船舶设计原理-性能预报.

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船舶综合性能预报系统

船舶综合性能预报系统
p e it n meh d a d d n mi aa a e o y rd n mistssfr e c le ts is h v e o r dci to n y a c d tb s fh do y a c et x eln hp a e be n c mbie o o n d, s i e e pig a d hp s a k e n n ma e v rn nue g i
T eD vlp n fS i efr n eP e it nS s m ( P S h e e me to hpP roma c rdci yt o o e SP )
C HEN h n y n’ C a g- u

DO u -in , C E X apn , 删 NG G oxa g H N i-ig’
Ab ta t sr c :Strigfo te mak t e n o h pe cin f s i p e a tn rm h re d ma d fr te rdito o hp s e d, s a e pig p rom a c n ma e v rn ro a e, te e k e n ef r n e a d n u e g p f r nc i e m h
船 舶 综 合 性 能 预 报 系统
陈 昌运 董 国祥 陈 霞萍 金 强 马 向 能 , , , ,
( . 海船舶 运输 科 学研 究所运 输事 业部 , 海 2 0 3 ; . 1上 上 0 15 2 中国船 舶 工业 集 团公 司第 78研 究 所 , 0
上 海 20 1 ;3 中 国 船 舶 重 工 集 团 第 72研 究 所 , 锡 2 4 8 ) 00 1 . 0 无 102
2. a n sg & Re e rh Isi t fCh n M r e De in i s ac n t u e o i a,S a g a 0 01 t h n h i2 0 C i a; 1, h n

某集装箱船推进性能的数值预报

某集装箱船推进性能的数值预报

√ 。
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2 自航 因子 计 算模 型 的分 析
运用数 值 自航 船 模 对 实 船 推 进 性 能 进 行 预
收 稿 日期 : 0 l0 - 0 2 1 一 42

鹰 ( 9 8 : , 授 , 士生 导 师 , 要 研究 领 域 为 事 船 舶 流体 力 学 1 5 一) 男 教 博 主
上 海 交 通 大 学 船舶 与海 洋 工 程 国 家 重点 实 验 室 基 金 项 目资 助 ( 准 号 : 0 0 0 3 批 2 11 0 )
第 4期

鹰 , : 集 装 箱 船 推 进 性 能 的数 值 预 报 等 某
・ 7 ・ 6 1
报 , 先要 开展 自航船 模 的 流场计 算 . 首 完整 的 自航 船 模流 场是 一个 包含 船体 和 螺旋 桨 的粘性 兴 波流
场 , 果 要直 接 运 用 R 如 ANS 方 法 进 行 求 解 , 要 需
对 于 给 定 的航 速 , ( ) 数 值 自航 船 模 的 粘 式 8中
性 阻力 R 和 螺 旋 桨 推力 丁 m都 是 只与 螺 旋 桨 转 数 相关 的函数 ; 由于螺旋 桨 的工况 对兴 波阻 力
的 影 响 甚 小 , 以 可 认 为 R 随 螺 旋 桨 转 数 的 变 所 一
由于雷诺 数 相似 条 件 无法 满 足 , 以一 般 只 所
要求船 模及桨 模 的雷诺数 大于临 界雷诺 数 即可. 根 据式 ( ) ( ) ( ) 可得 到 数 值 白航 船模 1 、2 和 3 , 计 算 的基 本输 入条件 为
V 一 V/ 。√
:= =
桨综 合流 场计算 模 型 , 对实 船 自航点 及 自航 因 并

《船舶性能计算》课程标准

《船舶性能计算》课程标准

《船舶性能计算》课程标准课程名称:船舶性能计算适用专业:船舶工程技术1.课程的性质《船舶性能计算》是船舶工程技术专业的一门专业核心课程,是学生学习船舶航海性能的专业课程。

该课程功能与教学目标是使学生对船舶航海性能有深的认识与理解,使学生具备从事船舶设计和制造过程中有关船舶航海性能的分析与计算等方面的专业技能,它要以《船体识图与制图》为基础,也是进一步学习《船体生产设计》、《船体总体设计》和《船体强度与结构设计》等课程的基础。

