比时，几何波形几乎相同。他也指出，若画出对应速度下的每单位排水量阻力曲 线，那么通常阻力-速度曲线是相似的。他进一步发现，从总阻力中额外减去由 平板理论决定的摩擦阻力成分后，就更加一致了。 这就使得傅汝德对比定律可以这样陈述：
若两个几何相似形以一定的速度（即，速度与它们的线长度的平方根成正比） 运动，那么它们每单位排水量的剩余阻力相等。
因此，通过模型来预测全尺度实船阻力所需的要素就有了。傅汝德那时所用 的步骤现在仍使用，这种精炼而不是定理的步骤详细的不能再详细了。对于每个 特殊的船速：
（a）在对应的速度下，测量几何相似形的阻力。 （b）通过由平板实验得到的数据来估计表面摩擦阻力。 （c）从总阻力中减去表面摩擦阻力来得到剩余阻力。
（d）用实船与模型排水量的比率乘以模型剩余阻力来获得实船剩余阻力。 （e）实船剩余阻力加上估计得到的实船摩擦阻力，得到实船总阻力。 应该注意估计模型和实船摩擦阻力的方法肯定存在误差。因此，估算方法的 不同对实船和模型摩擦阻力的计算影响非常大。
现在可能明白了为什么早期试图在实船与模型总阻力间建立联系的努力都 失败了。若两模型的剩余阻力和摩擦阻力系数都相等，那么它们的阻力就相同， 就表示两船有相同的阻力。通常情况下，除非两个模型的形状都是一样的，那么 这种假设不成立。同时，若模型 A 的总阻力比模型 B 小，那么并不表示船 A 的阻 力就比船 B 小。因此，即使用模型做了再多的比较试验，这种比较试验在现在很 多造船业分支上频繁使用，（结果）可能也是无效的。 11.2 阻力试验设备和技术
有了海军部的资金援助，傅汝德于 1971 年在 Torquay 建造了世界上第一个 模型水池，并且傅汝德在这继续他父亲 1879 年去世时未尽的事业。Froude 的成 果被证明如此有用，以至于 1885 年实验室地租到期时， 1887 年拨款在 Haslar于 建立了另一个实验水池。这就是海军部试验场（AEW）的前身，其逐年扩大，并 且始终保持着在该领域的世界领先权威。
现代用于测量模型阻力的船舶水池基本上和傅汝德当初建的第一个水池相 同。实验室必须是一个很长的水池，横剖面近似为矩形，横跨一个沿着水池拖曳 模型的拖车。这些年来，拖车的动力改善了，拖车恒速稳定性更好了，记录模型 阻力的测力仪更精确了。
典型实验中，拖车加速到要求的速度，恒速阶段测量阻力和船体的深沉与纵 倾，然后拖车减速。随着对船长和服务速度的要求逐渐增加，就需求越来越长的 水池用以满足更长时间的加速和减速运动要求。
程仪来记录模型相对于水的速度。傅汝德调查了温度影响后，假设温度每上升10o Ref.6 中描述了模型试验过程中存在一些非常有趣的因素，并且这些因素源 自于威廉傅汝德使用过的复杂而有条理方法。早在 1880 年，R.E.傅汝德就知道 F，作为公平的基础补偿，摩擦阻力减少百分之三，并将此与标准温度 55o F 联系了通过特定模型重复试验测量得到的阻力有多种难以解释的成分。起初，他怀疑 是水池中模型通过后留下的水流造成的及因温度变化导致摩擦阻力发生了变化。 后来，首先严格检查了这两个因素，使得海军试验场采用小型螺旋桨推进器型测
起来。
温度试验中，R.E.傅汝德使用了一个 300ft，3700tonf 快递船 HMS Iris 模 型，作为标准模型，整年内做过多次试验。最终结果证明，即使纠正了水池水流 和温度的影响后， Iris 模型在 Haslar 水池中做过实验，而且这些实验与先前用 在 Torquay 水池中做过的那些试验有联系，结果发现阻力的多样性仍然存在。这 就使得引入了一个所谓的 Iris 修正，它是通过不断地标准模型试验及向新模型 的阻力中加入修正因素得到的，修正因素大小取决于 Iris 阻力与标准值的差。 Iris 修正值通常在百分之一至百分之六之间变化，但是通常指的是?风暴?的 特殊情况下，修正值能达到百分之十以上。现在，风暴造成这种现象的原因被认 为是水中有长链原子的物质存在。标准模型观念自此用于其他船舶水池实验。 11.3 模型试验确定影响船舶效率的元素
