敞水动力仪扭-推干扰特性研究【文献综述】

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1、毕业设计文献综述船舶与海洋工程敞水动力仪扭-推干扰特性研究一、引言快速性是船舶诸性能中（如浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性）的重要性能之一。快速性的优劣，对民用船舶来说将在一定程度上影响船舶的使用性和经济性，对军用舰艇而言，快速性与提高舰艇的作战性能密切相关[1]。研究快速性的方法有：理论研究方法、试验方法和数值模拟。试验方法中螺旋桨的试验占有较大比重，船用螺旋桨是一种常规船舶推进器，对其性能的研究几百年来多集中在水池实验的基础之上，但同时对螺旋桨性能的理论研究也从未间断过[2]。螺旋桨动力仪是船模水池试验中基本仪器之一，在拖曳水池或空泡水筒中用动力仪来测量与实船螺旋

2、桨几何相似的模型螺旋桨在不同进速系数时产生的推力和扭矩，其目的是要得到浆模的无因次水动力特征曲线，从而按照流体力学相似理论准确预报出实桨的水动力特征，最终决定船舶推进主机的功率、螺旋桨的转速及船舶所能达到的航速，即决定船舶的快速性，这一工作称为实船快速性预报，具有重要的意义。二、本课题研究的背景及意义应用模型试验来研究船舶快速性的优点在于，它不仅简单、经济，而且可以为造船工程提供定量数据。实际上进行船舶设计时，即使在初步设计阶段，也可能要做模型试验，进行方案比较，特别是一些较为重要的船舶几乎没有不进行船模试验就建造的[4]。模型试验在船舶设计中得到广泛应用。但是船模试验也有局限

3、性，诸如模型螺旋桨与实船螺旋桨情况不能完全实现水动力相似等问题，特别是动力仪及其数据采集系统的准确性都将影响到快速性预报的准确性[3]。为了使动力仪有较高的精确度，一般在实验前对动力仪进行标定工作，简单说就是用系列变化砝码重量的办法测出动力仪的推动或扭矩的对应输出值，测算出动力仪的线性特征和推扭力比例常数，并判断动力仪及其数据采集系统是否处于正常的稳定工作状态。这是动力仪鉴定验收和每次进行浆模实验前必须进行的工作环节，根据每次静态标定测量推力、扭力比例常数进行实验结果的计算和处理，以保证测量结果的可靠性和精度。对工程试验进行精度研究，不仅可以有效地提高效益、降低风险,还能根据不

4、确定度分量的大小，在以后的试验中采取可行的措施，如校准测量仪器并使用证书上给出的校准修正值、对知道的任何（其它）误差做修正、选择最好的测量仪器等，以及养成良好的测量习惯来降低试验的总不确定度，提高试验本身的质量[4]。任何一个测量结果，恒都是被测量的一个估计值，都不可避免地具有不确定度。为了避免因测量方法和测量条件的不同对测量结果引起争议，对重要数据的测量制订相应的检测规程，对测量结果进行测量不确定度的评定，可以有效地提高效益并降低风险。目前在工程试验领域，已开始进行不确定度评定的推广。工业界的试验分门别类，过程复，不确定度来源众多，评定方法纷繁复杂，而当今有关工程试验不确定度

5、评定的资料较少，工程试验人员在进行不确定度评定时往往感到无从下手。动力仪的标定是检测动力仪的工作状态和决定动力仪测试精度的基本环节。以往标定时推力和扭矩是分别标定的，这样做虽然工作程序简单，标定精度高，但是实际意义不大，因为动力仪在正常工作状况下，会同时测量螺旋桨模型在不同进速系数时产生的推力和扭矩，这时动力仪的推力传感器和扭矩传感器是同时工作的。所以，要得到较为准确的标定效果，推力和扭矩必须同时标定，并且研究他们的耦合情况，从而得出相应的解决方法[5]。本次研究对象为CH-D5型无摩擦应变式螺旋桨动力仪，无摩擦应变式动力仪的测量电路由推力、扭矩二分力弹性元件上的应变桥（全桥）

6、、应变桥电源（直流5伏）、集流环（滑环）、直流放大器及计算机数据采集系统等组成。该动力仪此前尚未开展过扭-推干扰特性研究，因此，基于本实验室开展此项研究，对日后该水池船舶快速性预报数据精度的提高，对地方船舶工业的发展，都将有很大的意义。三、国内外研究发展世界上第一座拖曳式船模试验水池是由傅汝德(W.Froude)为英国海军部于1871年建造的。1900年泰勒(D.WTaylor)为美国海军建立了第一座自行式拖曳水池。19世纪末，全世界仅有5座船模试验水池，到了20世纪中叶则达到了100座[6]。我国在解放以前还没有船模试验水池，解放以后陆续建造了十几座，目前正在使用的船模试验水

7、池中最大的是中国船舶科学研究中心(CSSRC)的船模拖曳试验水池，该水池长474米，宽14米，水深7米。这些水池为我国的造船科学发展做出了巨大贡献。经资料查证，无国外研究院所进行过敞水动力仪扭-推干扰特性研究。国内各水池：中船重工第702所减压拖曳水池，上海交通大学拖曳水池，哈尔滨工程大学拖曳水池，江苏科技大学拖曳水池等。尚未开展敞水动力仪扭-推干扰特性研究。四、本论文主要的工作（1）做好标定点的布置，利用相关软件的计算功能，确定标定点的扭矩值或者推力值。（2）选定标准砝码，将修正后的数据与