3个16位数器
内部有时钟表:1MHZ或10MHZ
41
04
PART FOUR
试验方法及过程
42
4.1 敞水试验方法
保持模型的进速不变，而以不同的转速进 行试验。空泡水筒中常采用这种方法 保持桨模的转速不变，而以不同的进速进 行试验。拖曳水池中常采用这种方法 做螺旋桨的敞水试验：测进速、桨转速、 桨推力和桨扭矩
3.1 敞水动力仪（H29-1）
直流电机
螺旋桨桨模
流线型水密罩， 内有动力仪
敞水动力仪（H29-1）
25
26
3.1 敞水动力仪（H29-1）
27
3.1 敞水动力仪（H29-1）
28
3.2 敞水动力仪技术指标
额定扭矩 ±15Nm 额定推力 ±400N 测量转矩和推力传感器,全桥应变式 输入阻抗:240欧姆 输出阻抗:约226欧姆 桥压:直流8V
63
64
5.3 试验报告
试验目的 试验相似准则和本次试验内容 主要仪器设备 试验程序 试验原始数据 计算公式 计算进速系数、推力系数、扭矩系数 敞水效率和螺旋桨性征曲线 关于螺旋桨敞水试验
65
感谢各位聆听
20
2 相似条件及要求
试验时雷诺数应大于临界雷诺数 Re=3.0*105 螺旋桨的雷诺数采用ITTC推荐的表达式 式中：
Re c0.75 Va (0.75 nD) 2

C0.75为0.75半径处叶切面的弦长(ｍ)
D为桨直径(ｍ)，Va进速(ｍ/s)
n转速(ｒ/s),ν运动粘性系数(m2/s)
59
5.1 试验数据表达
MAU5-50敞水曲线 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 J 0.6 0.8 1
Kt 10Kq eta
螺旋桨敞水性征曲线
60
5.2 尺度作用修正
因雷诺数不同，对螺旋桨性能的影响称为尺 度作用
一般说来，尺度作用对论证推力影响较小， 在同一进速系数时，实桨和桨模的推力系数 、扭矩系数及效率之间的关系 ( 即尺度作用 的影响)为 kTm<kTs, kQm>kQs, η0m < η0s
61
5.2 尺度作用修正
将模型试验结果用于实桨时，需要考虑尺度 作用的影响。对模型试验结果的尺度修正有 下列三种方法：
不修正。认为尺度作用主要影响阻力，桨模 可以加工得很光滑，而实桨较粗糙。因粗糙 而增加的阻力大体上抵消了尺度作用，因此 不予修正，模型结果可直接用于实桨。
62
5.2 尺度作用修正
J 为螺旋桨的进速系数; KT为螺旋桨的推力系数; KQ为螺旋桨扭矩系数; η0为螺旋桨的敞水效率; T为螺旋桨发出净推力(N); Q为螺旋桨吸收的净扭矩(N.m); va为螺旋桨的前进速度(m/s); n为螺旋桨的转速(r/s); D为螺旋桨直径(m); ρ为池水密度(kg/m3)
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5.1 试验数据表达
nm D
设
m
2 m

ns D
s
2 s
m s
nm D n s D
2 m 2 s 2 m 2 s
nm D 2 ns D
16
2 相似条件及要求
要保持桨模和实桨进速系数和雷诺数 同时相等，必须满足
nm 2 ns VAm nm 1 VAs ns
桨模的推力系数等于实桨的推力系数
21
2 相似条件及要求
进速系数相等
VAm VAS nm Dm ns Ds
22
03
PART THREE
试验设备
23
3.1 敞水动力仪（H29-1）
敞水试验的专用设备
它包括自航动力仪、光栅编码器(测速发电 机)、驱动电机及传动机构 敞水动仪功能是测量安装在轴上的桨模的 。 转速、推力和扭矩
24
船模性能试验
裴 玉 国 大连理工大学船舶学院 船池实验室
1
2
实验课理论部分 一 二 三 船模试验概述 船模阻力试验
螺旋桨敞水试验
四
耐波性试验
五
自航试验
3 30
目录
01
敞水试验目的和意义
02
相似准则
03
试验设备
04
试验过程
05
实验报告及数据表达
4
01
PART ONE
试验意义与目的
5
1 试验目的与意义
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
动态应变仪附件—桥盒 桥盒是应变测量元件与应变仪连 接的桥梁
5 1 2
6
3 4
7
8
35
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
桥盒连接方法
一只应变片的连接方法 应变片连接在①-②之间，②和⑤，③和⑥ ，④和⑦短接；
二只应变片的连接方法 应变片连接在①-②，②-③之间，③和⑥， ④和⑦短接；
KT J V A nD 2 n 2 D 2 0 f3 ( , , ) K Q 2 nD gD
13
2 相似条件及要求
VA nD
nD 2
为进速系数J，运动相似基本条件 为雷诺数Re ，粘性相似条件 相当傅汝德数，重力相似条件，当桨 轴的沉没深度hs>0.625D,兴波影响 忽略，傅汝德数可不考虑
螺旋桨模型单独在均匀水流中的试验称为 敞水试验 敞水试验目的是测定单独螺旋桨工作时的 特性，通常包括桨的推力系数、扭矩系数 和敞水效率
6
1 试验目的与意义
推力系数 扭矩系数
KT T n2 D4
Q K Q n2 D5
敞水效率 进速系数
0
Jp 2