必须使用带有螺旋桨的船来进行实验，正如图 11.2 所示。
使用所研究船对应的模型以合适的速度来进行一系列螺旋桨 r.p.m.实验, 且螺旋桨 r.p.m.包含模型的自航点。记录模型速度和阻力，螺旋桨推力，扭矩 和 r.p.m.。依据螺旋桨 r.p.m.结果画图，如图 11.2 中的推进器一样，来找出自 航点。
然后，在螺旋桨敞水实验中，测量螺旋桨的推力和扭矩，其中进速近似为水 流通过船体后面螺旋桨的速度，即为了补偿尾流。通过将这条曲线与在联合试验 中得到的曲线相比较，能计算出敞水实验中螺旋桨的修正速度。联合实验中模型 速度与敞水实验中螺旋桨的修正速度的差别在于尾流。相对旋转效率等于自航转 速下敞水试验中螺旋桨的扭矩与联合试验中的扭矩的比值。得到如图 11.3 所示 的阻力减额。
应该注意，虽然这些实验中使用的螺旋桨尽可能接近船舶螺旋桨，首先至少 估计它的外形，由于尺寸太小而不能直接使用推力和扭矩。取而代之，使用一系 列合理的数据或具体的空炮管测量数据计算上述的船体效率单元来进行螺旋桨 设计。
11.4 螺旋桨敞水试验
设计师使用可用的数据来选择螺旋桨的几何特性，并尽可能决定螺旋桨效率， 这种做法是很重要的。这些数据通过一系列合理的螺旋桨敞水试验获得的。这些 算出 KT , K Q , J 和 。通常对于每次不同进速情况下的走车都是在螺旋桨定速的 实验消除了空泡及通过特殊船型尾部螺旋桨的实际水流的影响，而且这些实验使 情况下进行的。 得在同一条件下比较不同螺旋桨的性能成为可能。 11.5 空泡水筒试验 试验在船舶水池中进行，螺旋桨固定在包含推力轴的流线型套筒的前方。螺 不可能在敞水中驱动一个单独的螺旋桨，因此所有的无因次因素的值都与实 旋桨由箱子中的电机驱动。记录推力，扭矩，螺旋桨转速及箱子速度，由此能计 船保持一样。由于对于实船和模型而言空气压力是相同的，而且测量水面下螺旋 桨的深度不能给出精确答案，因此测量压力尤其困难。如果空泡现象很严重，那 么应人为减小水面上空气压力，这就是使用空泡水筒来研究螺旋桨性能的原因。 图 11.4 中用图展示了这种水筒，而且通常使用其作为减少水中空气含量以提高 视觉效果的方法。
实际上，通常在下面的条件下做这些实验：
（a）使水流速度尽可能高来保持雷诺数大，以防止摩擦阻力占的比例大； （b）所选螺旋桨模型的直径能够与水筒尺寸相协调（必须避免筒壁效应）； （c）以合适的 J 值来进行模型走车。这就固定了螺旋桨转数值。 （d）降低水筒中的压力以使桨轴处生成适量的空泡数。
由于螺旋桨转数非常容易控制，所以通常设定水筒中水流速度，调整水筒压 力来生成适量的空泡数，然后依次改变螺旋桨转速来改变进速系数。然后，使用 其他 值来重复这整个过程。
图 11.4 中展示的水筒非常简单，而且得承受这个事实，即模仿船尾水流实 际状况非常困难。有些情形中已经试图使用特殊设计的网格来控制局部水流环境 以重塑水流实际环境。而且，工作面内的水流流向从右至左，因此对于实船而言， 螺旋桨模型的驱动轴位于螺旋桨盘面后面，而不是前面。大的空泡水筒，能够通 过将制作的船体后半部分的模型置于水筒内及从船体模型内部驱动螺旋桨来克 服这些不足。
尽管空泡水筒有这些限制，水筒也能给出有关空泡的有用信息及空泡呈现的 不同形式。 11.6 船舶试验 速度试验
当船建造完成后，进行速度试验来确定船已经满足了有关设计速度方面的要 求。这些试验也为帮助设计师进行随后的设计工作提供了有用的数据。 这些试验通过船速校验线来开展的，船速检验线是一段知名的精确的距离， 虽然不一定是整整一海里距离。这段距离清晰地标记在了设置在岸上的固定标柱 上。图 11.5 给出了一个典型的布置图。
