船用丙纶缆绳的水阻力试验研究.pdf

《船用丙纶缆绳的水阻力试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第41卷第2期2012年04月船海工程’SHIP&OCEANENGINEERINGV01．4lNo．2Apr．2012DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2012．02．025船用丙纶缆绳的水阻力试验研究郭欣1，于洋2，俞爱华1(1．浙江海洋学院船舶与建筑工程学院，浙江舟山316000；2．大连海事大学航海学院，辽宁大连116026)摘要：在船模拖曳水池中进行了船用丙纶缆绳的水阻力试验。缆绳切向阻力系数由长、短两根裸绳直拖试验而获得，为0．036；法向阻力系数由缆绳悬挂重物吊拖试验得到为1．66。关键词：丙纶

2、缆绳；水阻力；拖曳水池；测量中图分类号：U672．7文献标志码：A文章编号：1671-7953(2012)02-0000-00船舶在大风浪中因主机故障而停车时，受风浪作用而逐渐变成横风横浪状态，这样对船舶安全极为不利¨引。为避免此种情况发生，可在船艏抛出一曳航物，使船艏受到一定的漂移阻力作用而保持迎风状态。关于这方面知识，许多文献均有介绍口⋯，但缺乏定量分析。为此，探讨采用船用丙纶缆绳悬挂重物作为曳航物的可行性，确定缆绳和重物水阻力。单位长度圆形截面缆索的水阻力为bJ。l肛．=弓甲c。D(Vsin≯)2{i(1)∽=—知Ct-rr

3、D(Veosq))2式中坑■——每米缆绳的法向与切向阻力；p——水的密度；D——缆绳直径；卜水流速度；‘D——缆索与流速的夹角；C。、C。——法向与切向阻力系数，C。=1．2、C。／C。=0．01—0．03。由于丙纶缆绳是八股编制绳，其横截面形状与圆形有一些差别，不能套用式(1)巾的阻力系数值。为此，开展了这方面的试验研究。1丙纶缆绳水阻力试验试验在浙江海洋学院船模试验水池中进行，收稿日期：2011～04—08修回日期：2011～04—20基金项目：浙江省科技厅重大专项(20【】8cllsAAa】D09)；浙江省自然科学基金(Y1

4、100671)第一作者简介：郭欣(1970一)，男，学士，工程师。研究方向：船舶性能试验技术E．mail!Guoxin9a@163．130111用拖车拖曳速度模拟水流速度。1．1试验内容试验分为两部分(见图1)：①裸绳直拖，以测出丙纶缆绳切向水阻力系数；②缆绳悬挂重物吊拖，以得到缆绳法向阻力系数。在悬重吊拖之前，还需测试重物的水阻力。a)裸缌直拖b)悬挂重物吊拖图1缆绳阻力试验内容1．2测量原理设计了一套简易装置来测量缆绳水阻力，见图2。在拖车上固定一个测量板，板的下部设有水平刻度尺。板的顶端设一个挂钩，挂钩至刻度尺的垂直距离为三

5、。挂钩上用细钢丝绳悬挂一重量为形的物体，该物体上通过一根引绳系于试验缆绳上。图2缆绳水阻力测量方法在做裸绳直拖试验时(见图2a))，由于重物形距离水面很近，且丙纶缆绳漂浮于水面，故可忽略引绳的倾斜角度，近似认为是水平的。拖车以某一稳定速度行进时，在刻度尺上读出悬挂绳偏离的距离如，即可计算出缆绳水阻力F。。^。F．=Wtan0=W半(2)L9I第2期船海工程第41卷在进行缆绳悬挂重物吊拖时，缆绳及重物G浸没在水中(图2b))。受实验室水池水深限制，缆绳长度仪为3．5In。可由式(3)近似计算出缆绳与重物的水半阻力之和。AⅣF。=(W

6、+k。)tan0=(形+k，)半(3)。L式中：kG——重物G在水中的重量；％——系数，％=0．87。考虑到丙纶缆绳密度比水略小，试验缆绳长度亦较短，故式(3)忽略了试验缆绳的净浮力。1．3主要试验用具1)缆绳。采用8股编制丙纶缆绳(新绳)，直径70film，长度20m。2)试验砝码。采用实验室配备的船模压载用的铁砝码若干只，每只10kg。试验时根据需要可组成20kg、30kg和40kg等。3)测量板。测量板为1030mm×650m1]fl的木制平板，在板上做铅垂基线和水平刻度尺。1．4试验方法1．4．1裸绳直拖试验方法裸绳直拖试

7、验可求取缆绳的切向水阻力系数。由于该系数值比较小，而缆绳前后端流场变化会对试验结果带来较大误差，故借鉴文献[6J的做法，采取20Ill和16．5Ill缆绳分别直拖方法，利用二者阻力差来求出3．5m长缆绳的水阻力，以此来抵消缆绳端部影响。进而得到每米缆绳的切向阻力．f。每一速度下均进行3次测试。1．4．2缆绳悬挂重物吊拖试验方法这部分试验分两个步骤进行。首先做重物吊拖试验，以测试重物的水阻力。该重物由铁砝码构成，为增加试验组次，设20kg和30kg两组。然后进行3．5m缆绳悬挂砝码的吊拖试验，以测试缆绳和砝码总的水阻力。两个步骤测试

8、的阻力之差，即为缆绳的水阻力。每一速度下亦进行3次测试，取3次测试结果的平均值作为试验值。另外，随着速度增加、阻力增大，缆绳露出水面的长度也越来越大。试验时需记录该长度，以便确定缆绳在水中的实际长度。试验时拖车速度范围是0．5～2．1m／s，对应的