2.课程的设计思路本课程以“船舶工程技术专业工作任务与职业能力分析表”中的“船舶性能计算基本能力”、“按规范校核船舶设计图纸能力”等工作项目设置的,其总体设计思路是以学生就业所涉及到的船舶航海性能分析与计算等实际工作过程为导向,以船舶浮性、稳性、抗沉性、快速性、操纵性和耐波性等的专业知识学习领域工作任务为课程主线,以造船生产设计的工作过程所需要的岗位职业能力为依据,根据学生的知识与技能特点,采用船舶航海性能分析与计算典型案例的方式来展现教学内容,通过学习领域、知识点、技能点的典型案例分析与讲解等工作项目和实例教学法来组织教学。

教学过程中,通过校企合作、校内综合训练基地建设等多种途径,充分开发学习资源,给学生提供丰富的实践机会。

教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式,通过理论与实践相结合,重点评价学生的职业能力。

该课程为专业考试课,总学时为78(其中讲练48学时,综合训练1周30学时),学分为4,安排在船舶工程技术专业学生第2学期实施教学。

以贴近实际工作任务及工作过程为依据开发设计教学、训练项目,确定如下学习情境:3.课程的目标通过实际任务引领型的工作项目活动,使船舶工程技术专业的学生了解船体近似计算方法(梯形法),掌握解船舶浮性、初稳性、稳性曲线的基本概念和基本原理及其计算分析方法,掌握抗沉性计算和分析的基本原理及方法,掌握船舶阻力的成因和分类及基本计算分析方法,掌握船舶推进器基本理论和螺旋桨的水动力性能,掌握船舶操纵性和耐波性的基本概念等知识和技能,培养学生具备船舶性能分析与计算的实际工作技能;使学生能检索与阅读船舶性能方面的相关资料,具备船舶航海性能预报的能力;通过工作项目活动培养学生重视船舶性能在船舶设计和建造过程中的地位和重要性,提高学生的团队工作能力和耐心细致的工作作风,为学生未来从事船舶设计和建造打下能力基础。

第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进

第六章船模自航试验及实船性能预估船舶阻力与推进

第六章 船模自航试验及实船性能预估为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素,如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数,应进行三种试验:船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。

船模自航试验是分析研究各种推进效率成分的重要手段。

对于给定的船舶来说,通过自航试验应解决两个问题:① 预估实船性能,即给出主机马力、转速和船速之间的关系,从而给出实船的预估航速,验证设计的船舶是否满足任务书中所要求的航速。

② 判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。

如果配合不佳,则需考虑重新设计螺旋桨。

此外,根据实船试航结果与相应的船模自航试验数据,可以进行船模及实船的相关分析,积累资料以便改进换算办法,使船模试验预报实船的性能更正确可靠。

§ 6-1 自航试验的相似条件及摩擦阻力修正值一、相似定律在船模阻力试验时,我们只满足了傅氏数相同的条件,对于船模的雷诺数只要求超过临界数值。

因此,mm ss g g L V L V =上式中,下标带m 者表示模型数值,带s 者表示实船数值(以下相同)。

在螺旋桨敞水试验时,只满足进速系数相同的条件,对于螺旋桨模型的雷诺数也只要求超过临界数值,因此,mm Am s s As D n VD n V = 在进行船模的自航试验时,两者都要求满足,根据几何相似,有:λD DL L ==ms m s 则满足傅氏数相等时有: λV V /s m = (6-1)满足进速系数相等时有:λn V n V mAms As = 由于 ()s s As 1V ωV -=,()m m Am 1V ωV -= 故()()λn Vωn Vωmmmsss11-=-或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=s ms m 11ωω λn n 假定伴流无尺度作用,则m s ωω=,因此,可得:λn n s m = (6-2)(6-1)及(6-2)两式是船模自航试验应满足相似定律的条件,由于船后螺旋桨满足了进速系数相等的条件,因此在不考虑尺度作用的情况下,螺旋桨实桨及其模型在推力、转矩及收到马力方面存在下列关系:⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===5.3ms Dm Ds 4ms m s 3ms ms λρρP P λρρQ Q λρρT T (6-3)(6-3)式只对螺旋桨说来是正确的,但自航试验是把螺旋桨与船体联系起来统盘考虑的。

