船舶阻力与推进课程设计2013
船舶推进课程设计案例
船舶推进课程设计案例一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握船舶推进的基本原理、各类推进器的结构和工作原理，以及推进系统的性能评估方法。
技能目标要求学生能够运用所学知识对船舶推进系统进行分析和设计，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标培养学生对船舶行业的热爱，增强环保意识和创新精神。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，我们将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，我们选择和了以下教学内容：船舶推进的基本原理、船舶推进器的结构和工作原理、推进系统的性能评估方法、船舶推进系统的分析和设计。
教学大纲安排如下：1.第一章：船舶推进的基本原理1.1 船舶推进系统的组成1.2 推进力产生的原理2.第二章：船舶推进器的结构和工作原理2.1 螺旋桨推进器2.2 喷水式推进器2.3 电动推进器3.第三章：推进系统的性能评估方法3.1 推进效率3.2 推进功率3.3 航行速度4.第四章：船舶推进系统的分析和设计4.1 推进系统的设计原则4.2 推进系统的优化方法4.3 推进系统的实际应用案例分析三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，我们采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解船舶推进的基本原理、推进器的结构和工作原理，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际应用案例，使学生更好地理解推进系统的性能评估方法和分析设计方法。
3.实验法：学生进行船舶推进系统的实验，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源我们选择和准备以下教学资源：1.教材：《船舶推进技术》2.参考书：各类船舶推进技术的专业书籍3.多媒体资料：船舶推进系统的动画演示、实际操作视频等4.实验设备：船舶推进系统模型、实验仪器等教学资源应能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，我们设计了以下教学评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和掌握程度。
船舶流体力学课程设计
船舶流体力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握船舶流体力学的基本原理，理解流体的性质、流体力学的基本方程；2. 使学生能够描述船舶在静水中的浮力、阻力、推进等流体力学现象；3. 引导学生了解船舶结构对流体力学性能的影响，掌握船舶流体力学性能优化的基本方法。
技能目标：1. 培养学生运用流体力学知识分析船舶性能的能力，能够解决实际问题；2. 提高学生利用流体力学原理进行船舶设计的技能，具备初步的设计能力；3. 培养学生运用实验、计算等手段进行船舶流体力学性能测试与评估的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对船舶流体力学领域的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，提高团队协作能力和沟通能力；3. 引导学生关注船舶流体力学在环境保护、节能减排等方面的社会责任，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在培养学生的船舶流体力学知识、技能和创新能力。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合课本内容，采用理论教学、实践操作、案例分析等多种教学方法，注重培养学生的实际应用能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续专业课程和未来从事相关工作奠定基础。
二、教学内容1. 流体力学基础理论：包括流体的性质、流体力学基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）、流体运动的描述方法等，对应教材第一章内容。
2. 船舶浮力与稳定性：讲解船舶浮力原理、稳性条件、稳性计算方法等，对应教材第二章内容。
3. 船舶阻力与推进：介绍船舶阻力产生机理、阻力计算方法、船舶推进原理及推进器设计，对应教材第三章内容。
4. 船舶流体力学性能优化：分析船舶结构对流体力学性能的影响，介绍性能优化方法，对应教材第四章内容。
5. 实践教学环节：组织学生进行船舶流体力学实验，包括浮力实验、阻力实验、推进实验等，培养学生的实际操作能力。
