側(cè)推器及其效應

1、側(cè)推器及其效應 船舶后退中側(cè)推 器效應 首側(cè)推器的轉(zhuǎn)船 力矩要大得多， 其轉(zhuǎn)船效果要比 尾側(cè)推器好很多 側(cè)推器及其效應 船舶前進中側(cè)推器效應 尾側(cè)推器的效應 單獨使用尾側(cè)推器時，水動力中心逐漸向前移動，力 偶臂逐漸變長，雖然有效推力逐漸降低，但與首側(cè)推 器比較，有效側(cè)推力相同時，尾側(cè)推器的轉(zhuǎn)船力矩要 大得多，其轉(zhuǎn)船效果要比首側(cè)推器好很多； 故船舶前進中應使用尾側(cè)推器來調(diào)整航向； 隨著船速的增加，尾側(cè)推器也有失效的問題，這種失 效不是由于力偶臂的減小引起的，而是由尾側(cè)推器附 近的流態(tài)造成的。 側(cè)推器及其效應 船舶前進中側(cè)推器效應 首側(cè)推器的效應 單獨使用首側(cè)推器產(chǎn)生側(cè)推力，船舶橫向運動狀態(tài)發(fā) 生

2、變化，產(chǎn)生橫移速度，即產(chǎn)生漂角，使船舶處于斜 航狀態(tài)。由于船舶前進中水動力中心在船中之前，隨 著船速的提高，水動力中心逐漸向前移動，且有效側(cè) 推力也逐漸降低，轉(zhuǎn)船效應也不斷降低。 理論上，當船速提高至水動力中心達到首側(cè)推器的位 置時，首側(cè)推器失去效應。 實際上，隨著船速的提高，水動力中心還未達到首側(cè) 推器位置之前，其已經(jīng)不能發(fā)出有效側(cè)推力，即首側(cè) 推器失去轉(zhuǎn)船效應。 側(cè)推器及其效應 船舶前進中側(cè)推 器效應 尾側(cè)推器的轉(zhuǎn)船 力矩要大得多， 其轉(zhuǎn)船效果要比 首側(cè)推器好很多 側(cè)推器及其效應 船舶靜止中側(cè)推器效應 同時使用雙側(cè)推器效應 轉(zhuǎn)船效率比單獨使用首或尾側(cè)推器的效率高得多； 若首、尾側(cè)推力的大小

3、、方向相同，位置距離船中 相等，則將不產(chǎn)生轉(zhuǎn)船效應，僅產(chǎn)生橫移效應。 側(cè)推器及其效應 船舶靜止中側(cè)推器效應 單獨使用一個側(cè)推器的 效應 單獨使用首側(cè)推器產(chǎn)生側(cè) 推力，船舶橫向運動狀態(tài) 發(fā)生變化，船舶將產(chǎn)生橫 向阻力，船首將繞船中位 置轉(zhuǎn)動； 單獨使用尾側(cè)推器時，其 效應與單獨使用首側(cè)推器 的情況類似。 側(cè)推器及其效應 側(cè)推器效應及技術(shù)指標 側(cè)推器失效船速 側(cè)推器效應隨著船速的增加而降低 一般首側(cè)推器失效船速為46kn。 首側(cè)推器和尾側(cè)推器的效率受船速的影響不盡相同， 一般首側(cè)推器受船速的影響要比尾側(cè)推器要大，失 效船速要高一些。 船舶最大旋回角速度 啟動時間和換向 側(cè)推器及其效應 側(cè)推器概述

4、側(cè)推器工作原理及側(cè)推力 側(cè)推力的大小與槽道內(nèi)單位時間的流量有關(guān)，流量 越大，側(cè)推力越大； 側(cè)推器的功率越大，側(cè)推力也越大； 糟式側(cè)推器在船速為零時能產(chǎn)生最大的側(cè)推力，有 航速時有效推力下降； 側(cè)推力的大小還與船舶載重狀態(tài)有關(guān)。 側(cè)推器及其效應 側(cè)推器概述 側(cè)推器的布置及功率 某8100TEU 集裝箱船配有一個首側(cè)推器和兩個尾側(cè) 推器 首側(cè)推器最大可以給出294kN(30t)的推力； 兩個尾側(cè)推器也總共給出294kN 的推力。 側(cè)推器及其效應 側(cè)推器概述 側(cè)推器結(jié)構(gòu) 側(cè)推器及其效應 側(cè)推器概述 側(cè)推器的布置 側(cè)推器及其效應 側(cè)推器概述 側(cè)推器的構(gòu)造 廣泛采用的側(cè)推器為 一種槽式側(cè)推器 槽道與船舶

