CB Z 245-1988 单桨潜艇伴流与推力减额分数的估算.pdf

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1、中国船舶工业总公司指导性技术文件CB/Z 245-88 单桨潜艇伴流与推力减额分数的估算Estimation of Wake and了hrust-deductionFraction for Single-screw Submarine 1988 -09 -23发布1988叩09叩23实施中国船舶工业总公司批准中国船础工业总公司指导性技术文件单桨潜艇伴流与推力减额分数的估算Estimation of Wake and丁hrust-deductionFraction for Single-:-screw Submarine l 主地内容与适用范国本标准规定了单桨潜艇伴流与拉力减额分敬的估算方法本标

2、准适用于草桨潜艇快速性设计计算z 符号及足义（.!l表l) 表iCB/ Z 245 - 88 分类号：Ull符号量的名称单位Ao 瑶旋来盘曲积mz c ! 摩擦阻力系敬（l 9 5 7年ITTC线）CTh 螺旋桨推力负荷系教cvm 模型粘性阻力系数CVS 实船粘性阻力系数D 艇体直径m he 边界层形状参敬L 艇长m Lp 平行中体长m s 0 裸船体温面积mz t 稚刀戒掉i分数右。系治状态锥方藏额分数飞NA裸船体雄为减额分散古m 4英型强力戒额分数古s 实船推为减额分数中国船舶工业总公司1988-09-23发布CB/ Z 245-88 续表i符号量的名称单位u 航速离su6 艇尾边界层外缘

3、流速nVS w 实效伴流分数wd 排挤伴流分敬WF 摩擦伴流分数WFN 标称摩擦伴流分数Wm 模型伴流分数WNA 裸船体伴流分数ws 实船伴流分数.A 轴对称边界层排挤面积mz e 尾去流半角。）3 根据船体和螺旋浆的几何参敬计算裸船体的伴流分数3.1伴流分数表征船体对螺旋桨的影响，般由排挤伴流、摩擦伴流和波浪伴流三部分组成深潜潜艇可以忽略自由表面的影响，不考虑波波伴流分数3. z排挤伴流分敬代表螺旋桨盘面处的边界层外缘流连u6与潜艇航速U的差别，用wd表示，按(l）式定义：Wd= l -U6/U wd按（Z）式计算Wd=l-0.8078（D ) 0 l l 8 9 (l-L p / L) 0

4、 111 （言z)-0 .o 34 s: ( z) 式中：宫Z=429（扣:Lp)Z/DZ 3.3摩擦伴流分数代表边界层内的平均返度与航邃的差别，用WF表示没有考患螺旋桨作用的摩擦伴流分数WFN按（3）式计算：且，A ，、w 丘之FN U Ao 考虑了螺旋桨吸附作用的实效摩擦伴流分数按（4）式计算：J旷，、1 Wr. CV A 肉.1 f万. u J.-4.J.4.,/l,;v （孚阳.JI+Cih), a ，g、 2 CB/ Z 245 -88 式中n号主he=. 1. 为边界层形状参敬；1-4 .14./Cv l c T.h=:= ” : 为螺旋桨的负荷参数；去PAo02(l-W 2 3.

5、 4 已知艇体和蝶旋桨的儿何参数，利用理讼国i昔（见图l）确定裸船体的实效伴流分数，其具体步骤如下：a.报据给定的艇体和螺旋桨的儿何参数，计算So/Ao b. 自（z）式计算Uo/U=l-Wdc.根据阻力试验结果或经验公式、国语，确定裸体船体的枯性阻力系数Cvd. 已知So/Ao、问u和CV，由国1查出伴流分敬W：在图的左半部找出So/Ao的等值线与Cv等值线的交点，过该交点作平行于被坐标轴的线段与右半图相应的Uo/U等值线相交，新交点所对应的横坐标值就是所求的伴流分数值WNA如图中带箭头的应线所示4 已知艇体及螺旋桨的儿何参数估算裸船体的推力减额分数4.1 雄为减额代表营菜的艇体阻力与相同是

6、在这我立艇体阻力的差辙，推力喊额分数是表征艇体与螺旋桨相互影响的另一重要因子 4.Z 裸船体推力减额分数按（5）式计算WNAd +t0 5) tNA= (l-WNA)(l斤+cTh)4 3裸船体推力减顿分数的实际计算可利用理论因语（见国z）进行，具体步辙如下：a.根据3.条求出的WNA与Uo口，由自Z登出相应的l值b.根据So,/Ao与u6/u，.由国2的在上图，查出对应的右。值c.裸船体雄为减额分数按（6）式计算古NAI+to (6) 5 带附件的单桨潜艇伴流与推力减额分数分别按（7)、（B）式计算：W=W11A+ 0 .02 古自t11A-o.oz 、. ，、. , ”-mHU 、,.,

