课程名称:船舶阻力与推进

课程名称:船舶阻力与推进 课程名称:船舶阻力与推进 课程代码:01226(理论) 第一部分 课程性质与目标 一、课程性质与特点 本课程是船舶设计原理的基础，是船舶设计与制造、船舶技术管理人员必须掌握的专业知识，是高等教育自学 考试船舶设计与制造专业的一门重要专业课。 二、课程目标与基本要求 课程目标:学生通过本课程的学习，掌握船舶阻力和船舶推进的基本理论和原理，并运用于船舶设计与制造中。 课程基本要求: 1( 掌握船舶阻力基本知识。 2( 掌握船模阻力试验方法及傅汝德换算方法。 3( 掌握船型对阻力的影响。 4( 掌握船舶推进的基本概念。 5( 掌握螺旋桨作用的基本原理与特性。 6( 掌握敞水试验的概念、试验数据表达的方法及螺旋桨性征曲线的特点。 7( 掌握运用螺旋桨系列试验图谱进行设计与计算的方法。 8( 掌握自航试验的方法及推进因子的，实船航速的预报方法。 9( 掌握联动平衡的概念，主机负荷过重及过轻的原因及处理方法，拖船螺旋桨设计及有效推力计算。 10. 自学过程中应按大纲要求仔细阅读，切实掌握有关内容的基本概念、基本原理和基本方法。 三、与本专业其他课程的关系 本课程是船舶与海洋工程专业的一门专业课，应在修完本专业的基础课和专业基本课后进行学习。 先修课程:流体力学，船舶静力学 后续课程:船舶操纵性与耐波性，船舶设计原理 第二部分 考核内容与考核目标 船舶原理(上) 第1章 总论 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握快速性的基本概念;阻力划分的依据以及类型;力学相似、傅汝德相似、雷诺相似定 理等;了解船舶阻力研究的基本方法。 二、考核与考核目标 (一) 阻力成分的划分(一般) 识记:各种阻力成分的成因及基本概念 (二) 相似条件(次重点) 识记:各相似条件的基本概念 理解:傅汝德相似条件、雷诺相似条件、比较律、全相似的基本理论 (三) 阻力系数(次重点) 理解:各阻力系数的定义及应用 第2章 粘性阻力 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握粘性阻力的基本概念;掌握摩擦阻力及粘压阻力的成因、特性、计算方法等;掌握船 体摩擦阻力的成因、特性、计算方法;减阻措施，粗糙度的影响等。 二、考核知识点与考核目标 (一)平板摩擦阻力公式(重点) 识记:相当平板的概念 理解:平板摩擦阻力公式的表达式 应用:平板摩擦阻力公式的应用 第 1 页 共 10 页 (二) 平板摩擦阻力系数的导出(次重点) 理解:船体曲度对阻力的影响 应用:减小摩擦阻力的措施 (三) 粗糙度影响(次重点) 识记:船体表面粗糙的分类 理解:粗糙度影响的概念 应用:粗糙补贴 (四) 粘压阻力(次重点) 识记:粘压阻力形成的物理原因 理解:影响粘性阻力的因素 应用:减小粘压阻力的措施 (五) 边界层 界层积分关系 界层内流速分布(一般) 识记:边界层的概念 理解:边界层厚度 第3章 兴波阻力 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握船体兴波阻力的成因、特性及计算方法;兴波干扰的预测及减阻措施。 二、考核知识点与考核目标 (一)船行波的形成(次重点) 识记:船行波的概念 理解:平面进行波的特征、船行波形成的原因、船行波的组成和特征 (二) 船的首尾波系及其干扰(重点) 识记:船行波的主要特征 理解:首尾横波干扰，有利干扰、不利干扰的基本概念 应用:影响首尾横波干扰结果的因素 (三)兴波阻力特征(重点) 识记:波浪参数的基本概念 理解:兴波阻力与波浪参数的关系 (四)减小兴波阻力的方法(重点) 理解:减小常规船舶兴波阻力的方法 应用:减小兴波阻力的具体措施 (五)破波阻力(次重点) 识记:破波阻力的概念 理解:破波阻力的成因 (六)兴波阻力与船型关系(一般) p理解:?理论预测兴波干扰 第4章 附加阻力 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握附体阻力的基本概念及其计算方法，汹涛阻力、失速及功率储备的概念。 二、考核知识点与考核目标 (一) 附体阻力(重点) 识记:附体阻力的基本概念 应用:确定附体阻力的方法 (二) 波浪中的阻力增值(重点) 识记:失速、储备功率的基本概念 理解:船体对波浪的绕射作用 第 2 页 共 10 页 应用:影响波浪中阻力增值的因素 第5章 船模阻力试验 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握船模阻力试验的方法;傅汝德换算方法及三因次换算方法;波形测量及尾流测量方法。 二、考核知识点与考核目标 (一) 船模和实船的阻力换算(重点) 识记:形状因子的基本概念 理解:傅汝德换算方法及三因次换算方法的基本思想，两者的合理性 应用:傅汝德换算方法及三因次换算方法的阻力换算关系 (二) 船模阻力试验的目的(一般) 识记:船模阻力试验的目的 理解:船模阻力试验的依据 应用:船模阻力试验方法 第6章 船型对阻力的影响 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握船型变换的基本方法，掌握主要尺度(排水量、船长)、船型参数(Cp)及横截面积曲 线的特征参数对阻力的影响的基本结论。 