小時候，我們喜歡制作紙船，看著它們沿著水道漂浮，在雨季，水洼就是我們的船漂浮的水盆。紙船的品牌或設計決定了它能承受多長時間或多少自然力。同樣，通過將船舶模型拖入巨大的水池中，造船工程師可以識別并理解影響船舶適航、操縱和破冰能力的不同因素。

拖曳水池或實驗池

傳統的拖曳水池是數百米長的大型水池或游泳池形狀的實驗設施。這些拖曳水箱推動了船舶設計科學的發展，為了解不同海水條件下的船舶流體動力學提供了見解。測試船舶設計的基本做法是使用拖曳機構將模型拖入水箱中，并測量在此過程中模型上的力。早在 1870 年，威廉·弗勞德 (William Froude) 就感到需要拖曳水箱來研究和預測船舶阻力；這為先進的拖曳水箱打開了大門，目前船舶工業中的造船工程師廣泛使用這種拖曳水箱。

為了獲得準確的測量結果，牽引水箱必須建在氣候控制的建筑物內，因為輕微的溫度變化可能會影響結果。用于拖曳船舶的拖車是一個大型可移動平臺，橫跨坦克，上面裝有傳感器，可以容納一些密切研究船舶設計結果的科學家。被拖曳的模型通常放置在車廂的中間。用于研究船舶流體動力學的拖曳水池就像用于車輛空氣動力學測試的風洞。

船舶功率預測需要進行三項測試， 分別是：

• 靜水阻力測試：該測試有助于確定船舶設計速度所需的阻力。在該測試中，船舶以不同的速度（至少五種不同的速度）被拖入水箱中，并記錄船舶上各自的力的測量結果。通常需要放大全尺寸模型的測量。該測試是船舶建造合同的核心，如果承包商不滿足規定的速度要求，他們將受到處罰。

• 開放水域螺旋槳分析：該測試用于測試螺旋槳性能。在這里，螺旋槳以 20 RPS 的速度進行測試，測功機以不同的速度運行。牽引水箱對于螺旋槳測試不是必需的。也可以在較小的水盆中進行測試。對于用測功機設置在不同速度下拖入水箱的螺旋槳，記錄扭矩和轉速的精確測量值。在不同的螺旋槳速度下，可以繪制測功機相應的速度圖表，以研究螺旋槳的性能。

• 自推進測試：與開放水域螺旋槳分析不同，這里螺旋槳的效率取決于船的速度。當螺旋槳放置在船后時，螺旋槳的行為會略有變化（與開放水域螺旋槳測試獲得的結果相比）。測試時，模型船內部安裝測功機和電機，并以固定速度拖入水箱。經過一個點后，拖車就不再有阻力，這個無阻力中性點有助于計算螺旋槳效率。

先進的拖車坦克

盡管拖曳水箱最初是為單一測試目的而設計的，即船舶阻力測試，但隨著船舶設計的不斷進步，人們認識到對先進拖曳水箱的需求。如今，拖車可以執行一系列細致的測試，通過安裝在拖車上的昂貴且先進的數據采集系統，提供接近現實海洋場景的測量結果。三項先進的拖曳水池測試包括：

• 耐波性測試：其中一項進步是向拖曳水池添加波浪（使用波浪發生器）。不是常規的波浪，而是不同波浪類型的組合，以創建逼真的圖案。可以測量船舶對這些波浪的響應。這些測量有助于分析所需的發動機功率、乘客舒適度的船舶設計（防止暈船）以及有效保持適航性的其他措施。一個限制是拖曳水箱僅適用于船首波。

• 操縱系數測試：該測試為不同船體類型提供精確的操縱系數，從而回答哪種舵設計與船體模型完美匹配以實現最佳操縱。托架上的平面運動機構 (PMM)在將船體向下移動到坦克時左右搖擺船體，從而記錄在此過程中施加的所有力。這種左右運動有助于得出準確的操縱系數。

• 破冰測試：在該測試中，制作一塊特定厚度的冰塊，并由專門的拖車將其拖入水箱中。這種測試可能非常昂貴，因為在前一個冰被破壞后需要創建新的冰。該測試有助于記錄破冰所需的功率以及船舶破冰時的速度。

虛擬拖車坦克

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文章來源：cadence博客