7、. 、6 根据母型艇的试验资料估算新艇的伴流与推力减额分数. 6 .l 新艇或政型艇相对于母型或原方案艇型的改变，如果在它们的阻力系教、湿表面积，长径比相对平仔中体长度或船尾端去流角中，有一项或多项发生显著变化，一般不直直接使用母型或原型方案艇的自航试验数据，但可利用母型验来估算新艇的伴流与推力减顿分敬，提高估算精度6.Z若新艇与母型蜒的主尺度及儿何参数相同，螺旋桨直径一样，仅改变附件的尺寸，可直接应 3 CB/ Z 245 - 88 用母型自航试验所得的推进因子6. 3如呆新艇与母型艇的主尺度反儿何参敬相同，但螺旋桨直径显著不同，此时不应直接使用母型的推进因子，应在利用母型试验敬据的基础上重

8、新估算新蜒的伴流与推力减额分数6. 4利用母型试验资料估算新艇的伴流与推力威硕分数，方法如下：按3.4条估算母型和新艇的伴流分敬WAcal和WBcal按4 3条估算母型和新艇推力减顿分数tAcal和tBeal则新艇的伴流与推力减顿分数，分别按（9）、（l 0）式计鼻：W B= WA test+(W Bca1-W Acn l) tB= tAtest+(tBcalA ca i 式中WB一在母组艇验教掂奉础土得剑的新挺伴tit分故；WA乞est一一自航虱验得到的母型放伴流分我；WBcai一按3.4条估算的精艇伴况分数；WAcal一按3.4杀估算的母型JiJ!伴况分数；B一一在母型艇试验敬据基础上得到

9、的新民伴流分数；tAea t一自航验得到的母盘艇佳刀硕额分数；Beal 一按4.3条估算的新蜒报力减句！分数；它Acal一按4.3条估算的母型蜒推力戒每1分数7 伴流与推力减顿分敬的尺度影响和换再( 9 ) ( l 0 ) 7 .1尺度对伴流分敬的静响可以归结为粘性阻力系敬变化的影响阻力系敬变化的原因可以是雷诺敬的变化、艇体粗糙度、污底或流水孔等等7. z艇型不同的潜艇，只要他们的温面积与驻足装盘回积町比值So/A o相同，其伴流分数随阻力系数变化的规律基本相同，其摸挫与实艇的伴我：分镇之麦此提型与实艇括性Pk力系敬之差的比值A耶4cv可看作相等相反，艇体完全相同的两1iti普艇，如来它们的棋

10、旋朵直径显著不同，则其伴流分数随阻力系数变化的程度也有盖着的差别在1首周视有潜艇的实船iti航资料来估算艇的伴流尺度影响时，应注意到这些特点7.3 伴流与推力减额分数的换算问是足，可以直接应用公式计算也可以应周围诸进行估算7 3. l 应剧公式来换算潜艇的伴流与推力减锁分数的具体做法如下：a 确定实艇的桔性阻刀系数Cvs;按(ll）、(lz）式确定裸船体模型的伴流分数与强力减额分敬：WmNA =Wm一0.0 z tmNA：古m+o.oz式中.wmNA一裸船体模型的伴流分敬wm 全附体模型自航试验得剔的伴流分数值f tmNA一裸船体模型的推力减顿分敬m一全附体模型自航试验得到的推力减额分敬 4

11、. ( 11) (12) CB/ Z 245-88 b.按（13）式计算排挤伴流分数wd: W d =Wm NA-( tmN A右。）( 1-W川A)( 1-WmNA) ( l+j1+CThm ) ( 13) 扎实船裸体伴流分数与推刀减顿分被投(l4）、（l 5）、（16 ）式迭代计算：、，A N qu +U , . 晶，、？阳、，JA N na w” , . ，飞nv-nv cu-AA 一S -A T- nu Cvs . , aaz- -. , . 、s ( 1-4 l L.i百二）( l仄+c;) W s NA = W d + ( W mNA -W d) 一一，一一一( 15) Cvm (

12、l-4 .14JCvs ) ( I+,.jl+CThs) WsNA-wd ts NA= +to (l-WsNA)(l戈；i+cThs) 、BJFHV E品，、户作为迭代的初值，在最初计算CThs时可取Wsl:lA = W d+.(WmNA-W d）.泸立，sNA= tmNA1 vm 一般经三次迭代即可达到满足的精度d.实施伴流分敬与推力减顿分数按(17）、（18）式计再W s= WsNA斗。.0 2 古s= t sNA叫人02( l 7 ) (ls) 7. 3. 2 应用圈语来换算潜艇的伴流与推力减，额分数的做法如下：a.同7.3.l.l，确定CVSWmNA和tmNAib.根据CvmWmNA及

13、SO/AO ，由图i登出对应的速度值Uo/U;c.根据Cvs,So/Ao和Uo/U，由国i盒出对应的WsNAid .根据WmNAtUo口，由国Z查出古Im开计鼻古o古mNA-tlmi扎根据WsNA,U6/U，由图Z堂出tIs i f.带附件的实船伴流与推力减锁按(l9）、（2 0 ）式计再：Ws=WsNA + 0 .02 古s古is右。o.o 2 (19) ( 2 0 ) . 5 . (.0 ro 。1叩YNN。z 0 cv l B CB/ Z 245 - 88 年0 8 0 7 8 .（毛）0 118 9 (1飞u CX lJ40 Ol . ( s 2 )-0 0 3 4 5 02 w 图i

