶阻力理论已知，船舶在航行时遭受的总阻力可分为摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力。船模试验只能测得其总阻力。目前，阻力换算方法有两种，其中一种式佛鲁德法（又称二因次法），即假定将船舶总阻力分为摩擦阻力和剩余阻力两部分，剩余阻力(包括兴波阻力和形状阻力) 可以应用重力相似定律，而摩擦阻力则与同速度、同长度、同湿面积的平板（称为相当平板）的摩擦阻力相等。根据这一假定，就可以从船模试验结果计算同一佛氏数时的阻力。换算步骤如下：

1 计算船模总阻力系数

Ctm =

Rtm 2ρm S M V M 2

式中，Rtm ——船模阻力，牛顿

ρm ——试验水池水密度，公斤/米3

S m ——船模湿面积，米2 V m ——船模速度，米/秒

2 计算船模摩擦阻力系数。平板摩擦阻力系数公式很多，目前常用国际水池会议推荐的公式：

C fm =

0 075

lg Rem -22

式中，Rem =

VmLm

υm

——船模雷诺数

Lm ——船模水线长，米

υm ——试验水池中的水的运动粘性系数，可从水温表查得

3 计算船模的剩余阻力系数

Crm =Ctm -C fm

4 求实船的相对应速度及实船剩余阻力系数。根据相似定律，实船与船模佛鲁德数相等时，剩余阻力系数相等。

由

V S V

=m gL 3gL m

L S

=V m (米/秒) L m

得 V S =V m 此时Crs ＝Crm

5 计算实船摩擦阻力系数（C fS +∆C f ）

C fS =

0 075

lg Res -22

V S L S

式中，Res =

υm

——实船雷诺数。

Ls ——实船水线长，米。

υS ——水的运动粘性系数，一般取15°C 时的值

通常取实船粗糙度补贴∆C f =0 4⨯10 6 计算实船总阻力系数

-3

Cts =Crm +C fS +∆C f

7 计算实船总阻力

Rts =

1

ρsSsV S 2Cts （牛顿） 2

式中，Ss ——实船湿面积，米2

ρs ——水的密度，公斤/米3，一般取15°C 时的值

在工程上，实船总阻力通常用有效功率表示：

P ES

R ts V S

(千瓦)

1000

以上计算，通常列表进行较为方便。 四、实验结果

主要参数：

尺度比：50

船模阻力实验记录表：

船模编号： 1 船模排水量： 0132m 3船模吃水： 0164 激流方法：拖车拖动使用仪器：拖车、船模 试验水深： 3m 试验水温： 245℃船模材料：__塑料_____ 试验者：程彬指导老师：苏炜日期：_2013-6-6

实船有效功率计算表：