船舶推進概念

1、1-1推進器：在船上需設有把能源（發(fā)動機）發(fā)出的功率轉換為推船前進的功率的專門的裝置或機構。1-2快速性：指船舶在給定主機功率情況下，在一定裝載下（以一定的航速航行的能力）于水中航行的快慢問題。1-3對快速性的要求四方面：船舶于航行時所遭受的阻力要小，即所謂的優(yōu)良線型的選擇問題選擇推力足夠，且效率高的推進器選取合適的主機推進器與船體和主機之間協(xié)調一致。1-4推進器類型及特點：螺旋槳：構造簡單、價格低廉、使用方便、效率較高風帆：可利用無代價的風力，但推力依賴于風向和風力，故船的速度和操縱性能都受到限制明輪：機構笨重，在波濤中操縱性差且易損壞直葉推進器：操縱性能好，效率較高，洶涌海面下，工作情況也

2、較好，但機構復雜，造價昂貴，葉片易損壞噴水推進器：具有良好的保護性，操縱性能好，但減少了船的有效載重，且推進效率低水力錐形推進器：構造簡單，設備輕便，常用于航行在淺水及阻塞航道中的船。1-5有效功率（推進器所產生的實際有效功率）：船以速度v航行時所遭受的阻力為R，則阻力R在單位時間內所消耗的功為Rv，而有效推力Te在單位時間內所作的功為Tev，兩者數值相等，故Tev（或Rv）為有效功率PE。1-6推進系數PC：有效功率與主機功率之比，為多種效率相乘之綜合名稱，通?？梢员硎居媚撤N機器及推進器以推進船舶之全面性能，推進系數越高，船舶的推進性能越好。1-7本課程主要研究：推進器在水中運動時產生推力的

3、基本原理以及它的性能好壞（效率高低）等問題，然后解決如何根據實際的要求設計出一個性能優(yōu)良的推進器問題。推進器（效率、空泡、強度、振動）船-槳-機配合問題螺旋槳設計。2-1 螺旋槳各部分名稱（通常由槳葉和槳轂構成）：槳轂：螺旋槳與尾軸連接部分轂帽：為減小水阻力，在槳轂后端加的整流罩，與槳轂形成一光順流線型體葉面及葉背：由船尾后面向前看時所見到的螺旋槳槳葉的一面為葉面，另一面為葉背葉根：槳葉與轂連接處葉梢：槳葉的外端導邊及隨邊：螺旋槳正車旋轉時槳葉邊緣在前面者為導邊，另一邊為隨邊梢圓：螺旋槳旋轉時（設無前后運動）葉梢的圓形軌跡螺旋槳直徑D：梢圓的直徑螺旋槳的盤面積Ao：梢圓的面積右（左）旋槳：當螺

4、旋槳正車旋轉時，由船后向前看去所見到的旋轉方向為順時針者為右旋槳，反之為左旋槳。2-2 螺距P：母線繞行一周在軸向前進的距離若母線為直線且垂直于軸線，則形成的螺旋面為正螺旋面若母線為直線但不垂直于軸線，則形成斜螺旋面當母線為曲線時，則形成扭曲的螺旋面。2-3節(jié)線及螺旋線：將半徑為R的圓柱面展成平面，則為一底邊長2R高為P的矩形，螺旋線變?yōu)榈男本€（矩形的對角線）為節(jié)線。母線上任意一固定點在運動過程中所形成的軌跡，或任意共軸圓柱面與螺旋面相交的交線為螺旋線。2-4螺距角：節(jié)線與底邊間的夾角，tan=P/2R。2-5螺旋槳的螺距：等螺距螺旋槳（r1r223）：螺旋槳上任意半徑處的面螺距變螺距螺旋槳（

5、螺旋槳葉面各半徑處的面螺距不等）：取半徑為07R或075R處的面螺距代表螺旋槳的螺距，P07R或P075R。2-6螺距比P/D：面螺距P與直徑D之比。2-7槳葉的切面（葉切面或葉剖面）：與螺旋槳共軸的圓柱面和槳葉相截所得的切面。機翼形切面：效率較高，但空泡性能較差弓形切面：空泡性能較好，但效率較低棱形切面月牙形切面。2-8內弦：連接切面導邊與隨邊的直線；外弦。對于系列圖譜螺旋槳，外弦為弦線；理論設計螺旋槳：內弦為弦線。弦長為b。2-9葉厚：切面厚度以垂直于所取弦線方向與切面上下面交點的距離來表示，其最大厚度t為葉厚。2-10葉厚比（切面的相對厚度）：葉厚t與切面弦長b之比，=t/b。2-11拱