教学进度安排：1. 第1-4周：流体力学基础理论；2. 第5-8周：船舶浮力与稳定性；3. 第9-12周：船舶阻力与推进；4. 第13-16周：船舶流体力学性能优化；5. 第17-18周：实践教学环节。
船舶阻力与推进
（a）横剖面面积曲线
图 3-20 船体形状对兴波阻力的影响
（b）剩余阻力曲线
2．造成有利的波系干扰
船首波
合成横波
球首兴波 图 3-21 球鼻船首减小兴波的原理
安装水翼后的水面
船首兴波
水翼波穴
消波水翼
图 3-22 消波水翼的"消波"原理
二、应用不同设计概念减小兴波阻力
1．双体和多体船设计概念
2．使船体抬出水面设计概念
q)
3 4
这样，对应于有利干扰和不利干扰分别为： 当q = 0.5时， CpL / λ = n－1 / 4 有利干扰 当q = 0 时， CpL / λ = n－3 / 4 不利干扰 定义ⓟ为船速υ与波长为CpL的波速之比，即
ⓟ υ / gCpL g λ / gCpL λ
2π
2π 2π
Cp L
上式称为“色散”关系式。当具有不同波数 或波频的平面进行波在水中传播时，存在有 传播速度不同的“色散”现象。
6．波 能
由流体力学知，波浪的动能 Ek 和位能 Ep
两部分相等，且均等于 1 ρg ，A2 因此单位波面
的总能量为：
4
E0
1 2
ρg
A2
1 8
船舶推进课程设计
黄浦江100吨机动油驳螺旋桨设计书指导老师：***学生姓名：***学号：***********完成日期：2012/5/30黄浦江100吨机动油驳螺旋桨设计1．船型：单桨，单舵，柴油机驱动，尾机型沿海机动油驳。
总长：L=27.50m 水线长：L wl=26.00m 型宽：B=5.40m 型深：D=2.3m设计吃水：T d=1.60m 方型系数：C b=0.68排水量：Δ=152.06t 棱型系数：C P=0.695 舯剖面系数：0.980 水线面系数：0.810纵向浮心坐标：X b=+0.25m 纵向浮心位置：x c=0.96% L/Δ1/3 4.87 Δ0.64 24.92宽度吃水比数B/T：2.60艾亚法有效功率估算表：速度V S(kn) 5 6 7 8 9速度（m/s） 2.57 3.09 3.60 4.12 4.63傅汝德数V S/√gL 0.161 0.193 0.225 0.258 0.290标准C0458 430 390 360 265标准C bc0.81 0.76 0.70 0.64 0.59实际C b（肥/瘦）% 16.05 瘦9.93 瘦 2.86 瘦 6.25 肥15.25 肥C b修正% +11.60 +6.77 +1.33 -12.75 -31.11C b修正数量△1+53 +29 +5 -46 -82已修正C b之C1511 459 395 314 183B/T修正% -9.35 -9.35 -9.35 -9.35 -9.35B/T修正数量△2-48 -43 -37 -29 -17已修正B/T之C2463 416 358 285 165标准X C,%L 1.92 前 1.58 前0.8 前0.9 后 1.86 后实际X C,%L 0.96 前0.96 前0.96 前0.96 前0.96 前相差%L 0.96 0.62 0.16 1.86 2.82 速长比V S /√L 0.504 0.605 0.706 0.807 0.908 X C 修正 -3.26 -2.00 -0.48 -9.60 -19.74 X C 修正数△3 -15 -8 -2 -27 -33 已修正X C 之C 3 448 408 356 257 133 长度修正% +0.615 +0.615 +0.615 +0.615 +0.615 长度修正数量△4 +3 +3 +2 +2 +1 已修正长度之C 4 451 410 358 259 134 V S 3125216 343 512 729 Pe=△0.64×V S 3/C 4(kw)6.9113.1223.8349.27135.94有效功率6.9113.1223.8349.27135.940.0020.0040.0060.0080.00100.00120.00140.00160.000246810航速（kn）有效功率（k w ）有效功率2．主机参数： 型号：6135Ca 型柴油机 标定功率：N e =120马力 标定转速： 1500r/min3．推进因子的确定： (1)伴流分数ω本船为单桨内河船，故使用汉克歇尔公式估算：..=⨯-p ω070C 018=0.70×C p -0.18=0.70×0.695-0.18=0.3065(2)推力减额分数t使用汉克歇尔公式估算：..=⨯-P t 050C 012=0.50×C P -0.12=0.50×0.695-0.12=0.2275(3)相对旋转效率近似地取为ηR =1.0 (4)船身效率11t ω-=-H η =..--102275103065=1.11； 4．桨叶数Z 的选取根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找，故选用四叶。
