船舶試驗(yàn)技術(shù)復(fù)習(xí)大綱

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1、1.1船舶性能實(shí)驗(yàn)的途徑和內(nèi)容一.船舶性能實(shí)驗(yàn)的途徑船舶性能實(shí)驗(yàn)的作用：船舶性能實(shí)驗(yàn)是研究船舶航行性能、進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)、發(fā)展船舶技術(shù)的重要方法。船舶性能實(shí)驗(yàn)有以下兩種途徑：1.實(shí)船試驗(yàn)實(shí)船試驗(yàn)是實(shí)船在實(shí)際環(huán)境條件下進(jìn)行的試驗(yàn)。實(shí)船試驗(yàn)?zāi)塬@得實(shí)船的最終性能；但實(shí)船試驗(yàn)受自然環(huán)境條件的限制，需要花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。雖然船模試驗(yàn)在許多方面具有實(shí)船試驗(yàn)不可比的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)船試驗(yàn)也仍是研究船舶性能中不可缺少的方法。2.船模試驗(yàn)船模試驗(yàn)是用船模在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。船模試驗(yàn)不受自然環(huán)境條件的限制，試驗(yàn)內(nèi)容可以多種多樣，且可

2、重復(fù)進(jìn)行。有些破壞性試驗(yàn)，例如船舶翻沉原因試驗(yàn)等，只有采用船模試驗(yàn)。此外，船模試驗(yàn)花費(fèi)的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間都比實(shí)船試驗(yàn)少得多。船模試驗(yàn)結(jié)果要用恰當(dāng)?shù)膿Q算方法，來預(yù)報(bào)實(shí)船的性能。由于船模的試驗(yàn)狀態(tài)與實(shí)船不可能完全相似，而采用的換算方法也不可能考慮到影響船舶性能的所有復(fù)雜的因素，因此船模試驗(yàn)也有其局限性。二、進(jìn)行船舶性能實(shí)驗(yàn)的意義：1.預(yù)報(bào)新船的性能指標(biāo)；2.比較不同船舶的性能優(yōu)劣；3.驗(yàn)證理論研究和數(shù)值模擬的結(jié)果；4.發(fā)現(xiàn)新的船舶特性、開發(fā)新的船舶技術(shù)。1.2相似準(zhǔn)則一、幾何相似1.幾何形狀相同，且對(duì)應(yīng)尺寸成同一比例

3、；Ls/Lm=CL（長(zhǎng)度比尺）2.對(duì)應(yīng)角度相等。一般船模試驗(yàn)應(yīng)滿足幾何相似的條件。但備用槳模自航試驗(yàn)就不滿足螺旋槳幾何相似。二、運(yùn)動(dòng)相似1.對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的速度方向相同，大小成同一比例。即：Vs/Vm=Cv(速度比尺)2.對(duì)應(yīng)點(diǎn)通過對(duì)應(yīng)距離的時(shí)間也相同。即：Ct=ts/tm=(Ls/Vs)/(Lm/Vm)=CL/Cv(時(shí)間比尺)3.對(duì)應(yīng)點(diǎn)的加速度也相似。即：Ca=as/am=(Vs/ts)/(Vm/tm)=Cv/Ct(加速度比尺)三、動(dòng)力相似船舶試驗(yàn)常用的動(dòng)力相似準(zhǔn)則有：全動(dòng)力相似：如果船模與實(shí)船的所有相似準(zhǔn)數(shù)都相同，則船模

4、與實(shí)船滿足全相似定律。進(jìn)行船模試驗(yàn)時(shí)，要求滿足全動(dòng)力相似是不可能的(主要是Re數(shù)不能相同)。為此，只能要求滿足部分動(dòng)力相似條件。2.1測(cè)量誤差及其分類誤差是測(cè)量值xi與真值μ之差，即δi=xi-μ。了解誤差的種類、性質(zhì)、產(chǎn)生的原因，采取有效的方法來處理實(shí)驗(yàn)測(cè)量值中的誤差，保證在一定條件下得到的試驗(yàn)結(jié)果有一定程度的可靠性。根據(jù)誤差的性質(zhì)可分為：一、系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是在同一條件下多次測(cè)量同一量值時(shí)，其誤差的符號(hào)與絕對(duì)值大小保持恒定的誤差。又稱恒定誤差。系統(tǒng)誤差反映了測(cè)量的準(zhǔn)確度。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因可以是測(cè)量工具不完善，試驗(yàn)