5、縱舯拋面 垂直，其中裝設螺旋 槳 側(cè)推器及其效應 主要內(nèi)容： 側(cè)推器概述 側(cè)推器效應及技術(shù)指標 船舶靜止中側(cè)推器效應 船舶后退中側(cè)推器效應 側(cè)推器及其效應 船舶進港船速逐漸降低的過程中，操舵產(chǎn)生的舵 力轉(zhuǎn)船力矩逐漸減小，控制航向的能力逐漸變差。 為了解決這個問題產(chǎn)生了另一種產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩的 方法，即在船上安裝側(cè)推裝置，簡稱為側(cè)推器。 側(cè)推器可以作為船舶的輔助操縱裝置，廣泛應用 于港內(nèi)船舶操縱。靠離碼頭中船舶的橫向移動、 航道內(nèi)低速航行時調(diào)整航向、抑制倒車過程中的 船首偏轉(zhuǎn)等都是側(cè)推器在船舶操縱中的具體應用。 側(cè)推器適用于靠離泊操縱頻率較高的船舶，如滾 裝船、大型客船、大型集裝箱船以及部分化學品

6、船舶和油船等等。 提高舵效的措施 降低船速的同時增加螺旋槳的轉(zhuǎn)速。 降低船速舵速同時降低了伴流的影響，且使船舶進距 有所減?。?增加螺旋槳轉(zhuǎn)速不但增加了螺旋槳的滑失比，同時也 使螺旋槳尾流速度增大，進而增加了舵速。 由于船舶慣性較大，船速的增量在有限距離內(nèi)是有限 的。 船舶在港內(nèi)寬度和深度受限的直航道中航行時， 船速不宜過高，可以在船尾系帶一拖船協(xié)助減速， 同時增加螺旋槳轉(zhuǎn)速，以提高舵效。 舵效 影響舵效的因素 舵角 舵面積比 舵速 舵速r等于： s-Wr+rx (s船速 Wr舵葉處的伴流速度 rx 排出流流速的軸 向分量) ，在船速低時通過提高主機轉(zhuǎn)速方法來提高舵速度。 吃水 縱傾與橫傾 舵

7、機特性 其他因素 舵效指數(shù) 舵效的好壞與船舶旋回性、追隨性密切相關(guān)。 當初始操舵時，回轉(zhuǎn)角加速度將主要取決于 K/T值的大?。ǘ娼且欢ǎ?， K/T反映了單位舵 角所能產(chǎn)生的角加速度大小，通常稱為舵效指 數(shù)，即K大T小，舵效好。 舵效的概念 操舵后，會引起船首回轉(zhuǎn)、橫向移動、船速下 降、船體橫傾等現(xiàn)象，廣義上，舵效即為船體 對舵的響應。 狹義上，舵效，操一舵角后船舶在一定時間、 一定水域內(nèi)船首轉(zhuǎn)過的角度大小。 舵效的判斷 如能在較短的時間、較小的水域內(nèi)轉(zhuǎn)過較大的 角度，認為舵效好，否為差。 船尾舵的性能船尾舵的性能 船舶旋回中的舵力 降低 旋回中的降速，導致 舵處的來流速度下降， 舵力下降； 旋

8、回中舵處的有效沖 角減?。从行Ф娼?減?。?V P O r a G VG Va 船尾舵的性能船尾舵的性能 排出流的影響 排出流的影響與伴流的影響相反； 螺旋槳排出流增加了舵處的來流速度，從而提高 了舵力。 船尾舵的性能船尾舵的性能 伴流及其影響 伴流是船體周圍的水部分地隨船舶運動而形成的 水流，伴流方向與船舶運動方向相同者稱為正伴 流；反之，則稱為負伴流。 按其形成的原因可以分為摩擦伴流、勢伴流和興 波伴流。 伴流影響使舵的正壓力降低。 船尾舵的性能船尾舵的性能 舵與船體之間的相互干擾 船舶操舵后，舵周圍出現(xiàn)的壓力變化，即左右兩 側(cè)的壓力差將波及到尾部船體兩側(cè)，使船體也產(chǎn) 生了左右的壓力差

