船舶阻力
五、计算题（每小题 10 分，共 20 分）
1. 已知某内河船船模长4m ，湿面积4.6m 2，缩尺比α=36，在试验水池中
速度为1.8m/s 时测得总阻力为3.6kgf ，求：实船相应航速、总阻力、有效马力
（摩擦阻力按1957ITTC 公式；不考虑粗糙度补贴，ν=1.3064*10-6m 2/s ，
ρ=999.63kg/m ）
解：傅如德换算关系：Rts=Rfs+（Rtm-Rfm ）α3
Vs=α0.5Vm=6*1.8=10.8m/s
Ss=Sm*α2=4.6*36*36=5961.6
Re=VL/v
Res=VsLs/v=10.8*100*10-6/1.3064=8.267*108
Rem=VmLm/v=1.8*4*10-6/1.3064=5.511*106
Cfs=0.075/（lgRe-2）2 = 0.001567
Cfm=0.075/（lgRe-2）2 = 0.003336
Rfs= Cfs 0.5ρSsVs 2=0.0016*0.5*2875*999.63*116.64=268172.7N
Rfm= Cfm 0.5ρSmVm 2=0.003336*0.5*4.6*999.63*3.24=24.85N
Rts=Rfs +（Rtm-Rfm ）α3=268172.7+（3.6*9.8-24.85）α3
=268172.7+162968.8=431141.5N=43994kg
Pe=V*T/75=10.8*35666/75=6335hp
3. 现欲设计一新船，L=112m ，△=6850吨，试用海军系数法求该新船在
航速11节时的有效功率。（母型船：L=115m ，B=15.6m ，T=5.5m ，Cp=0.735， ▽
=7104m 3， △= 7325吨，航速12节时的有效功率为900 kW ）
解：
e e P V C 3
32?= 01e e C C = 即 0302
01
3132
1e e P V P V ?=? 则 9001273251168503
321332?=?e P
计算得 93.6622=e P kW
4. 某海船水线长
175=WL L m ，宽B=28m ，吃水T=11m ，排水量?=39780t ，m C =0.986，试用P 理论法校验当航速v=18.3kn 时，兴波阻力处于第几峰点或谷
点？ 解：72.01128175025.139780=???=?=?=
LBT LBT C B γ 73.0986.072.0===m B P C C C
666.0217573.08.95144.03.182=???===ππλ
L
gC v
L C p P P
处于第3峰点。
2. 已知某内河船船模长4m ，湿面积4.6m 2，缩尺比α=25，在试验水池中速度
为1.8m/s 时测得总阻力为3.6kgf ，求：实船相应航速、总阻力、有效马力（摩
擦阻力按1957ITTC 公式；不考虑粗糙度补贴，ν=1.3064*10-6m 2/s ，
ρ=999.63kg/m ）
解：傅如德换算关系：Rts=Rfs+（Rtm-Rfm ）α3
Vs=α0.5Vm=5*1.8=9m/s
Ss=Sm*α2=4.6*25*25=2875
Re=VL/v
Res=VsLs/v=9*100*10-6/1.3064=6.889*108
Rem=VmLm/v=1.8*4*10-6/1.3064=5.511*106
Cfs=0.075/（lgRe-2）2 = 0.001604
Cfm=0.075/（lgRe-2）2 = 0.003336
Rfs= Cfs 0.5ρSsVs 2=0.0016*0.5*2875*999.63*81=186558.8N
Rfm= Cfm 0.5ρSmVm 2=0.003336*0.5*4.6*999.63*3.24=24.85N
Rts=Rfs +（Rtm-Rfm ）α3=186558.8+（3.6*9.8-24.85）α3
=186558.8+162968.8=349527.6N=35666kg
Pe=V*T/75=9*35666/75=4280hp
6. 某单桨海上运输船，其水线长L=175m ，吃水T=5.6m ，B=18m ，方形
系数B C =0.62，速度
12=s V 节，湿表面积5723S =m 2，以25=α的缩尺比进行船模试验，测得 310725.3-?=tm C ，试用1957ITTC 公式计算ts R 。（取15=t ℃，
v =1.18831×10-6，2)2Re (lg 075
.0-=f C ）
解：（1）计算Re
861009.91018831.11755144.012?=???==-νs
s es L v R
4.22512===αs m v v kn
725175===αs m L L m
661027.71018831.175144.04.2?=???==-νm
m em L v R
（2）计算f C
328210549.1]2)1009.9[lg(075.0)2(lg 075.0-?=-?=-=es fs R C
3
26210173.3]2)1027.7[lg(075.0)2(lg 075.0-?=-?=-=em fm R C
（3）计算ts C
f
fm tm fs ts C C C C C ?+-+=)( 3333104.0)10173.310725.3(10549.1----?+?-?+?= 310501.2-?=
（4）计算ts R
S v C R ts ts 221ρ?=
5723)5144.012(10025.15.010501.2233???????=-
32.28521=（kgf ）
12. 现欲设计一新船，L=112m ，△=6850吨，试用海军系数法求该新船在
航速10节时的有效功率。（母型船：L=115m ，B=15.6m ，T=5.5m ，Cp=0.735， ▽
=7104m 3， △= 7325吨，航速12节时的有效功率为900 kW ）
解：
e e P V C 3
32?= 01e e C C = 即
0302
013132
1e e P V P V ?=? 则 9001273251068503
321332?=?e P
计算得 74.4972=e P kW
六、论述题（每小题 10 分）
1. 如何利用P 理论预测船舶兴波干扰。
答：兴波长度可以表示为：
λ43+=L C mL P
又 λ)(q n mL +=
∴ 43
)(-+=q n L C P λ
故对应于有利干扰和不利干扰分别为：
当5.0=q 时，有利干扰：
41-=n L C P λ 当0=q 时，不利干扰：
43-=n L C P λ v 与波长为L C P 的波速之比，即
L C L gC g P P P λππλ===
22
P 值分别为：
波阻峰点： P
,13/4,9/4,5/4,4)43(1=-n =2.00，0.895，0.666，0.556，… 波阻谷点：
P ,15/4,11/4,7/4,3/4=
=1.15，0.756，0.517，…
一般情况下，根据所设计船的参数v 、Cp 和L P 值，
以此判别该船是处于有利干扰或不利干扰。
2. 试述船模阻力试验中，影响试验结果的因素有哪些？
答： 船模试验结果表明：几何相似的船模在不同的水池中所得试验结果
往往并不一致；缩尺比不同的船模在同一水池的试验结果也不相同，从而使换算
得到的实船阻力亦将不同，其主要原因为：
（1）试验本身的一些影响因素
① 试验假设所引起的误差，这方面的误差是不可避免的；
② 试验本身所引起的误差，如水池壁面的干扰等
（2）尺度效应
尺度效应问题，即船模尺度不同引起试验结果的不一致。因为船模
试验并不满足雷诺数相等的条件，不同尺度的船模由于雷诺数不同，将导致其边
界层的流动状态有所不同，边界层的相对厚度也不同。
此外，船模的曲率不同亦影响到边界层的厚度及速度分布。所有这些原因
都会影响到船模的摩擦阻力。根据实际分析，边界层流态不同是尺度效应的主要
因素。
5. 试述宽度吃水比对船舶总阻力的影响。
答：B/T 的几何意义是表征船体的扁平程度。
（1）对摩擦阻力的影响：讨论宽度吃水比对摩擦阻力的影响，亦即讨论
宽度吃水比变化对湿面积的影响。根据试验资料可知，宽度吃水比的变化对湿面
积的影响很小，所以B/T 对摩擦阻力的影响很小。
（2）对剩余阻力的影响：要看B 和T 分别影响的大小而定。一般认为船
宽增大时，船体的散波波高增大；吃水增加时，横波的波高增大。而改变B/T
是有两者相反变化而得。因此两者对兴波得影响，反映在剩余阻力有相反得影响。
由泰勒试验结果可知，随着B/T 减小，剩余阻力趋于减小，但在有得速度范围内
反而增加。
（3）对总阻力得影响：由上述可知，B/T 对总阻力将有影响，但是这种
影响作用往往是不大得
13. 试述由于船长变化所引起的排水量长度系数变化对船舶总阻力的影
响。
答：排水量长度系数()301.0L ?