二、考核知识点与考核目标 (一) 船型主尺度的影响(重点) 识记:高速船的船型特点 理解:船长、排水量长度系数对阻力的影响，宽度吃水比的影响 (二) 主要船型系数的影响(重点) 识记:低速船的船型特点 理解:棱形系数的影响，船中横剖面系数的影响，方形系数的影响 (三)横剖面面积曲线形状的影响(重点) 理解:浮心纵向位置的影响，平行中体长度和位置的影响 应用:横剖面面积曲线两端形状的影响 (四) 首尾端形状的影响(重点) 识记:首、尾柱形状，球鼻船首的形式，球鼻首的减阻机理 理解:横剖面形状对阻力影响及选择，采用方尾的优点 (五)船型对阻力影响的基本概念(次重点) 识记:优良船型的含义 理解:船舶分类及其主要阻力成分 应用:影响阻力的船型参数，船型变换的基本方法 (六)满载水线形状的影响(一般) 识记:表征满载水线形状的主要因素，满载水线首尾端的形状 第7章 阻力的近似估算方法 一、学习目的与要求 通过本章的学习，要求学生掌握近似计算的概念及方法;爱尔法、海军系数法等。 二、考核知识点与考核目标 (一)根据经验公式估算(重点) 理解:爱尔法的基本思想 应用:爱尔法的计算方法 (二)根据母型船数据估算(重点) 识记:海军系数法的基本假定 应用:海军系数法的应用 第 3 页 共 10 页 (三)根据船模系列试验资料估算阻力(次重点) 识记:近似估算阻力的基本概念和方法 第8章 船在限制航道中的阻力 一、学习目的与要求 通过学习，掌握浅水阻力的特点及计算方法。 二、考核知识点与考核目标 (一)浅水对阻力的影响(重点) 识记:浅水对阻力影响的原因，回流速度的概念，浅水阻塞效应的概念 理解:浅水对流场及粘性阻力的影响，浅水对兴波及兴波阻力的影响 应用:浅水阻力曲线的特点 (二)确定浅水阻力的方法(重点) 理解:许立汀中间速度法的基本思想 应用:应用许立汀中间速度法确定浅水阻力 第9章 高速船的阻力特性 一、学习目的与要求 通过学习，了解高性能船的概念、种类及特点。 二、考核知识点与考核目标 (一)船舶航行中的航态和高速船的种类(一般) 识记:不同船舶的航态特点，高速船的种类 (二)高速排水艇和阻力性能(重点) 识记:高速排水艇的艇型特点，高速排水型艇的阻力特征 理解:影响过渡型快艇阻力的艇型因素 (三)高速双体船船型和阻力特性(重点) 识记:双体船船型特征，高速双体船的阻力特征，影响高速双体船阻力性能的主要参数 (四)滑行艇的艇型和阻力性能(重点) 识记:滑行艇的艇型特点 理解:滑行艇的阻力特征，影响滑行艇阻力性能的主要因素 (五)水翼艇的阻力特性(次重点) 识记:水翼艇的分类; 理解:水翼艇的阻力曲线特点 (六)气垫船的阻力特性(一般) 识记:水翼艇的分类 理解:水翼艇的阻力成分 船舶原理(下) 第1章 船舶推进概述 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握船舶推进发展的历史;推进器的种类;传送效率及推进效率。 二、考核知识点与考核目标 (一)马力及效率(一般) 识记:有效马力、传送效率及推进效率的概念及含义 (二)推进器的类型(次重点) 理解:推进器的类型 第2章 螺旋桨的几何特性 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握螺旋桨的外形名称及定义;螺旋面及螺旋线的构成及特征;螺旋桨的几何性征。 二、考核知识点与考核目标 第 4 页 共 10 页 (一)螺旋桨的外形和名称(次重点) 识记:螺旋桨构成的各名称，盘面积的表达 (二)螺旋桨的几何特性(重点) 识记:螺距比、盘面比的定义 理解:桨叶切面形状，叶面参考线，纵斜，盘面比 (三)螺旋面及螺旋线(一般) 识记:螺距、螺旋线的基本概念 第3章 螺旋桨基础理论及水动力特性 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握理想推进器的概念及效率表达式，能用效率表达式分析提高桨效率的基本方法。 二、考核知识点与考核目标 (一)理想推进器理论(次重点) 识记:理想推进器、轴向诱导速度的基本概念 理解:理想推进器的效率表达式 (二)作用在桨叶上的力和力矩(重点) 理解:叶元体的结构效率的定义及成因 应用:速度多角形的绘制 (三)螺旋桨的水动力性能(重点) 识记:进程、滑脱比、进速系数的定义，实效螺距、无转矩螺距的概念 理解:进速系数的变化对螺旋桨性能的影响 应用:提高桨效率的主要途径和措施 (五) 理想螺旋桨理论(次重点) 理解:诱导速度的正交性，理想螺旋桨的效率 应用:提高周向诱导效率，减少尾流旋转能量损失的措施 第4章 螺旋桨模型的敞水试验 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握敞水试验的概念;试验数据表达的方法及螺旋桨性征曲线的特点。 