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在一系统的系列形式的高速双体船上的阻力实验：船长排水量比和船宽吃水比
A.F. Molland, J.F. Wellicome and P.R. Couser
船舶科学报告71
1994年3月
在一系统的系列形式的高速双体船上的阻力实验：船长排水量比和船宽吃水比
A.F. Molland, J.F. Wellicome and P.R. Couser
船舶科学报告71
1994年3月
目录
术语
报告中使用的符号和一些值：
片体 构成双体船船体的一个船体
傅诺德数，
雷诺数，
速度，
舱宽
舱深
片体两柱间长
A 静态湿面积
B 片体最大宽度[m]
T 片体吃水[m]
首吃水[m]
S 双体船片体中心线间距[m]
排水体积
淡水排水量[kg]
方形系数
棱形系数
排水量长度系数，[]
总阻力
总阻力系数，
波浪阻力
波浪阻力系数，
波型阻力
波型阻力系数，
摩擦阻力系数(ITTC-57相关公式)
R 阻力的量
1 k 形状因子
粘压阻力干扰因数
波浪阻力干扰因数
g 重力加速度
淡水密度
淡水粘压系数
边界层厚度[m]
边界层动量厚度[m]
h 湍流螺栓高度[m]
w 湍流螺栓宽度[m]
n 湍流螺栓数目
螺栓阻力系数
在螺栓处的平均速度
模型长度[m]
螺栓前缘的平均距离；有层流边界层的模型长度[m]
不可估算的板的有效长度，b.l.
不可估算的板的必需长度，b.l.
螺柱前端的船体面积
空气螺柱阻力[N]
在湍流船体部分的粘性阻力[N]
在层流船体部分的粘性阻力[N]
不可估计的，湍流船体粘性阻力[N]
静态湿面积变化率
船，模型比例因子
波长[m]
1 绪论
高速双体船的商业应用已经在过去的几年中显著增加。然而,为这些船舶进行功率估计的可行的信息很少，尤其是在高速范围。
为了提高对阻力成分的理解，并提供设计数据，南安普顿大学在高速双体船的阻力上的工作已经持续了数年[4,5]。
这该报告描述了在静水条件下双体船的一系列广泛的模型试验。这个实验项目是对早期一个小系列的三体船实验的拓展。当前工作已经扩展参数调查覆盖的变化范围一船宽吃水比(B / T)和更大范围的船长排水量比()。在前面的工作,包括了总阻力测量与波型分析的方法被运用。广泛的船体单独测试，总体而言，实验覆盖40多个模型配置，每一个速度范围保证统一的傅诺德数。
这份报告中给出的信息收集和有助于进一步了解双体船的阻力成分并提供在初步设计阶段阻力数据的实际应用。
这项研究工作是一个更广的研究项目的组成部分，由SERC通过MTD Ltd在两年内组织，并且包括了双体船波浪阻力预报的理论方法的扩展。理论工作主题在另一份报告[11]。
2 模型概述
在实验中使用的模型的细节在表Ⅰ和Ⅱ中给出。该模型是从高密度聚氨酯泡沫，使用[10]所述的数控切割机建造。这种制造技术能够使生产的模型精度良好且成本相对较低。
应当指出的是，模型 - 图3b，4b和5b中有一些已经在三年前测试过，其结果发表在[5]。这些模型包含在本报告中进行比较和讨论，因为它们是目前一个大系列模型开发的基础组成部分。一些重复试验实际上是进行在模型4b中，以确认和验证当前的测试程序。还有对先前实验的某些疑问通过在模型5b的单体船模式和双体船模式下进行重复试验来进行论证。
这些模型是圆舭艇，横骨架式船尾，图1，并分别来源于NPL圆舭系列[8]。这些船体大致代表了许多在营运或正在建设的双体船的水下形式。这些模型首先进行单片体测试，再在不同的双体结构:片体中心距与船长比（S/L)在0.2、0.3、0.4、0.5的条件下进行实验。
模型拖力施加在水平方向上。在所有情况下的牵引点是位于重心的纵向位置，并且高度在草图龙骨上方有效高度的三分之一。这些模型都装有湍流螺栓，螺栓是3.2mm直径、2.5mm高，间距25mm，都安装在距船尾37.5mm。模型没有安装水下附属物。对于一些较小的位移模式，有必要施加一个计数器平衡。采用了它，从而对精度的影响可以忽略不计。