又称修长系数，代表了船舶的瘦长程度。
由船长变化，讨论()301.0L ?
的影响，即?一定时讨论船长变化对总阻力的
影响。 ① 对摩擦阻力的影响：由于湿面积可按
L C S s ?=估算，由此可知船长增加时，湿面积将随之增加，而一般说来船长增大时引起的摩擦阻力系数减小时极微。因此增大船长或减小()301.0L ?
将使摩擦阻力增加。
② 对剩余阻力的影响：因为在排水量一定时，增加船长，必定要求B 、T
同时减小，其L/B 增大，所以船型变得较瘦长，这样对剩余阻力产生的影响反映
在两个方面：一方面，船型瘦长，将使粘压阻力下降；另一方面，船宽B ，吃水
T 减小，将使兴波阻力下降。显然，在排水量一定时，增加船长将使剩余阻力下
降。
③ 对总阻力的影响：由于在一定排水量时，增加船长的结果使摩擦阻力
f R 和剩余阻力r R 产生完全相反的影响，因而对总阻力的影响作用将取决于f R 与
r R 两者增加的数值而定。
3. 模试验时安装激流丝，其作用在于（ ）
A ．增加表面粗糙度
B ．计量水位
C ．消除船模首部层流影响
D ．固定仪器
12. 破波阻力产生的条件是（ ） A ．船型削瘦 B ．船型丰满
C ．必须存在自由表面
D ．船舶航行速度大于20kn
14. 在?一定时，排水量长度系数3)01L .0(?
增大，将使总阻力（ ）
A ．不变
B ．减小
C ．增大
D ．不定
21. 某内河船船长L wl =60m ，航速Vs=18km/h ，ν=1.13902/106(m 2/s),采用 1957ITTC 公式计算得摩擦阻力系数等于（ ）
A ．2.634×108
B ．2.9×108
C ．3.1×108
D ．2.4×
108
31. 兴波阻力Rw 正比于速度的（ ）
A．3次方 B．4次方 C．5次方 D．6次方
38. 浅水情况下，在（）附近，横波与散波叠加形成孤独波，阻力急增。
A．.亚临界区域 B．临界区域 C．超临界区域 D．浅水效应区域
2. 当两条形似船雷诺数相等时，粘性阻力系数必相等。√
3. 方形系数增加，船舶总阻力增加√
4.海军系数与排水量的2/3次方成正比。√
形似船在相应速度时（或相同傅汝德数时），单位排水量兴波阻力必相等。√
13. 形似船是指仅大小不同，而形状完全相似的船舶之间的统称。√
14. 船行波的波速等于船速。√
15. 棱形系数增加，船的总阻力也增加。√
16. 海军系数与速度的三次方成正比。√
24. 兴波长度是船首横波的第一个波峰和船尾横波的第一个波谷之间的距离。×
改：兴波长度是船首横波的第一个波峰和船尾横波的第一个波峰之间的距离
边界层内存在层流和紊流两种流动状态。√
30. 海军系数法要求母型船与设计船的主尺度比、船型系数、型线的形状、
相应速度应比较接近。
54. 船体粘压阻力的大小主要是和航速有关系。×
改：船体粘压阻力的大小主要是和船型有关系。
三、名词解释（每小题 3 分）
1. 粘压阻力
由粘性引起的船体前后压力不平衡而产生的阻力。
2. 汹涛阻力
是指船舶在风浪中航行时所增加的阻力部分
6. 傅汝德定律
对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数Fr的函数，当两形似船的Fr 相等时，兴波阻力系数Cw必相等。
8. 形似船和相应速度
形似船是指仅大小不同形状完全相似（即几何相似）的船舶之间的统称。相应速度是指形似船之间，为了保持傅汝德数Fr相同，则它们的速度必须满足一定的对应关系。
9. 雷诺定律
对一定形状的物体，粘性阻力系数仅与雷诺数有关，当雷诺数相同时，两形似物体的粘性阻力系数必相等。
10. 相当平板假定
实船或船模的摩擦阻力分别等于与其同速度、同长度、同湿表面积的光滑平板摩擦阻力。
11. 最佳船长
对于高速船，船长增大，总阻力减小相当显著；继续增加，总阻力的减小趋势减缓；进一步增大船长，总阻力反趋增大。对应于总阻力最低点的船长为最佳船长。
17. 附体阻力
船舶设计水线以下的附属体，如舭龙骨、舵、轴包架、轴和支轴架等，统称为船舶附体。由于附体的存在而产生的阻力成为附体阻力。
18. 形似船
形似船是指仅大小不同，而形状完全相似的船舶之间的统称。
19. 全相似定律
水面船舶的总阻力系数是雷诺数和傅汝德数的函数，若能使实船和船模的雷诺数和傅汝德数同时相等，就成为全相似。
20. 摩擦阻力
由水粘性引起的，船体周围形成边界层，使船运动时受到粘性切应力作用，其合力为摩擦阻力。
21. 兴波干扰
船舶首尾波系中的横波在船尾相遇而叠加，称兴波干扰。
33. 局部粗糙度
局部粗糙度又称结构粗糙度，只要为焊缝、铆钉、开孔以及突出物等引起的粗糙度
36.船舶快速性
是指船舶在给定主机功率情况下，在一定装载时于水中航行得快慢问题。包括船舶阻力和船舶推进。
简答题（每小题 5 分）
1. 简要概括破波阻力的特性。
答：（1）破波阻力产生的条件是必须存在自由表面，将同一船型对叠船模进行深水拖曳试
验并进行尾流测量，结果表明并不存在次尾涡区。
（2）破波阻力随傅汝德数的增大而增加。
（3）对于同一丰满船型，在同样航速时，压载情况的破波阻力要比满载时的大。
2. 简要叙述三因次换算法的基本思想。
答：（1）粘压阻力与摩擦阻力合并为粘性阻力并与雷诺数有关；
（2）兴波阻力与傅汝德数有关；
（3）根据船模实验结果，认为粘性阻力系数与摩擦阻力系数之比为一常数。
3. 简述减小摩擦阻力的方法。
答：（1）从船体设计本身来看。船型参数的选择，特别是船体主尺度的确定要恰当，另外
减少不必要的附件如呆木等或尽量采用表面积较小的附体亦可以减小摩擦阻力。
（2）由于船体表面粗糙度对摩擦阻力的影响很大，因而在可能范围内使船体表面尽可能光滑，以期减小由表面粗糙度所增加的摩擦阻力。
（3）控制边界层。将边界层内一部分流体进行抽吸，或自物体表面沿流动方向吹喷流体，达到减小摩擦阻力的目的。
（4）采用聚合物溶液降阻剂。在物体表面不断喷注稀释的聚合物溶液来减阻。
（5）改变与船体表面接触的流体。如水翼艇或气垫船在航行过程中都将
船体抬出水面，从而使船体表面与空气接触。
4. 试述不同船型的兴波阻力系数曲线的差异。
答：不同船型的w C 曲线的差异有：
（1）当15.0 w C 都很小。说明低速时兴波阻力成分很小。 （2）在整个速度范围内，在相同Fr 时，较丰满船的 w C 比瘦削的高速船的w C 均大，特别当Fr 增大时，两者的差异极为明显。 （3）丰满船对应于较低的Fr 数，w C 出现峰谷现象，而瘦削船仅在5 .0=Fr 附近存在w C 峰值区，当5.0>Fr 时，w C 随Fr 增大而趋减小。 6. 简述减小常规船兴波阻力的方法。 答：（1）选择合理的船型参数。如应用P 理论根据给定的航速，合理选取 船长和棱形系数 避免处于波阻峰点，选取进流段长度以不致发生肩波不利干扰； （2）设计良好的首尾形状。尤其是首尾形状的改变对兴波阻力的影响有 时极为显著； （3）造成有利的波系干扰。最常见的是采用球鼻首； （4）高速排水型艇安装消波水翼。 6. 简述减小常规船兴波阻力的方法。 答：（1）选择合理的船型参数。如应用P 理论根据给定的航速，合理选取 船长和棱形系数 避免处于波阻峰点，选取进流段长度以不致发生肩波不利干扰； （2）设计良好的首尾形状。尤其是首尾形状的改变对兴波阻力的影响有 时极为显著； （3）造成有利的波系干扰。最常见的是采用球鼻首； （4）高速排水型艇安装消波水翼。 11. 试说明肥大型船舶球鼻减阻机理。 