船舶阻力1(修改稿)
兴波阻力：由兴波引起的压力分布改变所产生的阻力。 摩擦阻力：由于水存在粘性在船体周围形成边界层，使船体运动过程中
受到粘性切应力作用，表现为船体表面产生了摩擦力，其在运动方向的 合力为摩擦阻力。 粘压阻力：由于水的粘性和船体曲度变化，会产生旋涡、边界层等情况 改变了沿船体表面压力分布，引起船体前后压力不平衡而产生的阻力为 粘压阻力。
船舶阻力——第一章绪论 ——船舶快速性及研究方法
三、研究方法
1、理论方法 理论分析 CFD ：STARCD、FLOW-3D、CFX、FLUENT 2、试验方法 船模试验和实船试验
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
3
§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线
一、概述
静水阻力 水阻力
船舶阻力
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
裸船体阻力 附体阻力 汹涛阻力 空气阻力
船体阻力
附加阻力
二、船体阻力的成因及分类
1、船体阻力的成因 现象
波浪 边界层（粘性） 旋涡（曲度骤变处）
兴波阻力 Rw 摩擦阻力 Rf 粘压阻力（旋涡阻力）Rpv
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
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§1.2船舶阻力的分类及阻力曲线
船舶阻力——第一章绪论—— 船舶阻力的分类及阻力曲线
作业和思考题： （1）船舶阻力和船体阻力的划分图； （2）船体阻力中各阻力成分定义； （3）船体阻力的各相似定律； （4）傅汝德假定及其作用和存在的问题。
船舶阻力——第一章绪论 ——傅汝德假定
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
张瑞瑞
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江苏科技大学船舶与海洋工程学院 张瑞瑞
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§1.3阻力相似定律
船舶阻力——第一章绪论 ——阻力相似定律
快速性概述 船舶阻力 与推进
快速性概述一、船舶快速性概念船舶在航行过程中会受到流体（水与空气）阻止它前进的力，这种与船体运动方向相反的作用力称为船的阻力。
为了使船舶维持一定的速度航行，必须对船舶提供推力以克服阻力。
一般船舶航行过程中由主机供给能量，通过推进器(常用的是螺旋桨)转换为推动船舶前进的动力。
显然，船舶所具有的推力大小取决于主机功率的大小和推进器将主机功率转换成推力的效率，即推进效率的高低。
因此船舶能达到航速的高低分别取决于它所受阻力的大小、主机功率大小和推进效率高低这三个因素。
船舶快速性就是研究船舶尽可能消耗较小的机器功率以维持一定航行速度的能力，或者说，船舶快速性是在给定主机功率时，表征船舶航行速度快慢的一种性能。
因此，快速性的含义是：对一定的船舶在给定主机功率时，能达到的航速较高者，谓之快速性好，反之为差；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，谓之快速性好，反之则否。
几乎每一艘船舶，在设计初始阶段就给定明确的快速性指标。
当船舶建成后，测定是否达到原快速性设计指标是交船试航的一个重要内容。
船舶克服阻力做功与主机提供能量的守恒关系是：RηηN υD s s ⋅⋅= 式中， υ —— 船速；R —— 船舶水阻力；N s —— 主机发出的功率；η s 和η D —— 分别为轴系传送效率和推进效率。
从快速性的含义中可知，在主机功率确定的情况下，快速性的优劣不仅与船舶的航行阻力有关，而且还与船的推进效率等有关。
显然，船舶快速性包括两部分内容，即“船舶阻力”和“船舶推进”两门课程：船舶阻力 —— 研究船体在运动过程中所受到的各种阻力问题；船舶推进 —— 研究克服船体阻力的推进器及其与船体间的相互干扰及船、机、桨的匹配问题。
二、本课程的研究内容和任务快速性是船舶诸性能中(如浮性，稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性等)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。
船舶原理下册课程设计
船舶原理下册课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握船舶的基本原理，包括浮力、稳定性、阻力等关键概念。
2. 使学生了解不同类型船舶的设计特点及其适用场景。
3. 帮助学生理解船舶动力系统的工作原理及其对性能的影响。
技能目标：1. 培养学生运用物理知识分析船舶性能的能力，包括进行简单的浮力计算和阻力分析。
