船舶阻力与推进真题计算题解答

1、船舶阻力与推进真题计算题解答一、提示1、 为了方便和正确显示题目中的公式，请安装MathType5.0或以上版本。2、考前请熟悉计算器的操作，掌握乘方、开方、对数求解的操作方法，确保计算准确 无误。3、在计算过程中，尽量采用国际单位制，最好不使用英制或工程单位制，避免计算过程产生不必要的错误，确保计算结果的准确性。4、最有可能出现计算题的知识点：1）船舶阻力部分： 傅汝德法（例如：2010年7月第37题）济 三因次法（例如：2010年7月第37题）弓 海军系数法（例如：2011年7月第35题）。2）船舶推进部分：敞水性征曲线、推进系数和推进效率的各种成分的综合应用。 进速系数为零时的相关计算（

2、2010年7月第36题） 进速系数为最大值时的相关计算（2011年7月第36题第（2）问） 进速系数介于零和最大值之间时的相关计算（2011年7月第36题第（1）问）及附加题（武汉理工硕士研究生入学考试真题）5、阅读时，注重梳理解题思路、规范解题过程。6、可能存在打字或计算错误，请批评指正。第1题：已知某内河船的螺旋桨直径D= 2.0m，在系泊状态（V= 0）下的推力系数和转矩系数分别为Kt=0.25 , KE.045。主机在额定状态工作时，螺旋桨转速N= 360转/分，船后收一 _* 2, 到功率Pdb=860KW相对旋转效率1日=1.01,求系泊状态下螺旋桨的转速、推力及收到功率。（201

3、0年7月第36题，10分）解：1）敞水额定转矩 Q八 PDB R 860 1000 1.01Q - 一、J<2- n2 3.14 360- 602）系泊时转速no=23052.02(N m)Q一"Kq0D53）系泊（总）推力T23052.021000 0.045 2.05=4.0(rps)T =Kt0，、n02D4 =0.25 1000 4.02 2.04 = 64000(N) = 6526.2kgf4）系泊有效推力F9F= T (1 10) =64000 X ( 1 0.04 ) = 61440 ( N) = 6265.14 kgf5)系泊船后桨收到功率Pdb-2 二 mQP

4、db 2 3.14 4.0 23052.021.01= 573333.4(W)=779.5hp注意：1）上述计算最好采用国际单位制，亦可采用工程单位制；2）系泊状态下，螺旋桨处于重载，保持额定转矩下工作，转速低于额定值。第2题：某海船模型速度 Vr 1.75m/s , L= 6.0m, V = 0.82m3,湿面积S = 5.82m2,缩尺比a =20，试验水池水温为t =20“C ,测得总阻力 Rt = 35.5N，该船形状系数 K= 0.023 , 试比较用三因次换算法和傅汝德换算法求得的实船总阻力大小（海水温度t =15'C ）。（2010年7月第37题，15分）15C20 C海

5、水P = 1026.22kg/m3P = 1025.05kg/m3y=1.18831x106m2/s丫 = 1.05372k 10&m2/s淡水P= 999.34kg/m3P= 998.46kg/m3丫 =1.13902x10'm2/sV1.00374<10m2/s解：1）傅汝德法（1）准备计算尤0 实船船长 Ls=.二 Lm=20 6.0 =120（m）Q 实船湿面积 & = ： 2Sm = 202 5.82 = 2328（m2）实船航速 Vs = ： 0.5Vm = 200.5 1.75 = 7.826(m/s)(2)计算雷诺数VsLsRes =sVmLm(3

6、)RemC计奶擦K力系数-： m混26 12七=7.90 1081.18831 10一E6% =1.05 1071.00374 10°0.0757 Cfs =2(IgRes -2)20.07582 =1.576 10 项(Ig 7.90 10-2)20.075八0.075Cfm = 272(IgRem -2)2(Ig1.05 10-2)2= 2.975 10 先（4）计算摩擦阻力_ 一 一、 1 、一 , 2 Rfs = (Cfs，=Cf)-注 sSVs= (1.576 0.4) 10< 0.5 1026.22 2328 7.8262 = 1.45 105(N)2Rfm = C

7、fm :- mSmVm2= 2.975 10 里 0.5 998.46 5.82 1.752 = 26.47(N)(5)计算剩余阻力Rrm = Rtm 一 Rfm = 35.5 - 26.47 = 9.03(N):s 31026.2234Rrs = Rrm:3 = 9.03203 = 7.42 104(N):m998.46(6)实船总阻力Rtm = Rfs Rrs= 1.45 105 7.42 104 = 2.192 105(N)2)三因次法-RtmCtm =捉 mSmVm22(1) 船模船体阻力系数= 3.99 10'35.5720.5 998.46 5.82 1.752(2) 实船