船依次垂直接近那些放置有测速标柱的线而且这些线海岸足够远以保证有 足够的水深来消除水深对阻力的影响。精确记录通过航速检验距离的时间，轴推 力，扭矩和螺旋桨转数。选择无风无浪的好天气。为了减少舵对阻力的影响，试 验航行期间应该使用最小的舵。每次航行结束时操舵至合适的角度，如图所示， 课外阅读 1
这样船就绕一个大圈来为下一次航行提供加速准备距离，以保证船在经过第一组 在学习船舶动力过程中，必须将船体和推进装置放在一起讨论。推动船在给 测速标柱时已经停止了加速。
定航速下航行所需的轴马力能够通过一系列模型试验和大量计算得到。用来评价 轴马力的基本要素已经建立起来了，并用图 11.6 简述。
剩下的就是展示怎样得出这些模型数据，及所实行的这些必要的计算方法。 这在下一章介绍。 总结评价
这里已经给出了船舶阻力和推进的基本元素。仍然有很多进一步极大发展的 地方，但是本书的这部分没有空间了。例如，已经对研究船舶螺旋桨附近的尾流 做了相当多的努力，因此可能能够更好地理解船体与螺旋桨之间的联系，并且能 考虑到。这就使得诞生了适应伴流螺旋桨，其螺距随半径而变化，而且它们现在 很普及了。随着一种理论的发展及对导管内侧边界层与螺旋桨叶稍间的干扰有了 更好地理解，使得导管螺旋桨变得更通用了。
新的船模试验池设施包括抑制波的装置——及傅汝德数的影响——通过封
课外阅读
闭循环水槽中的船模周围的固液交界面。这就能更好地陈述船舶的傅汝德数，虽 然船的傅汝德数一致，但是螺旋桨和附体的存在仍然是一个难题。从模型试验池 中所有的设施可以看出，直接数字记录结果也已经很常见了，能从电脑中调出结 果且能够依照规定的程序来控制。 课外阅读 2
全尺度试验
静水中的船舶测速距离试验能证实，或不能证实，一定功率下船舶速度预测 的准确性。但是，它们不能证明构成这些猜测的基本论点是合理的。它们尤其证 明有效马力的猜测是精确的，因为船舶推进系统的影响总是存在。
威廉傅汝德这种情况，并且于 1874 年在海军部的帮助下在 HMS greyhound 号上进行了全尺度阻力测量试验。最近以来，使用 Lucy Ashton 和 HMS Penelope 号进行全尺度阻力试验。
在早期的试验中，单桅帆船 Greyhound 号由安装在排水量大约 3100 吨的 HMS Active 号上的舷外支架拖动。采用这种方法（图 11.5）来尽可能避免拖船与被 拖船之间的相互干扰。使用 Greyhound 号在三种不同排水量的条件下进行试验， 1
且航速含盖在 3-12 节范围内。一些试验船有舭龙骨，但一些没有。一些试验航 2
行中松开了绳索，以记录船的减速。 威廉傅汝德总结到，这些试验：
…不断地验证我提出的比较定律，来确定实船阻力与模型阻力间的关系。 英国船舶研究协会的试验通过在船体舷侧较高的地方安装四台喷气发动机， 以避免喷流喷射在船体及紧邻船体的水上，来克服与拖曳一艘船有关的难题。能 使用液压负荷测量舱来精确测量推力，四台发动机的总推力刚超过 6 吨。通过测 量里程间隔来测量速度。
使用裸船体以一系列的速度（节）来进行阻力试验，其中先在船体表面涂上 一层红色氧化漆，然后涂上一层沥青铝漆。应对有敏感接缝的板重复进行试验并 用塑料混合物对接缝进行光顺。开展额外的试验来研究双推进轴包套模型的影响， 该模型带有双推进?A?轴支架和轴系，及船体表面已经暴露于水中一个月了。 试验的主要目的在于比较各种测量模型与全尺度实船阻力方法。结果表明傅 汝德的比较定律对于兴波阻力的成比例增加是成立的，但是对于相应的相同长度 第三章 船体结构 的平面和湿表面，模型与实船的摩擦阻力相同，这种一般的假设就不严格成立了。
第十二课 船舶结构单元的功能及设计 幸运的是，实际计算中，这种误差不是很重要。这些结果也表明，通过这一系列