船舶性能试验技术报告

船舶性能试验技术报告

螺旋桨敞水试验
1.试验目的
(1)对于某一具体的螺旋桨,通过模型试验可以确定实际螺旋桨的水动力性能。 (2)通过多方案的试验研究,可以分析螺旋桨的各种几何要素对水动力性能的影 响。 (3)检验理论设计的正确性,不断完善理论设计的方法。 (4)通过对螺旋桨模型的系列试验,可以绘制成专用图谱,供设计螺旋桨使用。 现时广泛使用的楚思德 B 系列图谱和 MAU 系列图谱等都是螺旋桨模型系列敞水试 验的结果。
Ctm/Cfm=(1+k)+yFrn/Cfm (1+k)、A 及 n 等数值均由最小二乘法确定,指数 n 的范围为 2.0~6.0。 船的总阻力可以写为: Rt R f Re Rw
3. 试验设备和仪器 水池及控制系统、电机及调速仪、压力传感器、拉压传感器、多分力 天平、自航仪(推扭传感器)等。
图 2.1 六分力天平实物图
图 2.2 数据采集窗口
3. 试验船模
试验船模如图 3.1 所示,采用较为简单的箱型船体,其总长为 1350mm, 型宽为 240mm,型深为 240mm,最大吃水为 120mm,排水量为 10kg。
图 3.1 试验船模实物图
4. 试验过程与结果
为保证试验结果的可信性,选取多组位移 A 和频率 f 进行试验,如表 4.1 所示,试验如图 4.1 所示。数据采集软件测得的数据如表 4.2~4.7 所示。将 每组实验结果与相应的加速度绘制成如图 1.1 所示图像,即可求出相应的附 连水质量。
拖曳水池拖车
7. 试验步骤及数据记录
实验准备 • 制作船模,缩尺比依据水池长度、拖车 高速度以及实船尺度和航速确定 • 安装人工激流装置 • 称重,准确称量船模重量和压载重量,达到按船模缩尺比要求的实船相应排

基于CFD模拟的水面船功率性能预报研究

基于CFD模拟的水面船功率性能预报研究
5 4卷
第1 期( 总第 2 0 4期 )

国 . 5 4 No . 1( S e i r a l N o . 2 0 4 )
Ma r . 2 0 1 3
2 0 1 3年 3 月
S H I P B U I L DI NG O F C HI NA
文章编号 :1 0 0 0 - 4 8 8 2( 2 0 1 3 )0 1 - 0 0 0 1 - 1 1
的C F D模拟虽 已取得成功,但因其为船、桨、舵相互干扰的复杂流动问题,对于 自航船模的阻力和船 后螺旋桨 的推力、扭矩的预报 ,就 目前国际总体水平而言 ,其精度 尚难达到工程实用的要求【 I j 。因此, 基于 C F D模拟的实船功率性能预报 ,其难点主要在 自航模拟 中,包括船 、桨相互干扰条件下的船模阻
可以通过船模阻力、螺旋桨模型敞水和船模 自航等物理模型试验来预报实船功率性能或航速 ; 相应地,
收稿 日期 :2 0 1 2 . 0 4 . 1 8 ;修 改 稿收稿 日期 :2 0 1 3 . 0 3 — 0 7