KT KQ
Jp
Va nD
32
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
包含动态信号测试所需的信号调理器（ 应变、振动等调理器）、直流电压放大器、 抗混滤波器、A/D转换器、缓冲存储器以及 采样控制和计算机通讯的全部硬件，并提供
操作方便的控制软件及分析软件。
33
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
数据采集模块原理框图
34
53
05
PART FIVE
误差分析与数据处理
Conclusion and rospect
54
5.1 试验数据表达
进速系数
推力系数 扭矩系数 敞水效率
Jp Va nD
T KT n2 D4
Q K Q n2 D5
KT 0 2 K Q Jp
55
5.1 试验数据表达
36
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
四只应变片的连接方法 应变片连接在①-②，②-③之间，③-④ ，④-①，其它点不连；
①-②和③-④是测量电桥相对的两个臂 ②-③和④-①是测量电桥相对的两个臂
37
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
数据采集卡的主要组成 模拟输入（A/D） 模拟输出（D/A） 数字输入输出 计数器/计时器 可编程增益放大器
根据原始记录数据可列表计算螺旋 桨的推力系数和扭矩系数，对测量点不 计算敞水效率。用光顺后的推力系数和 扭矩系数计算螺旋桨的敞水效率。
57
5.1 试验数据表达
对于几何形状一定的螺旋桨
而言 , 推力系数 KT, 转矩系数 KQ 及
敞水效率η0仅与进速系数J有关
58
5.1 试验数据表达
推力系数KT, 转矩系数KQ及敞水效率η0对进 速系数J的曲线称为螺旋桨的性征曲线。我 们讨论的是孤立螺旋桨的性能，所以称为螺 旋桨敞水性征曲线。 它表示了螺旋桨在任意工作情况下的全面性 能。
39
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
输出部分:
通道数:2路 输出信号范围:0-5V(最大电流5mA) 输入阻抗:0.02Ω D/A转换分辨率:12位 D/A转换速度:2μ S
数字输入输出:
DI:8路,TTL标准电平 DO:8路,TTL标准电平
40
3.3 DH5922动态信号测试分析系统
计数器/计时器(8254)
17
2 相似条件及要求
Tm KT n D KT n D
2 m 4 m 2 s 4 4 s
1

4
Ts
桨模发出的推力等于实桨发出的推力
在模型试验时 , 如果要求满足进数系数 和雷诺数同时相等的条件 ,则桨模的转速和 进速都将过高,难以实现;推力过大而无法测 量 . 因此 , 在进行螺旋桨模型的敞水试验时 , 通常只满足进速系数相等 ,对于雷诺数则仅 要求超过临界数值。
43
4.2 敞水试验过程
桨模制作:敞水桨模直径为0.2-0.3ｍ 通常用巴氏合金、铜合金、不锈钢或铝等 金属 桨模 精度在0.05ｍｍ
44
45
46
47
4.2 敞水试验过程
将敞水动力仪固定在水池拖车上，预先应 进行校验和标定 将桨模安装在敞水动力仪上，叶背向前 , 浸没深度大于桨径 试验前应先根据桨模的几何尺寸，如直径 Dm 和 0.75R 处 切 面 的 弦 长 及 临 界 雷 诺 数 3.0×105 ,确定桨模要求的最小转速，估算 J ＝ 0 时桨模可能发出的最大推力及吸收的 转矩，保证在动力仪量程范围内 48
29
3.2 敞水动力仪技术指标
自航动力仪（全桥电路图）
推力测量
30
3.2 敞水动力仪技术指标-驱动电机
类型 功率 励磁电压 直流电机 5千瓦 220V
额定电枢电压 220V 速度范围 60到3000RPM
31
3.2 敞水动力仪技术指标-转速测量
光栅编码器 256脉冲/转
光栅编码器连接在电机轴上，用来测量电 机转速。
仅修正扭矩系数 ｋ Q。利用平板摩擦阻力 公式直接对扭矩系数进行修正。若采用柏 兰特---许立汀公式 2.58