答：满载时减小舭涡阻力，肥大型船首部旋涡——低压区，球首水流径向 对流动，不产生 旋涡； 压载时减小破波阻力，肥大型船破波情况比较严重——球鼻使首部型线向 前延伸，改善首柱附近压力分布，减缓了首部破波情况。 12. 简要叙述傅汝德换算法。 答：由下列两部分构成： （1）傅汝德假定：假定船体阻力可以分为独立的两部分，即：摩擦阻力 和剩余阻力，摩擦阻力只与雷诺数有关，粘压阻力与兴波阻力合并为剩余阻力， 只与傅汝德数有关，且适用比较定律； 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。 （2）换算关系 Rts=Rfs+(Rtm-Rfm) 16. 在波浪中引起阻力增加的主要原因是什么？ 答：（1）船体运动：船舶在波浪中航行时，将产生纵摇、升沉、横摇和摇 首等各种运动，使阻力增加，航速降低。 （2）船体对波浪的反射作用：由于波浪遇到船体后，被船体反射而产生 发射水波，改水波的能量就是船体阻力增值的一部分。 17. 简述减小摩擦阻力的方法。 答：对于常规船来说，减小兴波阻力的方法是设法减小其兴波幅值，从而 使兴波阻力有所 减小。（1）选择合理的船型参数；（2）造成有利的波系干扰；（3）采用压 浪板或压浪条等。 对于非常规船来说，要应用不同的设计概念减小兴波阻力。 20. 简要叙述船体摩擦阻力的计算步骤。 答：（1）计算船的湿面积； （2）计算雷诺数； （3）根据光滑平板摩擦阻力公式计算出或由相应的表中查出摩擦阻力 系数； （4）决定粗糙度补贴系数的数值； （5）根据公式S v C C R f f f 221)(ρ??+=算出船的摩擦阻力。 21. 简述降低粘压阻力对船型的要求。 答：（1）应注意船的后体形状：去流段长度满足 m r A L 08.4≥，对于低速肥大船型可允许满足m r A L 5.2≥，同时后体收缩要缓和； （2）应避免船体曲率变化过大； （3）前体线型亦应予以适当注意。 22. 影响空气阻力的因素。 答：（1）与上层建筑的型式及其在船中横剖面上的投影面积有关； （2）与相对风向角有关； （3）空气阻力与相对速度的平方成正比关系。（2分） 23. 简要叙述采用艾亚法估算船舶阻力的步骤。 答：（1）由实际船舶的傅汝德数或其他的速长系数在曲线上查得相应于标 准船型的C 0值； （1分） （2）根据傅汝德数查表得对应于标准船型的方形系数和纵向浮心位置； （3）对实船进行修正，其中包括方形系数修正、宽度吃水比修正、浮心 位置修正和水线长度修正； （4）计算实际设计船的有效功率。 第一章总论 1.船舶快速性，船舶快速性问题的分解。 船舶快速性：对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者快速性好；或者，对一 定的船舶要求达到一定航速时，所需主机功率小者快速性好。 船舶快速性简化成两部分: “船舶阻力”部分：研究船舶在等速直线航行过程中船体受到的各种阻力问题。 “船舶推进”部分：研究克服船体阻力的推进器及其与船体间的相互作用以及船、机、桨（推进器）的匹配问题。 2.船舶阻力，船舶阻力研究的主要内容、主要方法。 船舶阻力：船舶在航行过程中会受到流体（水和空气）阻止它前进的力，这种与船体运动相 反的作用力称为船的阻力。 船舶阻力研究的主要内容： 1.船舶以一定速度在水中直线航行时所遭受的各种阻力的成因及其性质； 2.阻力随航速、船型和外界条件的变化规律； 3.研究减小阻力的方法，寻求设计低阻力的优良船型； 4.如何较准确地估算船舶阻力，为设计推进器（螺旋桨）决定主机功率提供依据。 研究船舶阻力的方法： 1．理论研究方法：应用流体力学的理论，通过对问题的观察、调查、思索和分析，抓住问 题的核心和关键，确定拟采取的措施。 2.试验方法：包括船模试验和实船实验，船模试验是根据对问题本质的理性认识，按照相似 理论在试验池中进行试验，以获得问题定性和定量的解决。 3.数值模拟:根据数学模型，采用数值方法预报船舶航行性能，优化船型和推进器的设计。 3.水面舰船阻力的组成，每种阻力的成因。 船舶在水面航行时的阻力由裸船体阻力和附加阻力组成，其中附加阻力包括空气阻力、汹涛阻力和附体阻力。 船体阻力的成因:船体在运动过程中兴起波浪，船首的波峰使首部压力增加，而船尾的波谷使尾部压力降低，产生了兴波阻力；由于水的粘性，在船体周围形成“边界层”，从而使船体运动过程中受到摩擦阻力；在船体曲度骤变处，特别是较丰满船的尾部常会产生漩涡，引起船体前后压力不平衡而产生粘压阻力。 4.船舶阻力分类方法。 1.按产生阻力的物理现象分类：船体总阻力由兴波阻力、摩擦阻力和粘压阻力 Rpv 三者组成，即Rt=Rw+Rf+Rpv. 2.按作用力的方向分类：分为由兴波和旋涡引起的垂直于船体表面压力和船体表面切向水质点的摩擦阻力，即Rt=Rf+Rp. 3.按流体性质分类：分为兴波阻力和粘性阻力（摩擦阻力和粘压阻力），即 Rt=Rw+Rv. 4.傅汝德阻力分类：分为摩擦阻力和剩余阻力（粘压阻力和兴波阻力） ,即Rt=Rf+Rr. 5.船舶动力相似定律，研究船舶动力相似定律的意义，粘性与重力互不相干假定。 船舶动力相似定律：航行于水面的船舶，其阻力和船体几何尺寸、航速、水的运动粘性系数， 第1章阻力估算 船体型线确定以后，计算船体在不同航速下所收到的阻力是预估船舶快速性的基础，本文采用系类实验图谱估算发和统计和回归资料估算法对船舶阻力进行估算，获得不同航行速度下的阻力并绘制有效马力曲线，为螺旋桨的设计提供理论依据。 1.1相关参数计算 1.1.1排水体积计算 运用CAD自带的面积测量功能，获取每条半宽水线与基线所围成的面积，则可得到每条水线所围成的面积 表3- 1水线面面积数据 采用梯形法计算排水体积。由于0~1000wl，1000~10000wl、10000wl~10820wl的间距不相同，分三部分进行计算。梯形法计算的表格如表4-2 表3- 2梯形法计算排水体积 在海水中的设计排水量 =36943t ? 海水密度 3 1025.91(/)kg m ρ= 设计排水体积 /36009.9 ρ?=?= 绝对误差 -100%=0.21 7????设计计算 设计 误差主要来源：各水线面面积的计算误差 采用梯形法计算的误差 1.1.2 浮心纵向坐标计算 运用CAD 自带的曲线面积测量工具，获取每站位上横剖线围成的横剖面积，由梯形法可计算排水体积以及浮心纵向坐标 表3- 3梯形法计算和浮心纵向坐标 在海水中设计排水量 =36943 t ? 海水密度 3 1025.91(/) k g m ρ= 设计排水体积 /ρ?=? 绝对误差 -100%=0.642????设计计算 设计 浮心纵向坐标 0.07yoz b M X ∑= =-? 浮心纵向坐标距船中（L%） 100%0.04b BP X L ?=- 1.1.3 湿表面积计算 运用CAD 自带的曲线长度测量工具，获取每个站位上水线以下部分横剖面曲线所围成长度。利用梯形法计算湿表面积。具体计算见表3-4 表3- 4梯形法计算湿表面积 （一）设计要求及船体主要参数 设计要求： 航速：V=14.24 kn；排水量：Δ=16694 t 船体主参数： 船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。 