一种基于阻力图谱的船舶快速性教学方法及系统

技术特征：
1.一种基于阻力图谱的船舶快速性教学方法，其特征在于，包括如下步骤：(s1)教学时设定目标船型参数，通过与该目标船型参数相匹配的阻力图谱获取该目标船型船舶航行时的阻力，通过该阻力换算得到所述目标船型在不同航速下的有效功率，进而拟合得到有效功率曲线；所述阻力图谱是根据已有的各船型阻力数据预先建立的用于反映不同船型参数下船舶航行时的阻力的图谱；(s2)设定所述目标船型的包含主机功率在内的主机参数和推进系数相关参数，根据所述推进系数相关参数计算得到推进系数，进而根据所述推进系数将所述主机功率换算得到所述目标船型的有效功率值，将该有效功率值代入所述有效功率曲线得到其对应的航速也即所述目标船型的预估航速；根据所述目标船型参数和所述预估航速完成螺旋桨选型；所述目标船型螺旋桨选型包括：确定包括螺旋桨直径、螺距比和盘面比在内的主要参数；(s3)根据所述螺旋桨选型，完成螺旋桨叶剖面参数表和桨叶轮廓形状图绘制。2.如权利要求1所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学方法，其特征在于，步骤(s1)中，所述阻力图谱以体积傅氏数为横坐标，以单位排水量阻力为纵坐标绘制而成；所述体积傅氏数fr
▽
为：式中，v是船舶航行速度，g是重力加速度；
▽
是船舶的排水体积，
▽
＝δρ，
△
为排水量，ρ为水的密度；所述单位排水量阻力为r/
△
，其中r为船舶航行时的阻力。3.如权利要求2所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学方法，其特征在于，步骤(s1)中，所述通过该阻力换算得到所述目标船型在不同航速下的有效功率的公式为：式中，p
e
为有效功率。4.如权利要求3所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学方法，其特征在于，所述已有的各船型阻力数据来自船模拖曳水池实验数据换算到实船的阻力数据，或者已有的实船阻力数据；所述目标船型参数包括目标船型的船长、型宽、吃水、斜升角、静倾角、方形系数和排水量；所述主机参数还包括主机台数和主机转速，所述推进系数相关参数包括推力减额、伴流分数、机械传送效率、相对旋转效率和敞水效率；所述目标船型螺旋桨选型具体为：根据所述目标船型参数和所述预估航速选定包括螺旋桨的桨型、叶数在内的第一参数，根据所述第一参数通过桨谱确定所述主要参数。5.如权利要求1或2所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学方法，其特征在于，步骤(s3)具体为：按照所述主要参数，以vb语言为工具对autocad进行二次开发，完成螺旋桨叶剖面参数表和桨叶轮廓形状图绘制。6.一种基于阻力图谱的船舶快速性教学系统，其特征在于，包括：阻力图谱模块，根据已有的各船型阻力数据预先建立的用于反映不同船型参数下船舶航行时的阻力的图谱；所述已有的各船型阻力数据来自船模拖曳水池实验数据换算到实船
的阻力数据，或者已有的实船阻力数据；船型输入模块，用于教学时输入目标船型参数；阻力性能预估模块，用于通过与船型输入模块输入的目标船型参数相匹配的阻力图谱获取该目标船型船舶航行时的阻力，通过该阻力换算得到所述目标船型在不同航速下的有效功率，进而拟合得到有效功率曲线；螺旋桨选型模块，设定所述目标船型的包含主机功率在内的主机参数和推进系数相关参数，根据所述推进系数相关参数计算得到其推进系数，进而根据所述推进系数将所述主机功率换算得到所述目标船型的有效功率值，将该有效功率值代入所述有效功率曲线得到其对应的航速也即所述目标船型的预估航速；根据所述目标船型参数和所述预估航速完成螺旋桨选型；所述目标船型螺旋桨选型包括：确定包括螺旋桨直径、螺距比和盘面比在内的主要参数；螺旋桨出图模块，用于根据所述螺旋桨选型，完成螺旋桨叶剖面参数表和桨叶轮廓形状图绘制。7.如权利要求6所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学系统，其特征在于，所述阻力图谱模块中，所述阻力图谱以体积傅氏数为横坐标，以单位排水量阻力为纵坐标绘制而成；所述体积傅氏数fr
▽
为：式中，v是船舶航行速度，g是重力加速度；
▽
是船舶的排水体积，
▽
＝δρ，
△
为排水量，ρ为水的密度；所述单位排水量阻力为r/
△
，其中r为船舶航行时的阻力。8.如权利要求7所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学系统，其特征在于，所述阻力图谱模块中，所述通过该阻力换算得到所述目标船型在不同航速下的有效功率的公式为：式中，p
e
为有效功率。9.如权利要求8所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学系统，其特征在于，所述已有的各船型阻力数据来自船模拖曳水池实验数据换算到实船的阻力数据，或者已有的实船阻力数据；所述目标船型参数包括目标船型的船长、型宽、吃水、斜升角、静倾角、方形系数和排水量；所述主机参数还包括主机台数和主机转速，所述推进系数相关参数包括推力减额、伴流分数、机械传送效率、相对旋转效率和敞水效率；所述目标船型螺旋桨选型具体为：根据所述目标船型参数和所述预估航速选定包括螺旋桨的桨型、叶数在内的第一参数，根据所述第一参数通过桨谱确定所述主要参数。10.如权利要求6或7所述的一种基于阻力图谱的船舶快速性教学系统，其特征在于，所述螺旋桨出图模块用于按照所述主要参数，以vb语言为工具对autocad进行二次开发，完成螺旋桨叶剖面参数表和桨叶轮廓形状图绘制。

技术总结
本发明公开了一种基于阻力图谱的船舶快速性教学方法及系统，属于船舶实验教学领域，方法以已有的各船型阻力数据为基础，获得不同船型参数下系列船型的阻力图谱；教学时学生输入目标船型参数，通过与该目标船型参数相匹配的阻力图谱获取该目标船型船舶航行时的阻力，进而得到其有效功率曲线；然后再输入主机参数和推进系数相关参数，根据推进系数将主机功率换算得到有效功率值，将该有效功率值代入有效功率曲线得到预估航速，进而完成目标船型螺旋桨选型，进行螺旋桨出图。本发明基于阻力图谱对船舶知识点进行串联式教学，完成船机桨匹配的训练与实践，提高学生对知识的理解与运用能力，教学效果佳。教学效果佳。教学效果佳。


技术研发人员：宋磊 孙江龙 刘曾 高华
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.04.25
技术公布日：2022/8/12