二、考核知识点与考核目标 (一)敞水试验方法及测量数据的表达(一般) 识记:螺旋桨水动力性能的表达 (二)螺旋桨模型系列试验及性征曲线组(重点) 识记:螺旋桨系列的概念 (三)临界雷诺和尺度效应(次重点) 理解:临界雷诺数的概念 应用:螺旋桨的雷诺数的表达，螺旋桨临界雷诺数的取值，螺旋桨模型试验结果的尺度修正方法 (四)螺旋桨的相似定理(一般) 识记:桨轴沉没深度的概念，尺度效应的概念 第5章 螺旋桨与船体间的相互作用 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握伴流、推力减额的概念、组成及表达方法;推进效率QPC的分解以及提高推进效率的 措施。 二、考核知识点与考核目标 (一)伴流(次重点) 识记:伴流的概念，标称伴流、实效伴流的概念 理解:产生伴流的原因 应用:伴流分数的表达，测量实效伴流的方法，敞水螺旋桨效率，船后螺旋桨效率、相对旋转效率的关系 第 5 页 共 10 页 (二)推力减额(重点) 识记:阻力增额、推力减额的概念 理解:影响推力减额分数的因素 应用:推力减额分数的表达 (三)推进系数及推进效率的各种成分(重点) 识记:功率传递及各推进效率成分的概念 理解:各种效率成分与马力关系的示意图 应用:提高推进效率的措施 第6章 螺旋桨的空泡现象 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，要求学生掌握空泡成因、条件;叶切面空泡现象及影响因素;螺旋桨空泡现象及影响因素; 避免和延缓空泡产生的措施;螺旋桨模型空泡试验方法，空泡校核。 二、考核知识点与考核目标 (一)桨叶表面产生空泡的原因(次重点) 识记:减压系数、空泡数的定义 理解:产生空泡的条件 应用:影响减压系数、空泡数的因素 (二)螺旋桨的空泡现象，空泡对螺旋桨性能的影响(重点) 理解:空泡第一阶段、第二阶段的特征，对叶切面的影响 (三)空泡校验(重点) 理解:柏利尔限界线的概念 应用:柏利尔限界线的应用，空泡校核的方法 (四)叶切面的空泡现象，空泡对叶切面性能的影响(次重点) 理解:泡状空泡、片状空泡易产生的位置 应用:延缓螺旋桨空泡发生的措施 第7章 螺旋桨的强度计算 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握规范校核法;桨叶厚度的径向分布;螺距修正。 二、考核知识点与考核目标 (一)规范校核法(重点) 应用:螺旋桨桨叶厚度的确定 (二)桨叶厚度的径向分布(次重点) 应用:桨叶叶稍厚度的确定，桨叶厚度的径向分布形式及确定 (三)螺距修正(次重点) 理解:螺距修正的原则 应用:螺距修正的具体方法 (四)分析计算法(一般) 理解:分析计算法的基本概念 第8章 螺旋桨的图谱设计 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，了解设计图谱的构成原理，系统掌握一般运输船舶与拖船的螺旋桨设计问题及有关计算。 二、考核知识点与考核目标 (一)B-型设计图谱及其应用(重点) 理解:螺旋桨设计的基本思想，设计问题的种类 应用:马力系数、直径系数、最佳效率线的概念及应用，B-型设计图谱的构成原理及设计流程 (二)图谱螺旋桨设计举例(次重点) 第 6 页 共 10 页 理解:螺旋桨设计综合举例 应用:螺旋桨制图及制造工艺 (三)设计螺旋桨时应考虑的若干问题(次重点) 理解: 螺旋桨设计中螺旋桨数目、螺旋桨叶数的选择，螺旋桨直径的确定，螺旋桨转速的选择 第9章 船模自航试验及实船性能预估 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握自航试验的方法及推进因子的分析，实船航速的预报方法。 二、考核知识点与考核目标 (一)船模自航试验(次重点) 识记:相似定律，强制自航法的概念 理解:摩擦阻力的修正 应用:推进效率成分的分析 (二)实船性能预估(一般) 理解:实船试航速度预报;桨机配合情况;实船和船模相关分析;实船试航。 第10章 船体-螺旋桨-主机配合问题 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，掌握联动平衡的概念，主机负荷过重及过轻的原因及处理方法，拖船螺旋桨设计及有效推 力计算。 二、考核知识点与考核目标 (一)船体-螺旋桨-主机之间的能量转换及工作状态(次重点) 理解:船舶作等速直线航行时，主机与螺旋桨、船体与螺旋桨之间的关系 应用:外界条件的影响使船舶阻力发生变化时螺旋桨的工作情况 (二)特征曲线(重点) 理解:船体、螺旋桨、主机的特征曲线，主机负荷过重及过轻的原因及处理方法 (三)螺旋桨图谱设计举例 应用:拖船螺旋桨设计及有效推力计算 第11章 特种推进器简介 一、学习目的与要求 通过对本章的学习，了解特种推进器的发展。 