2. 提高学生设计简单船舶模型的技能，通过实践活动加深对船舶原理的理解。
3. 让学生学会使用科技工具和软件进行船舶设计和性能预测。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对船舶设计和航海事业的兴趣，培养探索精神和创新意识。
2. 强化学生的团队合作意识，通过小组合作活动培养学生的沟通能力和协作能力。
3. 增强学生的环保意识，了解船舶对海洋环境的影响，培养其负责任的工程伦理观。
本课程针对高年级学生设计，旨在通过理论与实验相结合的方式，提高学生对船舶科学深层次的理解和应用能力。
课程考虑到了学生的认知水平、好奇心和即将面临的高考要求，以确保教学内容既具有挑战性，又能够激发学生的兴趣。
通过具体的学习成果分解，本课程旨在为船舶原理的深入学习打下坚实的基础，并为相关领域的学习和职业生涯规划提供支持。
二、教学内容1. 浮力与稳定性：包括阿基米德原理、船舶的浮力计算、船舶稳定性的影响因素及稳性判定。
- 教材章节：第二章 船舶的浮力与稳定性2. 船舶阻力：介绍阻力概念、分类及减小阻力的方法。
- 教材章节：第三章 船舶阻力与推进3. 船舶动力系统：讲解船舶动力系统的组成、工作原理及对性能的影响。
- 教材章节：第四章 船舶动力系统4. 船舶设计原理：分析不同类型船舶的设计特点、适用范围及设计过程中考虑的因素。
- 教材章节：第五章 船舶设计原理5. 实践活动：设计并制作简单船舶模型，进行浮力与阻力实验。
- 教材章节：实践活动部分教学内容按照以上五大模块进行安排，每模块配以相应的实践环节，确保学生能够将理论知识与实际操作相结合。
船舶阻力与推进
∇/L 、 Cm 、Cp 或 Cb
3
船体形状： (3) 船体形状： 表征船体形状的因素很多， 表征船体形状的因素很多，可归纳为三个 主要方面： 主要方面： 横剖面面积曲线的形状： ① 横剖面面积曲线的形状：可由浮心纵向位 平行中体长度L 置xc，平行中体长度 p和位置，以及曲线两端 的形状来表征。 的形状来表征。 满载水线面的形状： ② 满载水线面的形状：可以由满载水线面的 面积，满载水线平行中段， 面积，满载水线平行中段，满载水线首尾端 的形状以及满载水线首端半进角等因素表征。 首尾形状： ③ 首尾形状：包括首尾横剖面形状和纵剖面 形状。 形状。
∆ (0.01L ) 3
对 Rr /∆的 的
▽/(0.1L)
3
2 9
4
6
8
1
2
▽/(0.1L) 3 4
3
5
Cp = 0.86
0.75 7 0.70 Rr/Δ (N/t) 0.65 5 0.60 Rr/Δ (N/t)
300
Cp = 0.80
0.75 250 0.55 0.70 200 0.60
Cp = 0.55
2．船舶分类及其主要阻力成分
低速船航速较低，兴波阻力很小， 低速船航速较低，兴波阻力很小，其总阻力中 航速较低 摩擦阻力与粘压阻力占主要成分， 摩擦阻力与粘压阻力占主要成分， 中速船的航速较低速船有所增大， 中速船的航速较低速船有所增大，兴波阻力成 的航速较低速船有所增大 分随之增大， 分随之增大，故在设计过程中既要注意减小兴波阻 又要防止其他阻力成分的增长。 力，又要防止其他阻力成分的增长。 高速船的兴波阻力是总阻力中的主要成分， 高速船的兴波阻力是总阻力中的主要成分，有 的兴波阻力是总阻力中的主要成分 时可达50%以上。为此， 时可达50%以上。为此，设计中应力求减少兴波阻 50%以上 力。
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《船舶阻力与推进课程设计》教学要求
一、课程设计的性质、任务和基本要求
本课程设计的任务是：使学生能够根据船型主要要素确定有效功率曲线，选定主机功率及转速，根据螺旋桨设计图谱来设计螺旋桨，完成螺旋桨设计计算说明书，绘制螺旋桨总图。
通过课程设计能够加深学生对螺旋桨图谱和结构的理解，培养理论联系实际的能力，为将来走上工作岗位打下一定的基础。
本课程设计的基本要求是：
1、掌握油船阻力估算方法。
2、掌握√B P-δ图谱的应用。
3、掌握螺旋桨基本要素的计算和规范校核的方法。
4、掌握航行特性的计算
5、熟练绘制螺旋桨总图
课程设计题目类型
某船阻力估算与螺旋桨设计
二、课题和学分
本课程设计共一周，1学分。
三、课程设计内容
（一）、船舶阻力估算及有效马力预报
（二）、螺旋桨图谱初步设计问题
1、螺旋桨设计图谱，初步确定主机功率及转速
2. 选定主机额定功率及转速
（三）、螺旋桨图谱终结设计问题
1、推进因子的决定
2、可达到最大航速的计算
3、空泡校核
4、强度校核
5、螺距修正
6、重量及惯性矩计算
7、敞水性征曲线的确定
8、系柱特性计算
9、航行特性计算
10、螺旋桨计算总结
（四）、螺旋桨总图的绘制
用1号（或2号）图纸完成螺旋桨总图的绘制。
四、说明
1、船舶阻力与推进课程设计安排在小学期进行。
2、本课程设计的重点在阻力估算、螺旋桨基本要素的计算和螺旋桨总图的绘制。
3、本课程设计建议用手工或计算机绘制螺旋桨总图。