3 特性和实验
3.1基本特征
所有的模型试验进行了南安普顿高等教育研究所的试验箱具有以下主要特性:
船长 60m
船宽 3.7m
吃水 1.85m
最大拖动速度 4.6m/s
这些船运输装备测力计测量模型总阻力和各种计算机和仪器设备自动化的数据采集。平静的水总阻力,修剪,下沉和波型分析实验,为模型。所有的测试进行了尽可能在一个速度范围多Fn = 1.0。在弗劳德数范围0.1 - 1.0对应的雷诺数(Rn)模型范围是。
3.2波浪阻力
一波模式分析基于多个纵向削减所有的模型机的发展和应用。分析系统是完全自动化的,由四个电阻波探测,微机基础数据采集系统和数据分析使波模式,分析
和。在标准电阻测试电阻测定。波探测器都位于一个最佳纵向位置最长可能波痕迹,而横向位置选择获得合适的余弦波系列每一个谐波。这有一个重要的影响分析,使结果的稳定性lt;有效独立of4he横向定位的调查。分析方法是基于一个
结合矩阵解决四个纵波的痕迹。方法占短波痕迹没有截断误差。一个完整的描述的仪器分析方法Insel[4]
3.3扭转和剪力的测量
所有的测试都检测着扭转和剪力。修剪(积极的弓)测量的电位计安装在牵引装置,测量精度在plusmn;0.05°。下沉(正面向下)测量的线性位移测量精度在dhO.lmm电位计。
3.4倾覆和尾倾测试
一个测试用例是#39;Carried了派生的形式因素的模型通过运行模型与横梁出现交际。这种技术,例如,“中提到the-dicussioirtcrRef[5]。它有很多局限性,但调查潜在的使用被认为是值得的。
3.5重心纵向位置
开始前的试验研究设想,LCG变化对阻力的影响将以系统的方式调查了一系列模型，进行初步实验研究表明,虽然一些改变在模型运行的态度发生由于LGC位置的变化,阻力的变化可以忽略不计。这个有效阻力变化的相对不敏感也注意到了在LCG Mar木材和贝利(8)。因此,决定是采取不追求LCG调查系统的方式。■决定^进一步受到'事实*整体试验研究的主要任务是调查L / Vs的对阻力的影响,B / T,S / L。这将需要一个广泛的测试项目占地四十模型配置,每一个在一系列的速度。认为充分利用可用的资源将集中精力在上面的参数并正确进行调查。
4数据分析和修正
所有阻力数据减少使用淡水密度系数形式(gt; = 1000公斤/立方米),(A)和静态潮湿表面区域。模型速度：
阻力系数
修正是必要的实测数据和应用这些,加上可能的替代方法来减少数据在以下部分中描述的:
4.1温度修正
模型试验是在一段时间内进行了18个月。在这段时间内的水温变化从大约150 C到18.5°C。总电阻测量修正——15°C的标准温度通过修改摩擦阻力组件。的校正应用如下
修正应该是,由于外形稍大大于团结。然而,修正在任何情况下小和上面的方程被认为是足够精确的。
4.2柱湍流引起的阻力
湍流钉被附加到所有模型在第二节中描述。model-drag详细调查的影响,这是描述在附录A发现,虽然。有额外的拖累^立筋,这是“某种程度上的否定laniinar上游地区,和边界——层下游由于#39;studs动量厚度增加。螺柱阻力修正应用于所有电阻测量数据的描述在附录A,尽管调查表明,体系会相对较小。
4.3湿面积
使用静态湿表面积nondimensionalise电阻测量。详细调查的使用运行湿表面积,这是描述在附录B .附录B的结论表明,使用运行时潮湿表面可能会提供一个更好的理解的物理组件,阻力，它而已。不会影响模型。船外推提供了模型和满刻度系数是基于运行湿表面积。运行湿表面积是难以衡量实验以常规的方式,不会用于新设计。从实用角度来看有必要使用静态湿表面
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