二、考核知识点与考核目标 (一)各种形式推进器的简介(一般) 识记:导管桨、可调距桨及其它形式推进器简介 第三部分 有关与实施要求 一、考核的能力层次表述 本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次 要求为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是: 识记:要求考生能够对大纲中的知识点，如定义、公式、定理、性质、法则等有清晰准确的认识和表述，并能 做出正确的判断与选择。 理解:在识记的基础上，要求考生能够对大纲中的概念、定理、公式、法则等有一定的理解，清楚它与有关知 识点的联系与区别，并能做出正确的表述和解释。 应用:要求考生对大纲中的概念、定理、公式、法则等熟悉和理解的基础上，能解决简单的计算、证明或应用 问题，也可运用多个知识点，分析、计算或推导解决稍复杂的一些问题。 二、教材 1、指定教材:《船舶原理》 盛振邦，刘应中 主编，上海交通大学出版社，2003年9月第1版 2、参考教材:《船舶阻力》 李世谟 编，人民交通出版社，1989年 三、自学方法指导 第 7 页 共 10 页 1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。 2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。 3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。 4、完成后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次(步骤)分明的论述或推导，明确各层次(步骤)间的逻辑关系。 四、对社会助学的要求 1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。 2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。 3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。 4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡"认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通"的方法。 5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。 6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。 7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。 8(助学学时:本课程共5学分，建议总课时90学时，其中助学课时分配如下: 章次 内容 学时 船舶阻力部分 第1章 总论 2 第2章 粘性阻力 6 第3章 兴波阻力 6 第4章 船模试验及阻力换算 4 第5章 船型影响 8 第6章 附体阻力 2 第7章 阻力近似计算 5 第8章 船舶在限制航道中的阻力 5 第9章 高性能船简介 3 船舶推进部分 第1章 船舶推进概述 2 第2章 螺旋桨几何特性 3 第3章 螺旋桨基础理论及水动力特性 5 第4章 螺旋桨模型的敞水试验 5 第5章 螺旋桨与船体的相互作用 4 第6章 螺旋桨的空泡现象 4 第7章 螺旋桨强度计算 5 第8章 螺旋桨图谱设计 8 第9章 船模自航试验及实船性能预估 4 第10章 船体-螺旋桨-主机配合问题 5 第11章 特种推进器简介 4 90 第 8 页 共 10 页 五、关于命题考试的若干规定 1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。 2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:“识记”为 30%, “理解”为 30,，“应用”为 40,。 3、试题难易程度应合理:易、较易、较难、难比例为2:3:3:2。 4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为:重点占65%，次重点占25%，一般占10%。 5、试题类型一般分为:填空题，名词解释，简答题，选择题，综合应用题等。 6、考试采用闭卷笔试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分合格。 六、题型示例 (一)选择题 1.球鼻艏的作用是( )。 a.高速船减小其兴波阻力，低速船减小其舭涡阻力; b.就是为了减少兴波阻力; c.就是为了减少粘压阻力; d.防止首部撞击所设。 (二)填空题 1. 船舶阻力中的( )阻力与兴波阻力均属于压差阻力。 (三)名词解释 1( 孤独波 (四)简答题 1( 列举三例减小兴波阻力的措施。 (五)综合应用题 3,,0.82()m1.某海船模型速度Vm=1.75(m/s)，，，湿面积s=5.90(m2)，缩尺比，测得总Lm,6.1(),,20 阻力Rt=34.1(n)，试验水温为20C，试用傅汝德换算法求15C海水中实船的总阻力。 第 9 页 共 10 页 第 10 页 共 10 页