学 术论 文
也可 以通过对应的虚拟试验 即 C F D模拟预报实船功率性能或航速 ,这就是本文研究工作的 目的。 比拟物理模型试验,基于 C F D模拟的实船功率性能预报,也要开展船模阻力、螺旋桨模型敞水和
要 的作用 。这 种方 法对 资源 的消耗 和依赖 较 少 ,周期 也相 对较 短 ,可 以高效 地 响应用 户 的设计要 求 。 由于 虚拟 试验 技术 的优 势和 巨大潜 力 ,国 际船 舶 水动 力学 界对 其十 分关 注 。2 0 0 4年 ,欧盟 启动 了 虚拟 试验 水池 计划 VI R T UE( T h e V i r t u a l T a n k Ut i l i t y i n E u r o p e ) , 首次 提 出 了全 面 的船 舶 水动 力性 能虚拟 试 验 策略 架构 ,具 有很 强 的学科 指 南意义 。 近年 来 ,中国船 舶科 学研 究 中心等 国内研 究机 构 ,也 开展 了大 量 的船 舶 水动 力 C F D研 究 工作 ,取 得 了较 为丰硕 的成果 ,与物 理模 型试 验 形成 良性 的互 补 、互 动 ,在 船舶 水 动力 性 能设计 、评 估和 优化

多用途货船的操纵性预报计算

多用途货船的操纵性预报计算

多用途货船的操纵性预报计算多用途货船是一种具有多种装载能力和灵活性的船舶,广泛应用于全球贸易和物流运输中。

在多用途货船的设计和运营过程中,操纵性预报计算显得尤为重要。

本文将探讨多用途货船的操纵性预报计算方法,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

随着全球贸易和物流业的快速发展,多用途货船在运输行业中的地位日益提升。

为了提高运输效率和降低成本,许多航运公司开始投入更多资源进行多用途货船的研发和升级。

在此背景下,对多用途货船操纵性预报计算的研究也成为了一个关键的课题。

多用途货船的操纵性预报计算主要包括以下几个步骤:船舶操纵性因素分析:首先需要确定影响船舶操纵性的因素,如船舶尺寸、船速、航向等。

通过对这些因素的分析,可以初步了解船舶的操纵性能。

船舶运动方程组的建立:结合船舶操纵性因素,建立船舶运动方程组。

该方程组可以描述船舶在各种环境条件下的运动行为,为后续的预报计算提供基础。

数字滤波算法:由于船舶在实际运营中会受到各种扰动因素的影响,因此需要对船舶运动方程组进行滤波处理,以减小扰动对预报结果的影响。

数字滤波算法可以采用卡尔曼滤波或其他的数值滤波方法。

为了验证上述计算方法的性能和准确性,我们进行了一系列实验。

实验中采用了实际航行数据和模拟数据进行对比分析。

结果表明,该计算方法能够较为准确地预报多用途货船的操纵性能,并且对不同航道和环境条件具有较好的适应性。

本文探讨了多用途货船的操纵性预报计算方法,通过对其计算过程和实验结果的分析,可以得出以下多用途货船的操纵性预报计算对于提高船舶运输效率和降低运营成本具有重要意义。