5、裝置安裝、布置及調(diào)整不當(dāng)，測(cè)量方法錯(cuò)誤，測(cè)量人員的感覺器官和運(yùn)動(dòng)器官不完善，外界環(huán)境因素變化等。二、隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差是在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，誤差的符號(hào)與絕對(duì)值的大小以不可預(yù)定的方式變化的誤差。隨機(jī)誤差反映了測(cè)量系統(tǒng)的精密度。隨機(jī)誤差是由許多尚未掌握的微小因素引起的。如溫度、濕度的變化、空氣振動(dòng)、電壓波動(dòng)、測(cè)量設(shè)備中零部件配合不穩(wěn)定、人員視覺和讀數(shù)技術(shù)的差異等因素造成的。隨機(jī)誤差可以用概率統(tǒng)計(jì)的方法加以描述和分析。三、粗大誤差粗大誤差是偶然發(fā)生的、數(shù)值偏大的誤差。粗大誤差是由于差錯(cuò)引起的。測(cè)量時(shí)人為地讀錯(cuò)

6、、記錯(cuò)，儀器儀表突然跳動(dòng)，實(shí)驗(yàn)狀態(tài)尚未達(dá)到預(yù)期的條件就匆忙開始測(cè)量和記錄等，都是引起粗大誤差的原因。粗大誤差的測(cè)量值屬于“壞值”，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)把它從測(cè)量值序列中剔除掉。2.2系統(tǒng)誤差分析系統(tǒng)誤差是固定的或按一定規(guī)律變化的誤差，不能用處理隨機(jī)誤差的方法來處理它。必須針對(duì)不同情況，采取不同的處理方法。系統(tǒng)誤差的存在對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有嚴(yán)重影響，必須消除或?qū)⑵浣档阶畹统潭?。判別系統(tǒng)誤差存在的方法通常有以下兩種：1.觀察偏差的趨勢(shì)1）把測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差按測(cè)量次序先后排列。如果發(fā)現(xiàn)偏差有規(guī)則地只向一個(gè)方向演變，例如前段的偏差為

7、負(fù)號(hào)，后段的偏差為正號(hào)，則含有累積的系統(tǒng)誤差。2）按照測(cè)量的次序分別求出前半段和后半段數(shù)據(jù)偏差的總和。若兩段總和的差值顯著地不接近于零時(shí)，則含有累積的系統(tǒng)誤差。3）把數(shù)據(jù)的偏差按測(cè)量順序排列。如果偏差的符號(hào)作周期性變化，則含有累積的系統(tǒng)誤差。4）如果是動(dòng)態(tài)測(cè)量，則觀察其記錄曲線。若記錄曲線的平均水準(zhǔn)線保持水平，則表明數(shù)據(jù)中不包含變化的系統(tǒng)誤差。若平均水準(zhǔn)線由低到高或由高到低，則有累積的系統(tǒng)誤差；若平均水準(zhǔn)線作周期性變化，則有周期性系統(tǒng)誤差存在；如果平均水準(zhǔn)線作復(fù)雜規(guī)律變化，則有復(fù)雜變化的系統(tǒng)誤差。2.正態(tài)分布判別法1）

8、用正態(tài)概率紙來判別。把測(cè)量數(shù)據(jù)列成頻率分布表，然后作圖，以數(shù)據(jù)值為橫坐標(biāo)，以累計(jì)概率為縱坐標(biāo)，連線如圖所示。如果各點(diǎn)在一條直線上（尤其是中間點(diǎn)），則表明測(cè)得的數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，只含隨機(jī)誤差，而無(wú)系統(tǒng)誤差。反之，表示測(cè)量數(shù)據(jù)含有系統(tǒng)誤差。2）用公式來判別。若測(cè)量數(shù)據(jù)只含隨機(jī)誤差，則數(shù)據(jù)與算術(shù)平均值的平均偏差δ與標(biāo)準(zhǔn)差σ間有下列關(guān)系：