利用海军系数法，根据母型船主参数估算设计船体，如下： 单位母型船设计船 排水量Δt 20800 16694 设计水线长L WL m 144.20 134.01 垂线间长L PP m 140.00 130.01 型宽B m 21.80 20.26 型深H m 12.50 11.62 设计吃水T m 8.90 8.27 桨轴中心距基线Z P m 2.95 2.74 方形系数C B 0.743 0.725 （二）船舶阻力估算及有效马力预报 2.1 有效马力预报 母型船的有效功率数据如下： 航速Vm/kn 12 13 14 15 16 17 有效功率 P Em /hp 满载2036 2655 3406 4368 5533 7017 压载1779 2351 3007 3642 4369 5236 110%满 载 2239 2921 3747 4805 6086 7719 根据海军系数法对航速以及有效功率进行变换： 公式：V Vm =(? ?m )16 ； P E P E m =(? ?m )76 变换如下： V m (kn) 12 13 14 15 16 17 V(kn) 11.57 12.53 13.50 14.46 15.42 16.39 P Em (hp) 满载 2036 2655 3406 4368 5533 7017 压载 1779 2351 3007 3642 4369 5236 110%满载 2239 2921 3747 4805 6086 7719 P E (hp) 满载 1575.28 2054.21 2635.27 3379.58 4280.95 5429.14 压载 1376.44 1819.00 2326.56 2817.86 3380.35 4051.16 110%满载 1732.34 2260.02 2899.10 3717.69 4708.82 5972.29 根据以上数据可作出设计船的有效功率曲线如下： 从曲线上可读取，当V=14.24kn 时，对应的有效马力为=3194.82hp 。 船舶用锚的计算和船舶 阻力计算 Hessen was revised in January 2021 一、用锚的计算 锚的系留力：P=W aλa+W cλc L1 P―――系留力。是锚抓力与锚链摩擦力的和（） W a―――锚在水中的重量。即锚在空气中重量×(Kg) Wc―――锚链每米长在水中的重量（Kg） L1―――锚链卧底部分的长度（m） λa λc―――锚的抓力系数和锚链的摩擦系数 霍尔锚的λa λc表 锚的抓重比（海军锚/霍尔锚） 锚的系留力也可用经验公式估算： P=W1H a+WH c L1 W1―――锚重（Kg） H a―――锚的抓重比（见表） W―――锚链每米的重量（Kg/m） H c―――锚链摩擦系数取－ 二、锚链出链长度估算 1、正常天气，一般不少于下表 2、在急流区，出链长度不一般不少于表值 3、在风速30m/s（11级）风眩角为300时出链长度值 如链长小于5－6倍水深时，锚的抓力将因锚爪的切泥角小而变小，水面以下的链长的水深倍数与锚爪切泥角见表 三、八字锚与单锚的锚泊系留力的比值：见表 如图： 八字锚的系留力 四、航运船舶 1、锚重的估算： 每个首锚重量一般可用以下公式估算： W=KD2/3 (Kg) K―――系数。霍尔锚取6－8，海军锚取5－7 D―――船舶的排水量（t） 2、锚链尺寸估算： d=KD1/3或d=CW1/2或d=W1/2 d―――锚链直径（mm） K―――系数。可取－ C―――系数。可取－ 3、每节锚链重量估算： Q=Kd2 (Kg) K―――系数。有档链取,无档链取 4、锚链强度估算： R=Kd2g (N) K―――系数。有档链取56，无档链取38 g―――(m/s2) 5、每节锚链环数估算： M=6250/d M―――每节锚链环数，取整数的单数（个） 五、工程船舶 以海军锚和锚缆计算 1、锚重： 船首边两只，每只锚重量按下式计算： W=K(A+15BT) (Kg) W―――锚重 A―――满载吃水线以上各部分在船中纵剖面上的投影面积（m2） B、T―――分别为船舶宽度与吃水（m） K―――系数。见表 锚重系数K值： 船尾边锚两只，其重量应不小于倍首边锚的重量 《船舶阻力》思考题与习题 第一章 总论 1）《船舶阻力》学科的研究任务与研究方法。 答：本课程着重介绍船舶航行时所受到的阻力的产生原因，各种阻力的特性，决定阻力的方法，影响阻力的因素以及减少阻力的途径等问题。 2）船舶在水中航行时，流场中会产生那些重要物理现象？它们与阻力有何关系？ 3）影响船舶阻力的主要因素有那些？ 4）各阻力成分及其占总阻力的比例与航速有何关系？ 低速船 摩擦阻力70%~80%，粘压阻力10%以上 兴波阻力很小 高速船 兴波阻力40%~50%，摩擦阻力50% 粘压阻力5% 5）物体在理想流体无界域中运动时有无阻力？ 应该注意的是压阻力中包含有粘压阻力和兴波阻力两类不同性质的力。兴波阻力既使在理想流体中仍然存在，而摩擦阻力和粘压阻力两者都是由于水的粘性而产生的，在理想流体中并不存在。 6）何谓二物理系统的动力相似？ 7）何谓傅汝德（Froude ）相似律？ 8）何谓雷诺（Reynolds ）相似律？ 9) 船模试验中能否实现“全相似”？为什么？ 10）何谓“相应速度”（又称“相当速度”）？ 相应速度（模型） 11）某海船航速)(0.100m L =，)(0.14m B =,)(0.5m T =,)(0.42003m =?，湿面积s=5.90(m2)，V=17.0(kts)，阻力试验中所用船模缩尺比25=α，在相当速度下测得兴波阻力w R =9.8(n)，试验水温为12?C ，试求： i ）船模的相当速度及排水量； ii ）20?C 海水中实船的兴波阻力w R 。 注：1节(knot)=1.852(公里/小时) 12）设825.1V R f ∝，2V R vp ∝，4V R w ∝，在某一航速下，t f R R %80=，t vp R R %10=，t w R R %10=，试计算当速度增加50％后，f R 、vp R 、w R 各占总阻力的百分比。 第二章 粘性阻力 1）何谓“相当平板”？ 相当平板：同速度、同长度、同湿表面 相当平板假定：实船或者船模的摩擦阻力分别等于与其同速度，同长度，同湿面积的光滑平板摩擦阻力。 2）摩擦阻力与流态的关系如何？雷诺数对摩擦阻力的影响如何？书P162 3）船体表面纵、横向曲度对摩擦阻力影响如何？ 当船体水流的平均速度较平板大，因此边界层厚度大部分（船前70%）比平板要小，这导致速度梯度和摩擦阻力增加。 但当船尾附近，船体边界层变厚，常伴有分离、旋涡现象，这时水流速度较小，摩擦阻力也随之减小。 4）何谓“水力光滑”？ 5）何谓“粗糙度补偿系数”？为何将其称为“换算补贴”或“相关补贴”？ 总的摩擦阻力系数可取为光滑平板摩擦阻力系数Cf 在加上一个与雷诺数无关的粗糙度补贴系数△Cf.我们一般取0.4*10-3 6）何谓“普遍粗糙度”？何谓“结构粗糙度”？ 普通粗糙度：又称为漆面粗糙度，主要是油漆面的粗糙度和壳板表面的凹凸不平等。 局部粗糙度：又称为结构粗糙度。主要为焊接，铆钉，开孔以及突出物等粗糙度。 7）你了解哪些关于减少摩擦阻力的近代研究，自己有何设想？ 1.边界层控制办法 2.采用聚合物溶液降阻剂 3.仿生学观点 4.微小沟槽（微槽薄膜） 5.将船体抬出水面，从而使船体表面与水接触改变为与空气接触 8）试述粘压阻力的成因与特性 从能量观点来看，在尾部形成漩涡，另一部分漩涡则被冲向船的后方，同船尾处又继续不断产生的漩涡，这样船体就要不断地提供能量。这部分能量损耗就是以粘压阻力的形式表现的。 9）为降低粘压阻力，对船型有何要求？ 