8、船体阻力系数Cts = Ctm - (1 k)(Cfm 一 Cfs)己 Cf= 3.99 10潟-(1 0.023) (2.975 10-1.576 10一3) 0.4 10一3= 2.96 10 煌(3) 实船船体阻力十。_-1 ,2Rts = CtssSVs<2= 2.96 10* 0.5 1026.22 2328 7.82625妙166 105(N)第3题：某客货船装有轴功率为2000马力的主机，正常航速为12节，因锅炉故障，致使主机功率下降12%试估算航速下降的百分比。（2011年7月第35题，10分）解：方法一2/33由海军系数Cm =： pV，得vCp/M仅Pm下降12%可认

9、为海军系数 CM不变，则有2/33别= CM 3 V 8Pm，又 6Pm = 0.12Pm = 0.12 建所以5V = 0.04V，即航速下降约 4%方法2/332/33由海军系数Cm =去 V，得Pm =去 VPmCm仅Pm下降12%可认为海军系数 CM不变，则有即航速下降约4.2%。= 0.958,得(V1 V /V = 0.042第4题：已知某内河双桨高速船当航速 Vs = 60公里/小时，其阻力R= 72.9千牛顿，螺旋桨 直径D= 1.0米，转速N= 900转/分，现测得船后桨轴上的转矩 Q= 9.0千牛顿米，且螺 旋桨的敞水性征曲线为Kt = 0.63 0.45JKQ= 0.12

10、 0.08J若取相对旋转效率 如=1.0，水密度P = 1000公斤/立方米，试求：V/（1）该船的伴流分数和推力减额分数；（2） 该桨的实效螺距比和零转矩螺距比。（2011年7月第36题，15分）解：（1）求该船的伴流分数和推力减额分数 敞水桨消耗的转矩Q(CO= Q"r = 9.0 x 1.0 = 9.0 (KN m) = 9000N m 转矩系数KpKqQ0；n2D590001000 (900-： 60)2 1.05= 0.04进速系数J当 Kq= 0.12 0.08J = 0.04 时，得J = 1.0进速Va,.Va _nD由 J二，得 Va= JnD= 1.0 x ( 9

11、00 + 60) x 1.0 = 15 ( m/s)伴流分数3Va3=1= 1V1560-：一3.6= 0.1推力系数KtKt = 0.63 0.45J = 0.63 0.45 X 1.0 = 0.18推力TT = Kt，n2D4 =0.18 1000 (90060)2 1.04 = 40500(N)推力减额分数tt=1272900 2 ° .=1 _ =0.1T40500（注意：双桨，每个桨的有效推力为船阻力的一半）（2）求该桨的实效螺距比和零转矩螺距比 实效螺距Pi为无推力进程，实效螺距比即为无推力进程系数Ji X当Kt = 0.63 0.45J = 0时，Ji = 1.4，即实

12、效螺距比为1.4。 零转矩螺距P2为无转矩进程，零转矩螺距比即为无转矩进程系数J2当Kq= 0.12 0.08J = 0时，J2= 1.5，即零转矩螺距比为1.5。附加题：某内河单桨船，航速V= 7.5 m/s，阻力 A 17992.8 N，螺旋桨直径 D= 1.0 m ,转速n = 10 r/s，测得船后桨消耗的转矩Q= 2998.8N m，该桨敞水性征曲线为Kt=0.5 0.5J ; Kq=0.06 0.05J 。若相对旋转效率 nR = 1.0，水密度 P= 1000kg/m3，试求：1）桨的伴流分数缶和推力减额分数t ； 2）船的有效马力 Pe和螺旋桨的推马力Pt ;3）螺旋桨的敞水收

13、到马力Pd0 。解：1）求敞水桨消耗的转矩Q0Q（）=听 R Qb= 1.0区 2998.8= 2998.8N m2）求敞水桨的转矩系数KqKq =*D52998.8_1000 102 1.05=0.030JV * Q即为Q0,%3)求进速系数J由 Kq=0.06 - 0.05J，得 J= (0.06 Kq ) /0.05= ( 0.06- 0.030) /0.05 = 0.60。4)求进速Va由 J= VA/nD，得 Va = JnD = 0.60X10X1.0=6.0 m/s5）求伴流分数0 = 1- A = 1 6.0/7.5=0.2V6)求推力系数KtKt=0.5 0.5J= 0.5- 0.5 X 0.60 = 0.27）求推力T24_ 24T = Kt PnD = 0.2X 1000X 10 x 1.0 = 20000 N8）求推力减额分数 tT