敞水動力儀扭-推干擾特性研究【文獻綜述】

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1、畢業(yè)設計文獻綜述船舶與海洋工程敞水動力儀扭-推干擾特性研究一、引言快速性是船舶諸性能中（如浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、耐波性、操縱性）的重要性能之一?？焖傩缘膬?yōu)劣，對民用船舶來說將在一定程度上影響船舶的使用性和經(jīng)濟性，對軍用艦艇而言，快速性與提高艦艇的作戰(zhàn)性能密切相關[1]。研究快速性的方法有：理論研究方法、試驗方法和數(shù)值模擬。試驗方法中螺旋槳的試驗占有較大比重，船用螺旋槳是一種常規(guī)船舶推進器，對其性能的研究幾百年來多集中在水池實驗的基礎之上，但同時對螺旋槳性能的理論研究也從未間斷過[2]。螺旋槳動力儀是船模水池試驗中基本儀器之一，在拖曳水池或空泡水筒中用動力儀來測量與實船螺旋

2、槳幾何相似的模型螺旋槳在不同進速系數(shù)時產(chǎn)生的推力和扭矩，其目的是要得到漿模的無因次水動力特征曲線，從而按照流體力學相似理論準確預報出實槳的水動力特征，最終決定船舶推進主機的功率、螺旋槳的轉速及船舶所能達到的航速，即決定船舶的快速性，這一工作稱為實船快速性預報，具有重要的意義。二、本課題研究的背景及意義應用模型試驗來研究船舶快速性的優(yōu)點在于，它不僅簡單、經(jīng)濟，而且可以為造船工程提供定量數(shù)據(jù)。實際上進行船舶設計時，即使在初步設計階段，也可能要做模型試驗，進行方案比較，特別是一些較為重要的船舶幾乎沒有不進行船模試驗就建造的[4]。模型試驗在船舶設計中得到廣泛應用。但是船模試驗也有局限

3、性，諸如模型螺旋槳與實船螺旋槳情況不能完全實現(xiàn)水動力相似等問題，特別是動力儀及其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的準確性都將影響到快速性預報的準確性[3]。為了使動力儀有較高的精確度，一般在實驗前對動力儀進行標定工作，簡單說就是用系列變化砝碼重量的辦法測出動力儀的推動或扭矩的對應輸出值，測算出動力儀的線性特征和推扭力比例常數(shù)，并判斷動力儀及其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否處于正常的穩(wěn)定工作狀態(tài)。這是動力儀鑒定驗收和每次進行漿模實驗前必須進行的工作環(huán)節(jié)，根據(jù)每次靜態(tài)標定測量推力、扭力比例常數(shù)進行實驗結果的計算和處理，以保證測量結果的可靠性和精度。對工程試驗進行精度研究，不僅可以有效地提高效益、降低風險,還能根據(jù)不

4、確定度分量的大小，在以后的試驗中采取可行的措施，如校準測量儀器并使用證書上給出的校準修正值、對知道的任何（其它）誤差做修正、選擇最好的測量儀器等，以及養(yǎng)成良好的測量習慣來降低試驗的總不確定度，提高試驗本身的質量[4]。任何一個測量結果，恒都是被測量的一個估計值，都不可避免地具有不確定度。為了避免因測量方法和測量條件的不同對測量結果引起爭議，對重要數(shù)據(jù)的測量制訂相應的檢測規(guī)程，對測量結果進行測量不確定度的評定，可以有效地提高效益并降低風險。目前在工程試驗領域，已開始進行不確定度評定的推廣。工業(yè)界的試驗分門別類，過程復，不確定度來源眾多，評定方法紛繁復雜，而當今有關工程試驗不確定度

5、評定的資料較少，工程試驗人員在進行不確定度評定時往往感到無從下手。動力儀的標定是檢測動力儀的工作狀態(tài)和決定動力儀測試精度的基本環(huán)節(jié)。以往標定時推力和扭矩是分別標定的，這樣做雖然工作程序簡單，標定精度高，但是實際意義不大，因為動力儀在正常工作狀況下，會同時測量螺旋槳模型在不同進速系數(shù)時產(chǎn)生的推力和扭矩，這時動力儀的推力傳感器和扭矩傳感器是同時工作的。所以，要得到較為準確的標定效果，推力和扭矩必須同時標定，并且研究他們的耦合情況，從而得出相應的解決方法[5]。本次研究對象為CH-D5型無摩擦應變式螺旋槳動力儀，無摩擦應變式動力儀的測量電路由推力、扭矩二分力彈性元件上的應變橋（全橋）

6、、應變橋電源（直流5伏）、集流環(huán)（滑環(huán)）、直流放大器及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。該動力儀此前尚未開展過扭-推干擾特性研究，因此，基于本實驗室開展此項研究，對日后該水池船舶快速性預報數(shù)據(jù)精度的提高，對地方船舶工業(yè)的發(fā)展，都將有很大的意義。三、國內(nèi)外研究發(fā)展世界上第一座拖曳式船模試驗水池是由傅汝德(W.Froude)為英國海軍部于1871年建造的。1900年泰勒(D.WTaylor)為美國海軍建立了第一座自行式拖曳水池。19世紀末，全世界僅有5座船模試驗水池，到了20世紀中葉則達到了100座[6]。我國在解放以前還沒有船模試驗水池，解放以后陸續(xù)建造了十幾座，目前正在使用的船模試驗水

7、池中最大的是中國船舶科學研究中心(CSSRC)的船模拖曳試驗水池，該水池長474米，寬14米，水深7米。這些水池為我國的造船科學發(fā)展做出了巨大貢獻。經(jīng)資料查證，無國外研究院所進行過敞水動力儀扭-推干擾特性研究。國內(nèi)各水池：中船重工第702所減壓拖曳水池，上海交通大學拖曳水池，哈爾濱工程大學拖曳水池，江蘇科技大學拖曳水池等。尚未開展敞水動力儀扭-推干擾特性研究。四、本論文主要的工作（1）做好標定點的布置，利用相關軟件的計算功能，確定標定點的扭矩值或者推力值。（2）選定標準砝碼，將修正后的數(shù)據(jù)與