6、線、拱度及拱度比：切面的中線或平均線稱為拱線（中線）。拱線到內弦線的最大垂直距離為切面的拱度，以fM表示。fM與弦長b之比為切面的拱度比f=fM/b。2-12槳葉（葉面或輻射）參考線：葉面中間的一根母線作為圖的參考線。2-13縱斜角：若為斜螺旋面，參考線與軸線的垂線成的夾角?？v斜zR：參考線線段在軸線上的投影長度（縱斜螺旋槳一般向后傾斜，可增大槳葉與尾框架或船體間的間隙，以減小螺旋槳誘導的船體振動。但縱斜不宜過大，會因離心力而增加葉根處的彎曲應力，對槳葉強度不利）。推薦精選2-14投影輪廓：槳葉在垂直于槳軸的平面上的投影為正投影，其外形輪廓為投影輪廓。投影輪廓對稱與參考線的為對稱葉形，反之為不

7、對稱葉形。投射面積AP：螺旋槳所有槳葉投影輪廓包含面積的總和。2-15 伸張輪廓：將各半徑處共軸圓柱面與槳葉相截的各切面展成平面后，以其弦長置于相應半徑的水平線上，并光順連接端點所得之輪廓。伸張面積AE：螺旋槳各葉伸張輪廓所包含的面積的總和。2-16 展開輪廓：將槳葉葉面近似展放在平面上所得的輪廓。展開面積AD：各槳葉展開輪廓所包含面積的總和。2-17 三種面比：投射面比：投射面積AP與盤面積Ao之比伸張面比：伸張面積AE與盤面積Ao之比展開面比：展開面積AD與盤面積Ao之比（伸張面積和展開面積極為接近，均為葉面積，伸張面比和展開面比均稱盤面比或葉面比。盤面比大小表示槳葉的寬窄，相同葉數下，盤

8、面比越大，槳葉越寬）。2-18側斜XS及側斜角S:不對稱槳葉的葉梢與參考線間的距離為側斜XS，相應角度為側斜角S。（槳葉的側斜方向一般與螺旋槳的轉向相反，合理選擇側斜可明顯減緩旋槳誘導的船體振動）。2-19葉根厚度：與槳轂相連處的切面最大厚度。2-20葉厚分數：葉面參考線與最大厚度線的延長線在軸線上的交點的距離t0與直徑D之比。2-21槳轂直徑（轂徑）：葉面參考線與槳轂表面相交處至軸線距離的兩倍，以d來表示。2-22轂徑比：轂徑d與螺旋槳直徑D之比。2-23 槳葉的平均寬度bm：表示槳葉的寬窄，bm=AE/Z(R-d/2)，Z為葉數?；蚱骄鶎挾缺龋琤m /D。2-24正（斜）螺旋面：側視圖上，

9、參考線與軸線垂直的螺旋槳葉面為正。若參考線與軸線的垂線成角度為斜。2-25側投影：槳葉與平行于包含軸線和葉面參考線的平面上的投影。正投影：槳葉在垂直于槳軸平面上的投影。2-26最大厚度線：該線與參考線之間的軸向距離t表示該半徑處葉切面的最大厚度，它僅表示不同半徑處切面最大厚度沿徑向的分布情況，不表示最大厚度沿切面弦向的位置。2-27螺旋槳參數的選擇：從效率（增加D提高效率，在其他條件一定時，葉數越少效率越高）、振動（在其他條件一定時，葉數越多振動越?。﹥煞矫?。直徑D，葉數Z，轂徑比dh/D，螺距比P/D，盤面比（伸張面積比），投射面積比，展開面積比，縱斜zR，縱斜角，側斜XS，葉厚比。3-1推

10、進器理論（研究螺旋槳的方法）：動量理論：螺旋槳的推力乃因其工作時水產生動量變化所致，可通過水的動量變更率來計算推力，包括理想推進器理論理想螺旋槳理論葉元體理論：研究每一葉原體所受的力，據以計算整個螺旋槳的推力和轉矩螺旋槳環(huán)流理論：應用機翼理論解釋葉原體的受力與水之速度變更關系，包括升力線理論升力面理論面元法。3-2誘導速度：推進器撥水向后來產生推力，而水流受到推進器的作用獲得與推力方向相反的附加速度，即誘導速度。3-3理想推進器假設：推進器為一軸向尺度趨近于零、水可自由通過的盤，此盤可以撥水向后，稱為鼓動盤（具有吸收外來功率并推水向后的功能）水流速度和壓力在盤面上均勻分布水為不可壓縮的理想流體

