船舶阻力与推进真题计算题解答

船舶阻力与推进真题计算题解答1一、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：①傅汝德法（例如：2010年7月第37题）②三因次法（例如：2010年7月第37题）③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。①进速系数为零时的相关计算（2010年7月第36题）②进速系数为最大值时的相关计算（2011年7月第36题第（2）问）③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。二、真题第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，KQ=0.045。主机在额定状态工作时，螺旋桨转速N＝360转/分，船后收到功率PDB=860KW，相对旋转效率R1.01，求系泊状态下螺旋桨的转速、推力及收到功率。（2010年7月第36题，10分）解：1）敞水额定转矩Q86010001.01Q23052.02()223.1436060DBRPNmn2）系泊时转速onQ55023052.024.0()10000.0452.0oQnrpsKD3）系泊（总）推力T0242400.2510004.02.064000()6526.2TTKnDNkgf4）系泊有效推力FF＝T（1－t0）=64000×（1－0.04）＝61440（N）＝6265.14kgf5）系泊船后桨收到功率DBP223.144.023052.02573333.4()779.51.01ODBRnQPWhp船舶阻力与推进真题计算题解答2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Vm＝1.75m/s，L＝6.0m,30.82m,湿面积25.82Sm，缩尺比20，试验水池水温为20tC，测得总阻力35.5tRN，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15tC）。（2010年7月第37题，15分）15C20C海水31026.22/kgm31025.05/kgm621.1883110/ms621.0537210/ms淡水3999.34/kgm3998.46/kgm621.1390210/ms621.0037410/ms解：1）傅汝德法（1）准备计算①实船船长206.0120()smLLm②实船湿面积222205.822328()smSSm③实船航速0.50.5VV201.757.826(/)Smms（2）计算雷诺数8es6V7.826120R7.90101.1883110sssL7em6V1.756.0R1.05101.0037410mmmL（3）计算摩擦阻力系数3f2820.0750.075Cs1.57610(lgRes2)(lg7.90102)3f2720.0750.075Cm2.97510(lgRem2)(lg1.05102)（4）计算摩擦阻力23251()2(1.5760.4)100.51026.2223287.8261.4510()fsfsfsssRCCSVN船舶阻力与推进真题计算题解答3232122.975100.5998.465.821.7526.47()fmfmmmmRCSVN（5）计算剩余阻力35.526.479.03()rmtmfmRRRN3341026.229.03207.4210()998.46srsrmmRRN（6）实船总阻力5451.45107.42102.19210()tmfsrsRRRN2）三因次法（1）船模船体阻力系数32235.53.991010.5998.465.821.752tmtmmmmRCSV（2）实船船体阻力系数33333(1)()3.9910(10.023)(2.975101.57610)0.4102.9610tstmfmfsfCCkCCC（3）实船船体阻力2325122.96100.51026.2223287.8262.16610()tstssssRCSVN船舶阻力与推进真题计算题解答4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：方法一由海军系数32/3MMCPV，得32/3MMCPV仅PM下降12%，可认为海军系数CM不变，则有32/33MMCVVPV，又32/3=0.120.12MMMPPCV所以0.04VV，即航速下降约4%。方法二由海军系数32/3MMCPV，得32/3MMPCV仅PM下降12%，可认为海军系数CM不变，则有113112%0.9583MMVPVP，得（V1－V）/V＝－0.042即航速下降约4.2%。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QB＝9.0千牛顿·米，且螺旋桨的敞水性征曲线为KT＝0.63－0.45JKQ＝0.12－0.08J若取相对旋转效率R＝1.0，水密度＝1000公斤/立方米，试求：（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①敞水桨消耗的转矩QOQO＝QBR＝9.0×1.0＝9.0（KN·m）＝9000N·m②转矩系数KQ0Q2525Q90000.041000(90060)1.0KnD③进速系数J当KQ＝0.12－0.08J＝0.04时，得J＝1.0④进速VA由AVJ=nD，得VA＝JnD＝1.0×（900÷60）×1.0＝15（m/s）船舶阻力与推进真题计算题解答5⑤伴流分数ωAV15ω=1-10.1V603.6⑥推力系数KTKT＝0.63－0.45J＝0.63－0.45×1.0＝0.18⑦推力T24240.181000(90060)1.040500()TTKnDN⑧推力减额分数t27290021110.140500TeRtTT（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①实效螺距P1为无推力进程，实效螺距比即为无推力进程系数J1当KT＝0.63－0.45J＝0时，J1＝1.4，即实效螺距比为1.4。②零转矩螺距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＝7.5m/s，阻力R＝17992.8N，螺旋桨直径D＝1.0m，转速n＝10r/s，测得船后桨消耗的转矩QB＝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R1.0，水密度＝1000kg/m3，试求：1）桨的伴流分数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）螺旋桨的敞水收到马力PD0。解：1）求敞水桨消耗的转矩Q0Q0＝RQB＝1.02998.8＝2998.8Nm2）求敞水桨的转矩系数KQKQ＝25QnD＝252998.81000101.0＝0.030*Q即为Q03）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＝0.604）求进速VA由J＝VA/nD，得VA＝JnD＝0.60101.0＝6.0m/s5）求伴流分数＝1－AVV＝1－6.0/7.5=0.26）求推力系数KT船舶阻力与推进真题计算题解答6KT=0.5－0.5J＝0.5－0.50.60＝0.27）求推力TT＝KT24nD＝0.2100024101.0＝20000N8）求推力减额分数tt＝TRT－＝2000017992.820000－=0.100369）求有效马力PEPE＝RV/75＝17992.87.59.875＝183.6hp10）求推马力PTPT＝ATV75＝200006.09.875＝163.3hp11）求敞水效率00＝TQJK2K＝0.20.600.0323.14＝0.63712）螺旋桨的敞水收到马力PD0PD0＝T0P＝163.30.637＝256.4hp