1注意后体形状 （1） （2）控制船尾水流的变化平缓 2船型变化不宜过急，特别注意横剖面曲线A(x)前肩勿过于隆起，后肩勿过于内凹。 3对低速肥大船型，可采用球鼻艏以减少舭涡。 10）试证在边界层未分离情况下，粘压阻力仍存在。（考虑利用边界层方程与Lagrange 积分） 对于流线型物体，甚至某些优良船型可能并不发生界层分离现象，但粘压阻力仍然存在，仅数值大小不同而已。这是因为边界层的形成使尾部流线被排挤外移，因为流速较理想流体情况时必然增大，压力将下降。这样尾部的压力值不会达到理想流体中的最大值，首尾仍旧存在压力差，同样会产生粘压阻力，但是与由于边界层分离而引起的粘压阻力相比要小得多。 11）你所了解的粘性阻力理论计算的研究现状与水平。 第三章 兴波阻力 一、用锚的计算 锚的系留力：P=W aλa+W cλc L1 P―――系留力。是锚抓力与锚链摩擦力的和（9.81N） W a―――锚在水中的重量。即锚在空气中重量×0.876(Kg) Wc―――锚链每米长在水中的重量（Kg） L1―――锚链卧底部分的长度（m） λ a λc―――锚的抓力系数和锚链的摩擦系数 霍尔锚的λ a λc表 锚的抓重比（海军锚/霍尔锚） 锚的系留力也可用经验公式估算： P=W1H a+WH c L1 W1―――锚重（Kg） H a―――锚的抓重比（见表） W―――锚链每米的重量（Kg/m） H c―――锚链摩擦系数取1.5－1.1 二、锚链出链长度估算 1、正常天气，一般不少于下表 2、在急流区，出链长度不一般不少于表值 3、在风速30m/s（11级）风眩角为300时出链长度值 如链长小于5－6倍水深时，锚的抓力将因锚爪的切泥角小而变小，水面以下的链长的水深倍数与锚爪切泥角见表 三、八字锚与单锚的锚泊系留力的比值：见表 如图： 八字锚的系留力 四、航运船舶 1、锚重的估算： 每个首锚重量一般可用以下公式估算： W=KD2/3 (Kg) K―――系数。霍尔锚取6－8，海军锚取5－7 D―――船舶的排水量（t） 2、锚链尺寸估算： d=KD1/3或d=CW1/2或d=W1/2 d―――锚链直径（mm） K―――系数。可取2.85－3.25 C―――系数。可取0.3－0.37 3、每节锚链重量估算： Q=Kd2(Kg) K―――系数。有档链取0.5375,无档链取0.5625 4、锚链强度估算： R=Kd2g (N) K―――系数。有档链取56，无档链取38 g―――9.81(m/s2) 5、每节锚链环数估算： M=6250/d M―――每节锚链环数，取整数的单数（个） 五、工程船舶 以海军锚和锚缆计算 1、锚重： 船首边两只，每只锚重量按下式计算： W=K(A+15BT) (Kg) W―――锚重 A―――满载吃水线以上各部分在船中纵剖面上的投影面积（m2） B、T―――分别为船舶宽度与吃水（m） K―――系数。见表 锚重系数K值： 学院 专业 班级 学号 姓名 密封线内不要答题 密封线内不要答题 江 苏 科 技 大 学 2011－2012学年 II 学期 《船舶阻力与推进》课程试题(A)卷 参考答案与评分标准 一、名词解释（18分，每题3分）： 1. 粘压阻力 由粘性引起的船体前后压力不平衡而产生的阻力。 2. 傅汝德定律 对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数的函数，当两船的Fr 相等时，兴波阻力系数Cw 必相等。 3. 汹涛阻力 船舶在风浪中航行时所增加的阻力部分 4、推进器 把发动机发出的功率转换为推船前进的动力的专门装置和机构。 5、进速系数 螺旋桨进程与螺旋桨直径之比。 6、推进系数P.C 有效马力与机器马力之比。 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得分 二、选择与填空题（20分） 1、通常把兴波阻力和粘压阻力合并称为剩余阻力。 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。通常称为相当平板假定。 3、由于兴波干扰作用，兴波阻力系数曲线上会出现波阻峰点和波阻谷点。 4、某内河船船长L wl=60m，航速Vs=18km/h，ν=1.13902/106(m2/s),采用1957ITTC 公式计算得摩擦阻力系数等于0.0018 。 5、粗糙度补贴系数，其作用在于（c ）。 a. 增加表面粗糙度 b. 减小表面粗糙度 c. 计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响 d. 计算船体表面粗糙程度 6、螺旋桨工作时，桨叶所受的应力最大。（b ） a. 叶梢 b. 根部 c. 0.6R处 d. 0.25R处 7、MAUw型螺旋桨与其原型AU型螺旋桨相比，其不同之处在于（d ） a. 减小了导缘的高度 b. 增加了拱度 c. 尾部上翘 d. a+b+c 8、桨叶某点B处发生空泡的条件是该处ξ≥σ。 9、在进行螺旋桨模型敞水试验时通常只满足进速系数相等；在空泡试验时需满足进速系数及空泡数相等。 10、关于螺旋桨各种效率问题，正确的是（ c ）。 a. 理想推进器效率ηiA可以等于1 b. ηi=ηO c .ηHηR可能大于1 d.各类效率均不可能大于1 1．根据船舶阻力产生的物理现象，对船舶阻力进行分类。 2．简述摩擦阻力的成原因及减少粘性阻力的途径。 3．简述粘压阻力的成因及减少粘压阻力的途径。 4．简述兴波阻力的成因及减少兴波阻力的途径。 5．要制作一个3米长的船模来模拟一条船长为120米，排水量为50 MN （1MN=106牛顿），设计航速为20节的船。求船模的排水量，船模在实船设计航速时的试验速度。 6．某船排水量为82.1 MN，船长为131米，湿表面积为9850平方米，设计航速为16节。现用一个船长为4.88米的船模进行试验，在相应的设计航速，测得船模总阻力为74N，试计算实船的总阻力。（在15o C，海水密度为1025.6 kg/m3，粘性系数ν=1.19×106淡水密度为999.1 kg/m3，粘性系数ν=1.14×106）7．已知某船长70米（20米长平行中体）的船在船速为14节处有一阻力峰值，其相邻的另一峰值在该峰值的（3/5）0.5倍处。求该船主峰值所在的船速。如果现将平行中体增加15米，其它保持不变，求其相应的各阻力峰值所在船速。8．某驱逐舰长122米，在其最高航速时，其艏波的波谷与尾波的波谷重合。 假定该舰的兴波长度为0.9倍舰长，求该舰的最高航速。如果保持舰的最高航速不变，要使艏波的波峰与尾波的波谷重合，其相应的舰长应是多少？ 1．根据船舶阻力产生的物理现象，对船舶阻力进行分类。 根据船舶阻力产生的物理现象，船舶阻力可分为摩擦阻力，粘压阻力和兴波阻力。2．简述摩擦阻力的成原因及减少摩擦阻力的途径。 成因： 摩擦阻力是由于水的粘性作用，使船体表面产生了摩擦力，它在船舶运动方向上的合力便是摩擦力。 减阻途径： （1）减小湿表面积：如低速船舶采用较小的?/L3（或较小的L/B）；减少不必要的附体；采用表面积小的附体。 （2）改善船体表面的粗糙度：使船体表面尽量光滑；采用无害防污油漆等。（3）边界层控制：吹喷流体，减少紊流和分离。 （4）减小粘性：在船体表面不断喷注粘性小的聚合物；在船体表面不断喷注气体减阻。 （5）仿生：弹性表面；微小沟槽表面。 （6）特种船：气垫船；水翼艇 3．简述粘压阻力的成因及减少粘压阻力的途径 成因： 粘压阻力是水的粘性作用，使船体前后部分存在压力差，产生的粘压阻力。 