船模自航试验

预测实船快速性和分析螺旋桨和船体间相互作用的试验

船模自航试验由船模动力机构驱动螺旋桨推进船模，预测实船快速性和分析螺旋桨和船体间相互作用的试验。船模阻力试验和螺旋桨敞水试验可获得两者的单独性能，而自航试验则是判断船、机、桨三者配合后的综合性能，得到伴流分数、推力减额分数、船身效率、相对旋转效率及推进效率等表示船体与螺旋桨相互作用的自航要素，并可预报实船航速。

简介

船舶设计过程中为了获得螺旋桨与船体之间的相互作用诸因素，如伴流分数、推力减额分数以及其他相互作用系数，应进行三种试验：船模阻力试验、螺旋桨敞水试验及有附体的船模自航试验。通过自航试验可以得知船舶的如下内容：1）估算实船的航行性能，即主机马力、转速和船速之间的关系；2）分析推进效率的各种成分，为设计合理的推进器提供资料；3）比较船型快速性能的优劣。

自航试验的目的

通过船模阻力试验及螺旋桨模型敞水试验，我们分别求得船体阻力曲线及螺旋桨敞水性能曲线。但实际上，船体和螺旋桨对实船而言是一个整体，按装于船体后面的螺旋桨与船体之间彼此影响附近的水流速度场和压力场，而且这种影响非常复杂，迄今还不能用纯粹的理论计算方法求得。依目前的研究水平，船模自航试验仍然是研究船体和螺旋桨之间相互作用的最好方法。

船模自航试验的主要目的：

1、分析研究各种推进效率成份，研究桨、船两者的相互影响，从而为螺旋桨的修改设计提供依据，或从若干船体与螺旋桨的组合方案中选优。

2、预报实船性能。即通过试验给出主机功率、转速和船速之间的关系，得出实船的航速预报。

3、判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。

自航试验方法

自航试验方法有纯粹自航和强迫自航。纯粹自航试验时，在船模阻力仪上预加作为摩擦阻力修正值的自航拖力，驱动螺旋桨后船模等速直线前进，调节拖车速度使之与船模同步，但调节拖车速度与船模同步较为困难，另外在研究实船与船模相关问题时有一定局限性，故应用较少。常用的是强迫自航试验方法，试验时自航船模在螺旋桨推力与拖车强制力作用下运动，借调整拖车强制力以保持船模与拖车速度一致。当在螺旋桨推力作用下船模速度大于拖车速度时，在拖车上对船模施以附加阻力减缓船模速度；反之，当自航船模速度小于拖车速度时，则在拖车上对船模施以拉力以增加船模速度。显然，在拖车对自航船模不起作用时，即为船模速度等于拖车速度，即相当于纯粹自航情况。常采用的强迫自航试验方法是船模速度不变，系统改变螺旋桨转数，试验记录船模速度、螺旋桨推力、扭矩、转数、拖车对船模的强制力，并将此与船模阻力试验及螺旋桨敞水试验数据一并分析。

自由自航法

此种方法在欧洲大陆、美国和日本应用最广，故俗称大陆法。在进行自航试验时，按船模及其实船傅氏数相等的条件选定若干个船模试验速度，对每一选定的速度预先决定其摩擦阻力修正值。各种测量仪器的布置如图1所示，阻力仪上钢丝经导轮连接于船模上A点处。在进行试验时，阻力仪砝码杆上所挂之砝码重量相应于摩擦阻力的修正值。然后开动拖车，并借制动装置迫使船模与拖车一起进行加速，在加速过程中调整螺旋桨的转速。待拖车达到所需之船模速度时，将制动装置松开，使船模的运动不受拖车影响，并进一步调整螺旋桨的转速，使拖车速度和船模速度相同，这时船模处于稳定的自航状态，即开始记录该状态下拖车的速度（即船模速度）、螺旋桨的推力、转矩及转速。

在科学研究中，有时需对一系列的模型进行自航试验，以便全面地分析螺旋桨与船体问的相互作用问题。在这种情况下，并无对应的实船存在，故常修正到一定标准尺度的船。

强迫自航法

这种方法是使自航船模在螺旋桨推力和拖车上的强制力作用下运动，亦即借调整强制力以保持船模和拖车的速度相一致。当桨模推进船模之速度大于拖车的速度时，则拖车将对船模施以附加阻力延缓其运动速度（此时阻力仪摆轮上的钢丝应经过导轮系于船模上的B点，如图1所示），反之，当船模的速度小于拖车的速度时，则拖车将对船模施以拉力增加其运动速度（此时阻力仪摆轮上的钢丝应经过导轮系于船模上的A点，点A与点B的位置应在桨模轴线附近）。显然，在拖车对自航船模不起作用时（桨模本身推进船模之速度恰为拖车的速度，强制力为零时），就相当于自由自航状态。

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