的模型试验，摩擦阻力和兴波阻力之间的相互影响不大。 12.1 定义
船舶强力甲板，船舶底部及船舶舷侧壳板能够充当箱型桁材来抵抗弯曲及施 加于结构上的其他载荷。露天甲板，底部及舷侧壳板也形成了一个紧密的外壳， 来承受局部海水，及提供浮力供船漂浮。剩余的结构有的直接执行着这些功能， 或有些间接地通过使主单元保持原位以便它们能够有效运行。
翻译人员：
底板是主要的组成底部船体梁凸缘的纵向构件。它也是水密外壳的一部分， 且受局部水头的作用。在船首端，底板必须能够承受与抨击有关的附加动态压力， 并且常常增加那里的板厚来提供必要的强度。
若安装了内底，那么其对底部凸缘强度的作用非常大。内底和底部壳板，及 底板和底部梁，一起充当了双层板，来分散由主要支撑界面内的静水载荷及货物 载荷引起的二次弯曲效应，如隔离舱壁和舷侧壳板。内底形成了一层双层底箱边 界面，提供了局部支撑且易受其中液体的局部压力影响。另外，还受到以上提到 的重物局部载荷作用，通常是放在舱室中的货物。
一块或多块强力甲板形成了顶部凸缘的主要构件，通常为作为顶部水密边界 面，及局部受水、货物和设备载荷作用。剩余的甲板在抵抗纵向弯曲载荷方面多 多少少有些贡献，这取决于它们在纵向上的长度，与船体中性轴的距离，及与主 船体有效连接程度。局部地，内甲板受到货物载荷，设备载荷，贮存品载荷，居 住空间及它们形成边界或形成阻拦连续浸水（液体压力）的屏障。
舷侧壳板为主船体提供了网格，是水密外壳的主要部分。它受到静水压力作 用，及横摇，扭转和波浪作用的动态响应。特别是在船首处，板必须能够承受波 浪的冲击。船尾处，就舵、艉轴架和尾轴管的强度，面板加强，及减弱振动方面 而言，增加板厚是有益的。有必要在最寒冷的冬季和以最小服务水线于冰面上导 航时，增加板厚，而且增加板厚能更局部地抵抗由撞击码头，桥墩，船闸及附近 的船舶施加于其上的载荷。
舱壁是内部结构的一个主要部件。它们在船体梁中的功能取决于它们的位置 和大小。横向主舱壁充当梁内部加强隔板，抵抗面内扭转载荷或疲劳载荷，但不 直接参与纵向强度。另一方面，纵向舱壁若延伸的长度大约超过船体长度的十分 之一，那么就会参与纵向强度，而且在一些船上其与舷侧壳板的功能差不多。舱 壁通常有其他的功能，如形成箱型边界，支撑甲板及支撑像主柱这样的装备产生 的载荷，增加刚性以降低振动。另外，横舱壁提供分舱来阻止连续浸水。设计过 程中必须考虑所有的所施加的载荷。
前面提到的船舶的结构构件基本上是大块板，其厚度与其他方向上的厚度相 比是非常薄的，而且其通常承受作用于所在平面和垂直于所在平面的载荷。这些 大块的板可能是平的，也可能是弯曲的，但是不管哪种情况，都应该对它们进行 加强以便有效的发挥它们的功能。也可能使用由波形材加强的波形舱壁。 各种各样的加强构件有着一些功能：梁加强甲板板；桁材反过来支撑梁，将 载荷传递给立柱或舱壁；对于横向构架，横向梁加强舷侧壳板，支撑横向甲板梁 的端部，并且反过来被甲板和纵梁支撑；对于纵向构架，支撑着纵向布置的板， 而且反过来被横向构件支撑。这些加强构件通常会扭转，挤压，带折边的，平的 或其中一端剖面连接在它们所需加强的板上的板。
垂直板与底部壳板及内底相连。能够适当地称那些横向布置的垂直板为肋板， 而称那些纵向布置的就为中心桁或舷侧桁。 12.2 结构构件间的联系
加强构件当然不能脱离于它们所依附的板而独立作用。部分板充当了加强材 的凸缘，而且必须反映这种使用像剖面模数和转动惯量来分析加强材强度的性质。 加强构件有两个功能，这取决于载荷作用的方式。就载荷垂直于板这种情况 而言，如作用于横舱壁上的流体载荷，加强材为板提供边缘约束。就平面载荷而 言，如由船体桁弯曲引起的甲板上的载荷，梁充当着维持甲板板的原设计形状不 变的作用。若甲板梁纵向布置，那么它们当然就承受着与甲板板一样的船体弯曲