通过分析船舶操纵性因素、建立船舶运动方程组以及采用数字滤波算法,可以较为准确地预报多用途货船的操纵性能。

实验结果表明,该计算方法在实际航行和模拟环境中均具有较好的适应性和准确性,可以为多用途货船的操纵性能评估和航行安全提供有效的支持。

展望未来,多用途货船的操纵性预报计算研究仍有广阔的发展空间。

船舶设计流程

船舶设计流程

船舶设计流程船舶设计是一个复杂而又精密的工程,需要经过一系列的流程才能完成一艘完美的船舶。

在船舶设计的流程中,首先需要进行初步设计,这一阶段是整个设计流程的起点。

在初步设计阶段,设计师需要根据客户的需求和航行条件,确定船舶的基本参数,包括船舶的尺寸、排水量、航速等。

此外,还需要进行初步的结构设计和性能预估,以确保船舶的安全性和性能符合设计要求。

接下来是船舶的总体设计阶段,这一阶段是对初步设计的进一步完善和细化。

在总体设计阶段,设计师需要完成船舶的外形设计、船体结构设计、船舶系统集成等工作。

同时,还需要进行性能预报和计算,以验证船舶设计的合理性和可行性。

总体设计阶段的完成,标志着船舶设计的基本框架已经确立,为后续的详细设计和建造奠定了基础。

详细设计是船舶设计流程中的一个重要环节,也是设计工作中最为细致和复杂的阶段。

在详细设计阶段,设计师需要完成船舶的各个部件和系统的设计,包括船体结构、动力系统、电气系统、舾装等。

同时,还需要进行各种性能计算和验证,确保船舶在设计要求下的各项性能指标均能得到满足。

此外,还需要进行材料选型和工艺设计,以确保船舶的建造和使用符合相关标准和规范。

最后是建造阶段,这一阶段是船舶设计流程中的最后一个环节。

在船舶建造阶段,设计师需要与造船厂紧密合作,监督船舶的建造过程,确保船舶按照设计要求和标准进行建造。

同时,还需要进行船舶的试航和调试工作,以验证船舶的性能和安全性。

船舶建造完成后,还需要进行相关的验收和认证工作,确保船舶的质量和性能符合相关要求。

总的来说,船舶设计流程是一个复杂而又严谨的工程,需要设计师在设计的各个阶段都能够充分考虑船舶的各项要求和性能指标,确保船舶的设计能够满足客户的需求和航行条件。

只有在每个环节都严格把关和精益求精,才能够设计出一艘完美的船舶,为航行安全和船舶性能提供保障。

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§4-2稳性
2.大倾角稳性 大倾角稳性是指船在外力作用(如较大的风和浪作用)下,横倾角 超过10~15度时的稳性,它涉及到船在航行中能抗多大风浪或横倾 力矩而不倾覆。 2.1规范主要内容 规范以大倾角稳佳作为船舶稳性的基本衡准.并依船舶的使用 任务待点对最小初稳性和需要核算的使用情况作了规定。 2.2核算步骤 (1)根据排水量从稳性横截曲线中找出各倾角处对假定重心的复原力 臂,修正重心高度的差别后就可其出实际复原力臂。绘出静稳性曲 线,检验静稳性曲线各要累是否符合要求。绘制动稳性曲线。 (2) 计算自摇周期,进而计算出横摇角。 (3)用作图法找出最小倾覆力臂或最小倾覆力矩。 (4)由总布置图的侧视图计算受风面积人及其形心距水面高度。 (5)由Z及船的航区查出计算风压。 (6)计算风压倾侧力臂或风压倾侧力矩。 (7)计算稳性衡准数是否大于1.0。
§4-2稳性
1.初稳性及其估算 1.1衡准方法及其实用数据 衡准一艘船的初稳性好坏的指标是 GM 值。我国《海 船稳性规范》对各类船舶的 GM 值提出了要求。规范对 各种船舶的最低初稳性值都有规定。 初稳性上限值是从横摇缓和性上考虑的,设计时,在 保证初稳性下限的前提下,应力求使船的横摇缓和些。 (1)干货船 这类船在满载到港时稳住最差,对于船宽> 12m的船舶,如果取满载出港时的 GM/B为0.04~0.05, 一般即可保证满载到港时仍有必要的初稳性值(GM在 0.25m以上),对于中小型船舶,则GM/B需取更大的的 值,如0.05—0.07。 (2)客船及客货船 通常 GM / B 在0.045~0.055范围;对于 小型客船满载出港时的值应取得更大。 (3)油船 布格氏认为,修正自由液面影响后大于 0.1 / L 即可。