减阻途径： （1）船后体收缩要缓和：Lr>= 4.08*Am0.5; Lr >= 2.5*Am0.5; （2）应避免船体曲率过大。 （3）对低速肥大船，前体形状也应适当考虑，减小舭涡。 4．简述兴波阻力的成因及减少兴波阻力的途径 成因： 船舶在静止水面上运动时，将在船艏附近产生一个压力区，在船尾附近产生一个吸力区，从而在船运动方向产生压力差，阻止船舶运动的力。 1.船舶受力：1地球引力2浮力3流体动力4推进器推力 2.船舶阻力：船舶受到流体作用在船舶运动相反方向上的力 3.船舶阻力+传播推进=快速性 船舶快速性：尽可能消耗较少的主机功率以维持一定航速的能力 4.船舶性能：稳性、浮性、抗沉性、快速性、操纵性、耐波性 5.船舶阻力曲线：船舶阻力随航速变化的曲线 6.1海里/时（节）=1.852公里/时=0.5144m/s 1米/秒=3.6km/h=1.942节雷诺数：Re=u L/V 长度弗劳德数：体积弗劳德数： gL U Fr =水深弗劳德数：31.?=?g U Fr h g U Fr h .=7.船舶航态：1排水航行状态Fr<1.02过渡状态1.0 学院 专业 班级 学 姓 密封线内不要答题 密封线内不要答题 江 苏 科 技 大 学 2011－2012学年 II 学期 《船舶阻力与推进》课程试题(A)卷 参考答案与评分标准 1. 粘压阻力 由粘性引起的船体前后压力不平衡而产生的阻力。 2. 傅汝德定律 对于给定船型的兴波阻力系数仅是傅汝德数的函数，当两船的Fr 相等时，兴波阻力系数Cw 必相等。 3. 汹涛阻力 船舶在风浪中航行时所增加的阻力部分 4、推进器 把发动机发出的功率转换为推船前进的动力的专门装置和机构。 5、进速系数 螺旋桨进程与螺旋桨直径之比。 6、推进系数P.C 有效马力与机器马力之比。 二、选择与填空题（20分） 1、通常把兴波阻力和粘压阻力合并称为剩余阻力。 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。通常称为相当平板假定。 3、由于兴波干扰作用，兴波阻力系数曲线上会出现波阻峰点和波阻谷点。 4、某内河船船长L wl=60m，航速Vs=18km/h，ν=1.13902/106(m2/s),采用1957ITTC 公式计算得摩擦阻力系数等于0.0018 。 5、粗糙度补贴系数，其作用在于（c ）。 a. 增加表面粗糙度 b. 减小表面粗糙度 c. 计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响 d. 计算船体表面粗糙程度 6、螺旋桨工作时，桨叶所受的应力最大。（b ） a. 叶梢 b. 根部 c. 0.6R处 d. 0.25R处 7、MAUw型螺旋桨与其原型AU型螺旋桨相比，其不同之处在于（d ） a. 减小了导缘的高度 b. 增加了拱度 c. 尾部上翘 d. a+b+c 8、桨叶某点B处发生空泡的条件是该处ξ≥σ。 9、在进行螺旋桨模型敞水试验时通常只满足进速系数相等；在空泡试验时需满足进速系数及空泡数相等。 10、关于螺旋桨各种效率问题，正确的是（ c ）。 a. 理想推进器效率ηiA可以等于1 b. ηi=ηO c .ηHηR可能大于1 d.各类效率均不可能大于1 1.船舶的基本阻力包括的哪些阻力？（3分） 摩擦阻力，涡涡流阻力，兴波阻力 2..简单陈述基本阻力的成因和降阻措施。（6分） 摩擦阻力：成因，船体在水中运动时，由于水具有粘性是船体周围有一薄层水被船体带动遂川一起运动。由于各层水流速度大小不同，在各层水流之间必然会产生切应力作用，这种由于流体的粘性而产生的切应力沿着船舶运动方向上的合力，成为船舶摩擦阻力。 降阻措施：降低船体表面的曲度和粗糙度，减小流体粘性，减小形势速度，减小是表面面积 涡流阻力：当水流经船体时，由于水具有粘性说引起的首尾压力差而形成的阻力。 降阻措施：船尾设计成很好的流线型。 兴波阻力：船舶在静水面上行驶时由于兴起波浪而形成的阻力，为兴波阻力。 降阻措施：选择适当的船长和菱形系数。船首水线下的船体设计成球鼻型。 3.运营船舶是怎样应付汹涛阻力的？（2分） 预留储备功率 4.船舶在浅水中航行，会给航态和阻力带来什么影响？。（6分） 船舶在浅水中航行，由于水与船的相对速度增加，和船行波变化的影响，使船舶阻力增加，航行钻台改变即吹水增加以及发生首倾或是尾倾。 船舶一同样的速度在浅水中航行于在深水中航行相比较，由于在浅水中航行时船底与河堤之间间隙变小使得水流相对于船体的速度增加，使水压下降，船体下沉吃水增加，船的湿面积增加，由于流速增加使船底与河底的间隙变小，易产生涡流。一次船舶在潜水中航行时，摩擦阻力和涡流阻力都会增加。船舶在浅水航行时船行波的波形发生变化，行波范围逐渐扩大，使兴波阻力增加。 5.污底阻力的本质是增加基本阻力中的哪种阻力成分？。（2分） 摩擦阻力 6.球鼻艏的设置的目的是为了:美观？减小波阻？加强艏部强度？增加艏尖舱容？。（2分） 减小波阻球鼻兴起的波谷与船首兴起的波峰正好处于同一位置时，则两波的合成波较务球鼻时平坦，减小船舶的兴波阻力。 7.甲板上过高堆放货物给船增加的是什么阻力？。（2分） 附加阻力即空气阻力 第五章船模阻力试验 船模试验是研究船舶阻力最普遍的方法，目前关于船舶阻力方面的知识，特别是提供设计应用的优良船型资料及估算阻力的经验公式和图谱绝大多数是由船模试验结果得来的。新的理论的发展和新船的设计是否能得到预期的效果都需要由船模试验来验证。而理论分析的进一步发展，又为船型设计和船模试验提供更为丰富的内容，以及指出改进的方向。因此船模试验是进行船舶性能研究的重要组成部分。 本章先对船模试验池和船模阻力试验作一简要介绍，然后分别从设计和研究观点来讨论表达船模阻力数据的方法。 §5-1 拖曳试验依据、设备和方法 船模试验是研究船舶阻力性能的主要方法。因此需要了解船模阻力试验的依据，试验设备和具体的试验方法。 一、船模阻力试验的依据 由§1-2的阻力相似定律指出：如能使船模和实船实现全相似，即船模和实船同时满足Re 和Fr数相等，则可由船模试验结果直接获得实船的总阻力系数。§1-4中已阐述船模和实船 难以实现全相似条件。根据现实可能性，也不能实现船模和实船单一的粘性相似，即保持Re 相等，这是因为，如要使Re m= Re s，则必有： υm L m/v m= υs L s/v s 即υm= αυs v m/ v s (5-1) 式中，α为船模缩尺比。 因为船模和实船的运动粘性系数两者数值相近，如假定v m= v s，则(5-1)式为： υm= αυs(5-2) 由于船模均要比实船缩小几十倍以上，因而要求船模的速度较实船速度大几十倍，甚至达到超音速情况下进行试验，显然是不现实的。 因此船模阻力试验，对水面船舶来说，实际上就是在满足重力相似条件下(保持Fr数相等)进行的。由于是在部分相似条件下所得的船模阻力值，因此必需借助于某些假设，诸如傅汝德假定，休斯假定等才能换算得到相应的实船总阻力。 二、船模试验池 船模试验池是进行船舶性能研究和某些结构、强度试验的重要设施，因而世界各国均普遍建造了各种船模试验池。 普通的船模试验池，其主要任务是进行船舶模型的拖曳、自航及适航性等试验。水池狭而长，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。为了避免海水的腐蚀作用，试验池的水都采用淡水。 