9、，這相當于增加了船尾舵的舵 力。 據(jù)Gawn的研究，這種船體和舵之間的相互干擾 的結(jié)果將使船尾舵的舵力比單獨舵的舵力提高約 2030%，而且船尾的鈍材越大，舵與船尾的間 隙越小，這種效果越顯著。 空氣吸入現(xiàn)象（aeration） 在舵的背面吸入空氣、產(chǎn)生渦流，使舵力下降的 現(xiàn)象，稱為空氣吸入現(xiàn)象。 空氣吸入現(xiàn)象多發(fā)生在舵的上緣與水面接近或高 出水面且速度較大的情況下，這也是一種降低舵 力的有害現(xiàn)象。 空泡現(xiàn)象（aviation） 當使用大舵角或舵的前進速度相當大時，特別是 舵的前緣橫截面曲率較大時，舵的背面壓力出現(xiàn) 劇烈下降，當下降至或接近于該溫度下的汽化壓 力時，在舵的背面將產(chǎn)生空泡現(xiàn)象。

10、空泡現(xiàn)象會造成舵葉的侵蝕損壞。 失速現(xiàn)象（失速現(xiàn)象（Stall） 一般說來，隨著舵角的增大，一般說來，隨著舵角的增大， 舵的升力系數(shù)舵的升力系數(shù)CL和阻力系數(shù)和阻力系數(shù) CD均具有增大的趨勢，可是均具有增大的趨勢，可是 當舵角達到某一舵角時，由于當舵角達到某一舵角時，由于 流經(jīng)舵背面的水流從舵的后緣流經(jīng)舵背面的水流從舵的后緣 之前嚴重地與舵的背面剝離，之前嚴重地與舵的背面剝離， 從而出現(xiàn)強渦時，舵升力系數(shù)從而出現(xiàn)強渦時，舵升力系數(shù) CL則將驟然下降，這種現(xiàn)象叫則將驟然下降，這種現(xiàn)象叫 作失速現(xiàn)象。作失速現(xiàn)象。 沖角不大時正壓力沖角不大時正壓力PN可以表示為可以表示為 sin 2 1 2 fAV

11、P RN 舵力產(chǎn)生條件舵力產(chǎn)生條件 舵速舵速 有效攻角有效攻角 舵力分解舵力分解 舵力舵力PR 正壓力正壓力PN 阻力（縱向）阻力（縱向）D 升力（橫向）升力（橫向）L PR d Xp b U L D PN PT 舵的水動力特征 舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩 使舵力減小的流體現(xiàn)象使舵力減小的流體現(xiàn)象 船尾舵的性能船尾舵的性能 舵的幾何要素 舵面積(AR ) 舵的外形輪廓所包圍的面積 一般用舵面積比(A R / L pp d)來考察舵對船舶操 縱性的影響。 展弦比 ()： 舵高(h)在舵翼中稱為翼展，舵寬(b)稱為翼弦， 對于矩形舵，其展弦比為舵高與舵寬之比； 舵平衡系數(shù)(k) 舵面積在

12、舵軸前后的比例關(guān)系。 舵的幾何要素 舵面積(AR ) 舵面積比(A R / L pp d) 展弦比 ()： 舵平衡系數(shù)(k) h bt b br bt 4 br 4 舵軸線 1/4弦線 tr tt 舵的種類 按照舵拋面的結(jié)構(gòu)分類： 平板舵； 流線型舵； 特種舵。 按照舵的支撐結(jié)構(gòu)分類： 多支撐舵； 雙支撐舵； 半懸掛舵 懸掛舵等等。 舵的種類 半平衡舵 舵寬和舵高的一部分分布在 舵軸之前； 這種舵的性能介于普通舵和 平衡舵之間。 舵的種類 平衡舵 舵寬的一部分分布在舵軸前 方； 水動力作用中心距離舵軸較 近，故轉(zhuǎn)舵力矩較??； 舵軸上的支撐點較少，故強 度較小。 舵的種類 普通舵 舵的全部面積分布在舵軸的 后方； 水動力作用中心距離舵軸較 遠，故轉(zhuǎn)舵力矩較大，所需 舵機功率較大。 舵軸上的支撐點較多，故強 度較大。 舵的種類 古老的舵古老的舵 舵的種類 普通舵 平衡舵 半平衡舵 舵及其效應 舵的種類及幾何要素 舵的水動力特征 舵