§4-1快 速 性
1.2经验公式 经验公式,是针对某类型船舶的统计资料,分析归 纳出来的,如适用于油船及散货船的瓦持生近似估算公 式。 1.3阻力及推进系数估算方法 (1)阻力估算横剖面为U型,适用于单桨运输船。 SSPA系列: 其横剖面型线为偏V型及中U型,适用于中保 速单桨运输船。 NPL系列: 英国国家物理研究所提供的高速排水型艇的系 列资料。 长江客货船系列: 上海船舶运输科研所提供的长江客货船 裸体有效功率估算资料.
§4-1快 速 性
(2)推进系数估算 PC=ηOη HηR η GηS 1.4回归公式法 埃及学者萨比脱应用回归分析方法,给出系列60阻力试 验数据的回归方程。 2.设计中保证快速性的措施 (1)选取合适的尺度、系数; (2)选用合适的、优秀的节能船型及节能推进装置; (3)对于高速小艇,应尽量减小排水量; (4)采用低转速、大直径的螺旋桨,以获得较高的敞水效率; (5)减小附体阻力,其他附体应与船体有良好的水动力配合; (6)减小迎面受风面积,以减小空气阻力。
§4-3分舱及破舱稳性
船舶分舱及破舱稳性是船舶在一舱或数舱进水后,仍能保持一 定浮性和稳住的能力. 1.有关的名词定义 (1)客船 载客超过12人的船舶。 (2)分舱载重线 用以决定船舶分舱的水线。 (3)最探分舱载重线 相应于适用的分舱要求所允许的最大吃水的水线。 (4)舱壁甲板 横向水密舱壁所达到的最高一层甲板。 (5)安全限界线 在船侧由舱壁甲板上表面以下至少76mm处所绘的线。 (6)某一处所的渗透率 短处所能被水浸占的百分比。当该处所伸展至 限界线以上时,该处所体积仅量至限界线的高度。 (7)风雨密 在任何风浪情况下,水不应运入船舱内。 2.分舱检验 (1)可浸长度计算(2)许可舱长(3)分舱检验 3.破舱稳性 根据总布置图和各种载况稳性的计算结果,分析并挑选稳性最 差的载况作为核算载况.假定有多种对稳性和横倾最不利的破损情 况.则按船舶静力学中的方法进行计算。
§4-4耐波性
船舶耐波性是指船舶在风浪中遭受外力扰动而产生各种摇摆运 动,以及砰击、上浪、失速、飞车等时.仍能维持一定航速在水面 上安全航行的性能。 1.横摇 1.1横摇的影响因素 (1)初稳性(2)船舶主要要素和船体形状(3)其他因素 1.2设计衡准 (1)为使救生艇和工作随在风浪情况下能顺利下放到水面,通常要求 横格幅值不超过15度 (2)从对船上人员的身体运动能力的影响来看、横格幅值不应超过10 度,相应的横摇周期应大于5~6s。 (3)为保证拖网渔船的正常工作,横摇幅值应不超过10度。 (4)为保证直升飞机安全起飞祁降落,应使横摇幅值小于3度。 1.3设计时要考虑的因素 通常采用的最主要措施是控制GM值,加装舭龙骨、适当加大舭 部升高及竖向菱形系数等;只有对耐波性有持殊要求的船,才装设 专门的减格装置。
船 舶 设 计 原 理(Ch4)
第四章 船舶性能预报
§4-1 快速性 §4-2 稳性
§4-3 分舱及破舱稳性
§4-4 耐波性 §4-5 船舶最小干舷
§4-6 操纵性
§4-1快 速 性
1.快速性的初步估算 1.1海军系数法 当选用的母型船的主尺度比、船型系数、设 计排水量及相对速度等与设计船比较接近时、可 用母型船的海军系数c预估新船的主机功率或航 速。 海军系数c是一艘船的阻力与推进性能的综 合反映,如果新船与母型船在阻力或推进方面有 较大差别时,应对c值进行修正。
§4-2稳性
(4)拖船 国内这类船的GM/B在0.12~0.13范围。 (5)军舰GM/B GM 大体在0.06~0.10的范围。 1.2初稳性估算及影响因素分析 由船舶静力学知,初稳性高可由初稳性方程计算。 影响因素: (1)型宽及 B/T (2)水线面系数CW (3)型深D 1.3初稳性值的核算 在设计深入开展,完成型线图、总布置图、结构图等及技术文 件后,要核算船具有的初稳性精确值.往往是与核算浮态一起进行 的。根据规范对基本核算载况的规定,按设计船的使用特点,选取 核算载况。然后进行各载况的排水量与重心位置的计算,按表格核 算船的浮态与初稳性。
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