为了提高船模试验的精确性，使能对较大尺度船模进行试验，并能更广泛地进行船舶性 船舶阻力与推进 一、填空题 1. 粘性阻力通常包括 摩擦阻力和粘压阻力 2. 模试验时安装激流丝其作用在于 使船模在细金属丝以后的边界层中产生紊流 3. 螺旋桨工作时桨叶所受的应力最大处为 叶根部 4. （M ）AU 型螺旋桨是一种 等螺距螺旋桨 5. 伴流分数为，推力减额分数为，则船身效率为 6. 叶背上切面最大厚度处所产生的空泡为 泡状空泡 7. 由于兴波干扰作用兴波阻力曲线上会出现 波阻峰点和波阻谷点 8. 已知螺旋桨的直径为6米，该桨的盘面积等于 2m 9. （M ）AU 型螺旋桨叶切面形状为 机翼形切面 10. 螺旋桨在不产生推力时旋转一周所前进的距离称为 实效螺距 二、 简答题 1. 船舶阻力的两个相似定律，并分别说明与哪个阻力相关。 ①、雷诺定律，与粘性阻力有关； ②、傅汝得定律，与兴波阻力有关。 2. 计算粘性阻力的一般步骤。 ①、计算船的湿表面积； 姓名: 班级： 学号： 遵 守 考 试 纪 律 注 意 行 为 规 范 ②、计算雷诺数Re ； ③、根据光滑平板摩擦阻力系数公式算出或由相应的表中查出摩擦阻力系数f C ； ④、决定粗糙度补贴系数的数值，目前我国一般取30.410f C -?=?； ⑤、根据21/2()f f f R C C v S ρ=+?算出船的摩擦阻力； ⑥、将计算的摩擦阻力与粘压阻力相加得到粘性阻力。 3. 简述两类兴波及其主要特征。 ①、船行波：在船舶行驶过之后，留在船体后方并不断向外传播的波浪； ②、破波：被船舶兴起后很快就破碎的波浪，不以波浪的形式留在船后，主要发生在肥大型 船舶。 4. 简述：哪些伴流会对螺旋桨性能产生影响。 ①、势伴流； ②、摩擦伴流； ③、波浪伴流。 三、计算题 1. 要制作一个3米长的船模来模拟一条船长为120米，排水量为50 MN （1MN=106牛顿），设计航速为20节的船。求船模的排水量，船模在实船设计航速时的试验速度。 答： 缩尺比120/340α==； 船模排水量33/50106/400.083m s N α?=?=?=； 船模在实船设计航速时的试验速度/20 3.162m s v v kn === 2. 某螺旋桨设计直径米，转速275RPM ，进速15kn ，敞水实验桨模最高转速600RPM ，实验条件水流速度4kn ，试求该桨模直径 答： 实桨与桨模的J 相等，即：m s J J =； //Am m m As s s V n D V n D =； 桨模直径 /4275 2.7/15/6000.33m Am s s As m D V n D V n ==??=m 教研室主任签字： 第1页（共2页） 船舶阻力与推进 一、填空题 1. 粘性阻力通常包括 摩擦阻力和粘压阻力 2. 模试验时安装激流丝其作用在于 使船模在细金属丝以后的边界层中产生紊流 3. 螺旋桨工作时桨叶所受的应力最大处为 叶根部 4. （M ）AU 型螺旋桨是一种 等螺距螺旋桨 5. 伴流分数为0.18，推力减额分数为0.15，则船身效率为 1.037 6. 叶背上切面最大厚度处所产生的空泡为 泡状空泡 7. 由于兴波干扰作用兴波阻力曲线上会出现 波阻峰点和波阻谷点 8. 已知螺旋桨的直径为6米，该桨的盘面积等于 28.262m 9. （M ）AU 型螺旋桨叶切面形状为 机翼形切面 10. 螺旋桨在不产生推力时旋转一周所前进的距离称为 实效螺距 二、 简答题 1. 船舶阻力的两个相似定律，并分别说明与哪个阻力相关。 ①、雷诺定律，与粘性阻力有关； ②、傅汝得定律，与兴波阻力有关。 2. 计算粘性阻力的一般步骤。 ①、计算船的湿表面积； 姓名: 班级： 学号： 遵 守 考 试 纪 律 注 意 行 为 规 范 . '. ②、计算雷诺数Re ； ③、根据光滑平板摩擦阻力系数公式算出或由相应的表中查出摩擦阻力系数f C ； ④、决定粗糙度补贴系数的数值，目前我国一般取30.410f C -?=?； ⑤、根据21/2()f f f R C C v S ρ=+?g 算出船的摩擦阻力； ⑥、将计算的摩擦阻力与粘压阻力相加得到粘性阻力。 3. 简述两类兴波及其主要特征。 ①、船行波：在船舶行驶过之后，留在船体后方并不断向外传播的波浪； ②、破波：被船舶兴起后很快就破碎的波浪，不以波浪的形式留在船后，主要发生在肥大型 船舶。 4. 简述：哪些伴流会对螺旋桨性能产生影响。 ①、势伴流； ②、摩擦伴流； ③、波浪伴流。 三、计算题 1. 要制作一个3米长的船模来模拟一条船长为120米，排水量为50 MN （1MN=106牛顿），设计航速为20节的船。求船模的排水量，船模在实船设计航速时的试验速度。 答： 缩尺比120/340α==； 船模排水量33/50106/400.083m s N α?=?=?=； 船模在实船设计航速时的试验速度/20 3.162m s v v kn === 2. 某螺旋桨设计直径2.7米，转速275RPM ，进速15kn ，敞水实验桨模最高转速600RPM ，实验条件水流速度4kn ，试求该桨模直径 答： 实桨与桨模的J 相等，即：m s J J =； //Am m m As s s V n D V n D =； 桨模直径/4275 2.7/15/6000.33m Am s s As m D V n D V n ==??=m “xx轮”拖带“xx轮”拖航阻力计算依据：中国船级社《海上拖航指南》附录 2 海上拖航阻力估算方法： 1.海上拖航总阻力 R T可按以下经验公式计算： R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN ------被拖船的摩擦阻力，kN； 其中：R f R ------被拖船的剩余阻力，kN； B ------拖船的摩擦阻力，kN； R ft ------拖船的剩余阻力，kN； R Bt （1）被拖物的阻力按如下近似方法确定： a、摩擦阻力 R f=1.67A1V1.83×10-3（kN） b、剩余阻力 R B=0.147δA2V1.74+0.15v（kN） 船舶或水上建筑物的水下湿表面积，㎡； 式中：A 1 V 拖航速度，m/s （1 节=0.514m/s）； δ方型系数 0.8 A2浸水部分的船中横剖面积，㎡（舯剖面系数×船宽×吃水）； 如无详细资料，可按如下方法求得： 其中：湿表面积A 1 正常船舶：A = L（1.7d+δB）m2 1 =0.92L（B+1.81d）m2运输驳船、首尾有线形变化的箱型船：A 1 =L（B+2d）m2没有任何载重线型变化的箱型船及水上结构：A 1 式中：L,B,d 分别为船长、船宽、拖航吃水，m； δ=方型系数 0.8 （2）拖船阻力R ft和R Bt可使用拖船的设计资料，如无资料也可按上述（1）的近似计算公式计算。 R f= R B= R ft= R Bt= R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN= T 2.对于受风面积庞大的钻井平台或其他水上建筑，其拖航阻力尚应按下式计算，与R T取较大值： ∑R=0.7（R f+R B）+ R a + 1.15(R ft+R Bt) KN 式中：R f，R B，R ft，R Bt同上述计算 R a空气阻力，按下式计算： R a=0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KN 其中：ρ空气密度，按1.22kg/m3计算； V w风速，取20.6m/s A i受风面积，按顶风计算； Cs 受风面积A i的形状系数，取1.0 1.