簡介
船舶設計過程中為了獲得螺旋槳與船體之間的相互作用諸因素，如伴流分數、推力減額分數以及其他相互作用係數，應進行三種試驗：船模阻力試驗、螺旋槳敞水試驗及有附體的船模自航試驗。通過自航試驗可以得知船舶的如下內容：1）估算實船的航行性能，即主機馬力、轉速和船速之間的關係；2）分析推進效率的各種成分，為設計合理的推進器提供資料；3）比較船型快速性能的優劣。
自航試驗的目的
通過船模阻力試驗及螺旋槳模型敞水試驗，我們分別求得船體阻力曲線及螺旋槳敞水性能曲線。但實際上，船體和螺旋槳對實船而言是一個整體，按裝於船體後面的螺旋槳與船體之間彼此影響附近的水流速度場和壓力場，而且這種影響非常複雜，迄今還不能用純粹的理論計算方法求得。依目前的研究水平，船模自航試驗仍然是研究船體和螺旋槳之間相互作用的最好方法。
船模自航試驗的主要目的：
1、分析研究各種推進效率成份，研究槳、船兩者的相互影響，從而為螺旋槳的修改設計提供依據，或從若干船體與螺旋槳的組合方案中選優。
2、預報實船性能。即通過試驗給出主機功率、轉速和船速之間的關係，得出實船的航速預報。
3、判斷螺旋槳、主機、船體之間的配合是否良好。
自航試驗的相似準則
在船模阻力拖曳試驗時，一般只滿足船模和實船傅氏數相等的條件，在螺旋槳敞水試驗時，通常只滿足進速係數相等的條件，由於雷諾數相等的條件在實際上無法滿足，因而只要求模型的雷諾數達到臨界值以上。但在自航試驗時，水面必然形成波浪，對螺旋槳的性能也有影響，故實船及其船模必須滿足如下條件：
(1)傅氏數相等，即實船及其船模，實槳及其槳模之傅氏數都應相等。
設V、L及V、L分別表示實船及其船模的速度和長度，V、D及V、D分別表示實槳及其槳模的進速和直徑，則滿足傅氏數相等的條件為
對於實船及其船模
自由自航模試驗對於實槳及其槳模
自由自航模試驗假定船速與螺旋槳進速之比值不受尺度作用的影響，則有：
自由自航模試驗
自由自航模試驗式中， 為實船與其船模、實槳及其槳模之尺度比。
上式即為自航試驗滿足傅氏數相等的條件。
(2)實獎及其獎模的進速係數相等，即
自由自航模試驗式中，n及n分別表示實槳及其槳模的轉速。
比較上述兩個式子可知，在同時滿足傅氏數及進速係數相等時，實槳及其槳模的轉速之間應滿足下列條件：
自由自航模試驗至於雷諾數相等的條件總是無法滿足的，一般只要求船模及槳模能在臨界雷諾數以上進行試驗即可。
綜上所述，實船及其船模的尺度比λ選定後，自航試驗時船模的速度及其槳模的轉速應由下式決定：
自由自航模試驗
自由自航模試驗同時，在滿足上述條件和不計尺度作用的情況下，可將槳模的推力、轉矩及功率直接按下式換算成實槳的相應數值：
自由自航模試驗
自由自航模試驗
自由自航模試驗式中，T、Q、P和ρ及T、Q、P和ρ分別表示實槳及其槳模的推力、轉矩、功率和水的密度。
自航試驗方法
自航試驗方法有純粹自航和強迫自航。純粹自航試驗時，在船模阻力儀上預加作為摩擦阻力修正值的自航拖力，驅動螺旋槳後船模等速直線前進，調節拖車速度使之與船模同步，但調節拖車速度與船模同步較為困難，另外在研究實船與船模相關問題時有一定局限性，故套用較少。常用的是強迫自航試驗方法，試驗時自航船模在螺旋槳推力與拖車強制力作用下運動，借調整拖車強制力以保持船模與拖車速度一致。當在螺旋槳推力作用下船模速度大於拖車速度時，在拖車上對船模施以附加阻力減緩船模速度；反之，當自航船模速度小於拖車速度時，則在拖車上對船模施以拉力以增加船模速度。顯然，在拖車對自航船模不起作用時，即為船模速度等於拖車速度，即相當於純粹自航情況。常採用的強迫自航試驗方法是船模速度不變，系統改變螺旋槳轉數，試驗記錄船模速度、螺旋槳推力、扭矩、轉數、拖車對船模的強制力，並將此與船模阻力試驗及螺旋槳敞水試驗數據一併分析。
自由自航法
圖1此種方法在歐洲大陸、美國和日本套用最廣，故俗稱大陸法。在進行自航試驗時，按船模及其實船傅氏數相等的條件選定若干個船模試驗速度，對每一選定的速度預先決定其摩擦阻力修正值。各種測量儀器的布置如圖2所示，阻力儀上鋼絲經導輪連線於船模上A點處。在進行試驗時，阻力儀砝碼桿上所掛之砝碼重量相應於摩擦阻力的修正值。然後開動拖車，並借制動裝置迫使船模與拖車一起進行加速，在加速過程中調整螺旋槳的轉速。待拖車達到所需之船模速度時，將制動裝置鬆開，使船模的運動不受拖車影響，並進一步調整螺旋槳的轉速，使拖車速度和船模速度相同，這時船模處於穩定的自航狀態，即開始記錄該狀態下拖車的速度（即船模速度）、螺旋槳的推力、轉矩及轉速。
在科學研究中，有時需對一系列的模型進行自航試驗，以便全面地分析螺旋槳與船體問的相互作用問題。在這種情況下，並無對應的實船存在，故常修正到一定標準尺度的船。
強迫自航法
這種方法是使自航船模在螺旋槳推力和拖車上的強制力作用下運動，亦即借調整強制力以保持船模和拖車的速度相一致。當槳模推進船模之速度大於拖車的速度時，則拖車將對船模施以附加阻力延緩其運動速度（此時阻力儀擺輪上的鋼絲應經過導輪繫於船模上的B點，見圖1），反之，當船模的速度小於拖車的速度時，則拖車將對船模施以拉力增加其運動速度（此時阻力儀擺輪上的鋼絲應經過導輪繫於船模上的A點，點A與點B的位置應在槳模軸線附近）。顯然，在拖車對自航船模不起作用時（槳模本身推進船模之速度恰為拖車的速度，強制力為零時），就相當於自由自航狀態。
自由自航模試驗進行強迫自航試驗時，可固定拖車速度(船模速度)V，改變槳模轉速n。 也就是，首先選定若干個船模試驗速度，對每一選定的船模速度V，改變若干次槳模之轉速n，測量各轉速時的推力T、轉矩Q和拖車對船模的強制作用力Z(Z值由阻力儀記錄)，然後以Z、T和Q為縱坐標， 以n為橫坐標，把每一選定拖速下所測量的Z、T和Q連成曲線(對每一選定拖速，通常改變槳模轉速4~5次，如圖2所示，取強制作用力Z等於該拖速時的F，即得相當於實船的自航點，據此從圖中可讀出相應點的n、T和Q值(圖中Z=0的相應交點為船模的自航點)。
