第四章船舶耐波性试验 船舶运动学教学课件.ppt

石川岛播磨重工业（IHI）技术研究所拖曳水池（侧壁反射方向波） 水池： 长210米、 宽10米 水深5米。 30单元分段 冲箱式， 交流伺服电机（3.7kw*30）  日本横滨国立大学拖曳水池方向波造波机 Length100m * Width8m * Depth4m (Water Depth 3.5m) 武汉理工大学24单元方向波造波机 605所高速水池（亚洲最长最高速的拖曳水池）16单元摇板式造波机 交流伺服电机（4kw*16) 电动缸(冲程1000mm，速度1.0m/s） 16单元摇板（0.4*2.6) 水池尺度 长：510米；宽6.5米；深5米 拖车速度： 第四章 船舶耐波性试验 第一节 船模试验的相似条件 池壁效应 池壁效应 第四章 船舶耐波性试验 第二节 静水中自由和强迫横摇试验 第四章 船舶耐波性试验 第三节 船模在波浪中的运动响应试验 波浪中零速横摇试验 注意事项： 1. 试验造波频率范围大，包括谐摇区 λ= （0.7~3）T2φm Lm =2~4m 2．在谐摇区，加密试验点 3. 试验波高小，保证线性 ζ= （1/35~1/50）λ 二、船模在规则迎浪中垂荡与纵摇运动试验 船模在波浪中的运动和增阻试验 二、波浪中零速横摇试验 1。试验目的：确定频率响应函数和有效波倾系数。 2。试验方法： 调整好船模置于水池中间，使船舷正对规则波的传播方向，两端用细绳系于池壁，船模完全自由。然后造一系列规则波（14到16个），记录不同波长情况下的横摇幅值和规则波波高，计算出放大因数，绘制如下放大因数曲线。 船模在波浪中的运动和增阻试验 二、波浪中零速横摇试验 船模在波浪中的运动和增阻试验 二、波浪中零速横摇试验 3。实船横摇性能的预估： 实船横摇谱密度： 实船频率响应函数： 实船横摇能谱： 实船与船模的频率响应函数关系： 查上图可得放大因数的值，然后即得实船的频率响应函数。 船模在波浪中的运动和增阻试验 一、波浪中零速横摇试验 3。实船横摇性能的预估： 计算有效波倾系数： 消灭曲线 其中：θm为共振横摇角 Δθ可根据共振横摇角来查消灭曲线确定。放大因数为规则波共振时的值。 实船纵摇频响： 实船升沉频响： 二、船模在规则迎浪中垂荡与纵摇运动试验 纵摇、升沉运动谱： 二、船模在规则迎浪中垂荡与纵摇运动试验 1。试验方法： 试验选择几个适当的航速，在每个航速下船模在一系列频率的波浪上进行试验。垂荡与纵摇是耦合运动，同时存在。 步骤如下： 垂荡运动 纵摇运动 实船的纵摇与垂荡性能的预估方法同横摇类似，不在赘述。 二、船模在规则迎浪中垂荡与纵摇运动试验 2。实验结果 船模在波浪中的运动和增阻试验 三、波浪中的阻力增量的平均值 由于波浪作用和垂荡纵摇运动引起的兴波对船体绕流的共同影响，产生了附加阻力。船模在波浪中拖曳时的阻力比在静水中时大为增加。这部分增加的阻力定义为阻力增量。 计算方法：由在波浪中拖曳航行的船模总阻力减去相同速度下在静水中拖曳航行的总阻力而得。 船模在波浪中的运动和增阻试验 1。船模在波浪中阻力的测量方法 悬挂重量法测量在波浪中船模阻力的示意图，试验时按预先确定的几个航速逐一进行。在每个航速下，改变波长作出固定航速下总阻力随波长的变化曲线见下图。 悬挂重量法 * * 船舶耐波性试验 1。静水中摇荡试验 2。规则波中的运动试验：运动频响Y（w） 3。不规则波中的运动试验: 谱分析法求频响 4。瞬态波试验。 试验方法：“耐波性试验规程” 船模试验 实船试验 横摇（横浪） 纵摇、升沉（迎浪） 六自由度运动 （任意浪向） 一、实验设备 主要设备是造波机。原理：依靠振荡装置造成水压力场的周期性变化产生波浪。 1。冲箱式造波机 曲柄连杆机构的作 用是使冲箱作近似简谐 运动的垂直振荡运动。 船舶耐波性试验 船模在波浪中的运动和增阻试验 一、实验设备 2。摇板式造波机 由平板和四连杆机构组成，四连杆机构使平板绕下端的水平轴摇荡。 船模在波浪中的运动和增阻试验 一、实验设备 3。气动式造波机 由鼓风机和调节阀门组成，通过调节阀门来控制气体对水面的压力变化而产生波浪。 造波机造规则波原理 水池三维方向波多单元造波机 船模试验的相似条件 一、满足力学相似定律 1。几何相似（线性尺度比例一样） 2。运动相似（对应点速度值同一比例） 3。动力相似（对应点的力的比值相同） 尺度比 船模试验的相似条件 二、动力相似分析 动力相似 粘性力相似 重力相似 惯性力相似 雷诺数相等 傅汝德数相等 斯图罗哈数相等 次要作用 主要作用 船