受风数据 受风面数据如下： 总宽： m 总高： m 2.空气阻力 Ra =0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KN Ra= KN 总拖航阻力： 一、单项选择题（每小题1分） 1. 粘性阻力通常包括（ ）A ．摩擦阻力和粘压阻力 2. 附加阻力包括（ ）B ．空气 阻力、附体阻力和汹涛3. 模试验时安装激流丝，其作用在于（ C ．消除船模首部层流影 响 4. 在进行螺旋桨模型敞水试验时通常只满足进速系数相等；在空泡试验时需满足（ ） C ．σ、J 相等 5. 螺旋桨工作时，桨叶所受的应力最大处为（ ） B ．根部 6. MAUw 型 螺旋桨与其原型AU 型螺旋桨相比，其不同之处在于（ ） D ．以上答案都正确 7. 桨叶某点B 处发生空泡的条件是该处（ ）A ．ξ≥ σ 8. 浅水情况下，在（ ）附 近，横波与散波叠加形成孤独波，阻力急增。 B ．临界区域 9. 对于理想推进器，诱导速 度愈大，则（ ）A ．推力愈大 10. 关于螺旋桨各种效率问题，正确的是（ C ．ηH ηR 可能大于1 11. 船模阻力试验前要安装人工激流装置，一般用1=φmm 细金属丝缚在船 模上，使其在细金属丝以后的边界层中产生紊流，该金属丝应装在船模的（ ）。 A ．9.5站 12. 兴波干扰为（ ）和（ ）之间的干扰。A ．首横波 尾横波 13. 以下关于降低粘压阻力的船型要求说法，错误的是（ ）D ．避免船体曲率变化过小 14. （M ）AU 型螺旋桨是一种（ ）B ．等螺距螺旋桨 15. 伴流按产生原因来分类，由于 船身周围的流线运动而产生的是（ ）A ．势伴流 16. 某船的船后平均伴流分数为0.18， 推力减额分数为0.15，则该船的船身效率为（ ）D ．1.0417. 破波阻力产生的条件是（ ） C ．必须存在自由表面 18. 螺旋桨模型的敞水试验中，理论上要求桨模与实桨之间满足的 条件为（ ）D ．雷诺数和进速系数均相等19. 在?一定时，排水量长度系数3 )01L .0(?增大，将使总阻力（ ） D ．不定20. 叶背上切面最大厚度处所产生的空泡为（ B ．泡状 空泡 21. 粘性阻力通常包含（ ）B ．摩擦阻力和粘压阻力22. 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。通常称为（ D ．平板假定 23. 由于兴波干扰作用，兴波阻力曲线上会出现（ B ．波阻谷点和波阻峰点 24. 某内河船船长L wl =60m ，航速Vs=18km/h ，ν=1.13902/106(m 2/s),采用 1957ITTC 公式计 算得摩擦阻力系数等于（ A ．2.634×108 25. 粗糙度补贴系数，其作用在于（ ） C ．计及表面粗糙度对摩擦阻力的影响 26. 某固定螺距螺旋桨经强度规范校核得： t 0.25R =180mm; t 0.6R =90mm;如果t 1.0R =18mm;桨叶厚度采用线性分布方式,那么0.5R 处桨叶厚 度取（ ） B ．126mm 27. 某船采用AU 型4叶螺旋桨,毂径比等于0.178,试问:螺旋桨 的螺距修正值是（ ）B ．小于零 28. 已知螺旋桨的直径为6米，该桨的盘面积等于（ ） C ．28.274m 2 29. 一般来说，螺旋桨的直径( )，转速( )则效率越高 D ．大、低 二、判断改错题（每小题2分，共20分） 1. 当两条形似船雷诺数相等时，粘性阻力系数必相等。 （ √ ） 2. 方形系数增加，船舶总阻力增加 （ √ ） 船舶阻力总结 ——By Mr.Torpedo 说明：1、本资料仅供20120114班内部分享。 2、题目纯属个人编写，与考试形式关系不大，仅仿照老师上课所述考试内容，将书上的重要知识点 加以总结，仅供参考。 第一章绪论 1、简述船舶阻力的概念。 2、什么是船舶快速性？船舶具有良好快速性应满足什么条件？ 3、什么是船舶阻力曲线？什么是有效功率曲线？分别如何表示阻力性能？ 4、船舶阻力研究中常用的速度单位有哪些？他们之间换算关系如何？ 5、船舶阻力中常用的相似准数有哪些？ 6、船舶的航态如何划分？ 7、排水型船舶的航态如何划分？ 8、船舶阻力有哪些研究方法？ 9、船舶阻力中的坐标系如何选取？ 10、船舶阻力的成分如何划分？ 11、船体阻力的成分如何划分？ 第二章粘性阻力 1、什么是粘性阻力？它包括哪两部分成分？ 2、简述粘性阻力的成因（力学观点、能量观点） 3、相当平板理论的内容 4、1957年国际船模试验池实船—船模换算公式的表达式？ 5、简述船体表面弯曲对摩擦阻力的影响 6、什么是形状效应？在阻力计算中如何计入形状效应的影响？ 7、船体表面粗糙度包括哪两方面内容？如何修正？ 8、船体湿表面积如何计算？ 9、简述污底的形成、影响及其防治方法。 10、如何减小船体的摩擦阻力？ 11、粘压阻力的影响因素有哪些？设计中如何避免？ 12、螺旋桨对粘压阻力有何影响？ 第三章船舶兴波兴波阻力 1、船舶在水面航行如何兴起波浪？ 2、兴波阻力的成因？ 3、船舶兴波包括哪两部分？各有什么特点？ 4、兴波阻力的成分？ 5、写出与x轴夹角为 的基元波波数的表达式。 6、船行波的范围？ 7、深水域和浅水域的压力点兴波范围有何特点？ 8、什么是兴波长度？如何用兴波长度衡量兴波干扰？ 9、什么是兴波干扰？何为有利干扰、不利干扰？ 10、简述○P理论的内容。 11、薄船理论有哪些基本假定？写出流场速度势的表达式、基本方程和边界条件。 12、Michell积分反映了船型对兴波阻力的哪些影响？ 13、减小兴波阻力有哪些方法？ 14、破波阻力出现时，波浪运动分哪几个发展阶段？ 15、波浪破碎方式？ 16、破波阻力的特性有哪些？ 第四章船舶阻力的确定方法 1、确定船舶阻力的方法有哪些？ 2、写出二因次换算法的假设和计算方法。 3、Froude观点的缺点有哪些？其不合理之处为何未给试验结果带来太大差别？ 4、写出三因次换算法计算船舶阻力的方法步骤 5、如何确定形状因子？ 6、低速船模试验的确定有哪些？ 7、如何利用普鲁哈斯卡方法获得形状因子？ 8、能量观点确定阻力时，阻力成分如何划分？ 9、什么是波型分析法？波型测量法有哪几种？ 10、简述不同阻力划分方法的阻力成分。 11、船体阻力粘流计算方法有哪些？ 12、雷诺平均法（RANS）计算船舶阻力时的关键问题有哪些？ 第五章附加阻力 1、附加阻力的主要成分有哪些？ 2、附体阻力的成分有哪些？ 3、确定附体阻力的方法有哪些？ 4、什么是附体系数？什么是附体阻力百分数？ 5、模型试验法确定附体阻力的方法和基本思路？ 6、附体设计的注意事项？ 7、什么是空气阻力？如何用公式表示？ 8、确定空气阻力系数的常用试验方法有哪些？简述试验的步骤 9、写出包括附体阻力和空气阻力的实船的有效功率的公式，并说明各项的含义。 10、简要说明风向对阻力的影响。 11、波浪中阻力增值产生的原因？ 12、影响波浪增阻的因素有哪些？ 13、波浪中航行时阻力增大会出现哪两种情况？ 14、什么是速度损失？什么是储备功率？船舶阻力复习及答案
阻力估算及Cp法
船舶阻力与推进课程设计
船舶用锚的计算和船舶阻力计算
船舶阻力复习题及部分解析
船舶用锚地计算和船舶阻力计算
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