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.pdfVIP

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 1 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 和傅汝德数 同时相等，其中 R F e r Lv Re ；  v F  。 r gL Lv v L gL L gL 则可推导出：Re   Fr 。  gL   2 L gL L gL L 3  对于实船和船模来说： s s  m m →( ) s 2 s 。   L 