14、伴流分数EI Z 245 - 88 m; 径，m;；长度，m;)2 悦冒m;02 05 霄圈l伴流分数圈谱. 7. CB/ Z 245.,. 88 附录A裸j抽体反附件也刀系数的估再参考件Al光滑裸船体的粘性.系数按（Al)式计算：. , C-Lv 3 6+L.,. &= l+ 0 Z 8 5 ( D/L）九Z.1D/L )4+zo 0 D/L)Z（斗甲一一二fAl) c f、尸.1-L6 式中L .x _=Lp/L AZ一个附件的隘力系数按（AZ）式计算：Cap主立Cr(l王山（0 8 （立）3-J.003山gR叫）；l于(AZ) g l . .I. cI。aJ 0 声：中Cap一基于总面积

15、的附件阻力系数f cf ？卢实船摩擦阻力系数；C - - n fo-1 zroo le，二二，一模韭擦擦阻力系教；-nNC （t#.if均阳；主主一附j牛根部厚弦比；cl RNC一一基于附件平均弦长的窗诺敬；RNCI一一基于附件根制弦长的宙语数；Sap一附件的温面积，mz; s 一潜艇总湿面积，mz;。、：xD l 二L= 1-0.0385 :-丁一士，g u . x R . / n.x x一一艇船首孟附件处的轴向距搏，m;h附件凸出艇体表面的高度，m;D-Jlt件也量的蜒体直径，m;RNx基于立的统流菌话数llf 1力日说日月：本标准由旱船理论组提出本标准由702所归口本标准由702所负责起

16、草. 8. CB/ Z 245.,. 88 编写说明l .本文所述适用于桨径接近于最佳尺度的深潜单桨滞艇伴流与推力减额分敬的估算及其有关问题的处理内容包括：仅知艇体与螺旋桨的儿何参数计算裸体的伴流与雄为减额分数；附件对伴流与推力减额分数的贡献；根据母型蜒的试验资料，予估新蜒的伴流与雄力减硕分数以及基于模型试验结果的实艇伴流与推力减额分数的预报 z.由于明显的军用性质增艇自航试验资料历来被国外列为绝密资料国内阁试验数据也极其有限，不可能用试验数据统计分析的方法给出实用的经验公式本文件提出的估算方法，是应用简化的艇体边界层及；螺旋桨动量理论导出1宇流、推刀减顿、艇体秸性阻力和螺旋桨负荷之间的相互关

17、系，并以此建立的理论固谱或公式（l）、（z）、3）为基础编制而成3.计算伴流与推力减顿分数要用刽艇体的桔性阻力系敬和附件的阻力系数作为估算快速性能不可缺少的组成部分文献1）申还给出了种禄艇体和附件阻力系数的估算方法鉴于目前尚未有其它有关潜艇附件阻力问题的文件，故在本文件的附录部分掬入了文献I）所建议的附件与裸体阻力系数的经验公式，目的是让本文件的使用者借此可以进行潜艇快速性能的估算，当然也可应用其它阻力计算方法或试验值4.在197 6年广西桂林船舶理论标准化会议上，曾就潜艇快速性能估算方法作出规划，提出于19 83年建立潜艇推进性能的估算方法，并建议我所承担这任务在我所、室领导的关怀下，于19

18、78年正式列入讲究课题开展工作，并于1981年告段落，根据研究的结果，先后撰写了研究报告（l)、（2 ), ( 3 ) 1.9 8 4年，将上述报告的结果浓缩为本标准化指导性文件，并作为讨论稿于当年n月份在元锡召开的标准化会议上向大会作了介绍在小组会上，70170 8、719所及镇江船院等单位的代表提出了宝贵的意见最集中的点是章、条、款、目的符号和格式不完全符合标准化文件的要求，还应单独列出符号表本送审稿己参照这些意见进行了修改.7 0 8所的同志提出原讨论高4.3条的叙述显得含糊和祟赘现已作了修改，力求简单明确另外，719所的代表提出文中公式的建立方；岳和理论基础应给予介绍考虑到这样一来要占

19、用较大的编蝠，故只在本编制说明中略加提示，细节可参阅上述研究报告5.关于本方捷估算结果与试验数据的比较，可参阅下表封外，1981年用本方法就092艇配几种不同直径螺旋桨及原设计桨的伴流、推力减顿分被与相应的快速性能进行了计算（阻力估算按附录的公式）对原设计桨的估算结呆与后来在1983年进行町兴艇it.航结呆柑比较表明，功率误差为1%，转迷误差为3协下表申带号者为美国泰勒水ii试验值j其余为102所讯验值伴流与推力减额分数估弄值与试验值的比较4198 Ol 模型估算讯验估算讯验0 2 0 w 0 .216 0. zo * 0. 342 0. 3 60 0 . 0 9 0 .180 古0 116 0.164 0 .11 * 9