11、。根據以上假定得到的推進器理論為理想推進器理論（可用于螺旋槳、明輪、噴水推進器等，差別在于推進器區(qū)域內的水流斷面的取法不同）。3-4理想推進器效率iA：有效功率和消耗功率之比。3-5推進器的載荷系數T：T越小效率越高。在推力Ti和速度VA一定的條件下，增大盤面積Ao來減小載荷系數，對螺旋槳來說需增大直徑D，從而提高效率。3-6理想螺旋槳理論：在理想流體中工作的具有無限葉數的螺旋槳，除產生軸向誘導速度外還產生周向誘導速度，其方向與螺旋槳旋轉方向相同，兩者合成作用表現(xiàn)為水流經過螺旋槳盤面后有扭轉現(xiàn)象。3-7理想螺旋槳效率i=iAiT：所做的有用功與吸收功率的比值，理想螺旋槳的軸向誘導效率(理想推進

12、器效率)iA與理想螺旋槳的周向誘導效率iT之積。由于實際螺旋槳后的尾流旋轉，故理想螺旋槳效率推薦精選i（只有在各半徑出的dr圓環(huán)對應的i都相等時，i才是整個理想螺旋槳效率）總是小于理想推進器效率iA。3-8螺旋槳操作時周圍水流情況：軸向誘導速度自槳盤遠前方的零值起逐漸增加，至槳盤遠后方處達到最大值，而在盤面處的軸向誘導速度等于遠后方處的一半。周向誘導速度在槳盤前并不存在，而在槳盤后立即達到最大值，槳盤處的周向誘導速度是后方的一半。3-9速度多角形：盤面半徑r處：遠前方，盤面處及遠后方的水流速度（相對于半徑r處的圓環(huán)）葉元體：葉元體固定不動，而水流以軸向速度VA和周向速度2nr流向槳葉切面，軸向

13、誘導速度ua/2與迎流水面的軸向速度VA相同，周向誘導速度ut/2與周向速度2nr相反。（螺旋槳本身前進速度VA及旋轉速度2nr，軸向誘導速度與螺旋槳前進方向相反，周向誘導速度與螺旋槳旋轉方向相同）。3-10速度多角形中的名稱：為葉元體的傾斜角即螺距角，為進角，i為水動力螺距角，VR為相對來流的合成速度。可知，水流以速度VR，攻角K流向槳葉切面。3-11附著渦：對于二因次機翼，可用環(huán)量為的一根無限長的渦線來代替機翼，這根渦線為附著渦。3-12葉元體效率or=iAiT：葉元體結構效率，影響因素：軸向誘導速度，周向誘導速度（速度越大，效率越低），推力負荷系數（推力增加效率降低），槳盤上的半徑即盤面

14、積（盤面積增加，效率增高），葉元體的阻升比和水動力螺旋角（阻升比越小，效率越高）。3-13螺旋槳的水動力性能：一定幾何形體的螺旋槳在水中運動時所產生的推力、消耗的轉矩和效率與其運動（進速VA和轉速n）間的關系。3-14進程hp：hp=VA/n?；?P-hp)其大小表示槳葉剖面（葉元體）的攻角大小，即負荷的大小，滑脫比s：s=(P-hp)/P=1-VA/Pn。進速系數J：J=hp/D=VA/nD=P(1-s)/D。3-15滑脫比s對螺旋槳性能的影響：在螺距一定的情況下，若不考慮誘導速度，則s的大小標志著攻角K的大小，s大（J?。﹦t攻角大，若轉速一定，則螺旋槳的推力和轉矩亦大。3-16進速系數J

15、對螺旋槳性能的影響：當J=0，進速為零，即螺旋槳只旋轉不前進（船舶系柱情況），升力與推力重合，各葉元體具有最大攻角，推力和轉矩都達到最大值當轉速不變，隨著進速的增加，J增加，攻角減小，推力和轉矩相應減小。當J增加到某一數值時，螺旋槳發(fā)出的推力為零，其實質乃水流以某一負幾何攻角與葉元體相遇，此時葉元體上的升力dL及阻力dD在軸向的分力大小相等方向相反，故葉元體的推力為零，此時葉元體仍遭受旋轉阻力。螺旋槳再不發(fā)生推力時旋轉一周所前進的距離為無推力進程P1（實效螺距）若J再增至某一值，螺旋槳不遭受旋轉阻力，其實質乃升力dL及阻力dD在周向的分力大小相等方向相反，故旋轉阻力為零，此時螺旋槳產生負推力。

16、螺旋槳再不遭受旋轉阻力時旋轉一周所前進的距離為無轉矩進程P2（無轉矩螺距）。3-17實效滑脫比s1：P2P1P，船舶航行時，螺旋槳必須產生向前的推力來克服船阻力，故螺旋槳實際操作時轉一周前進的距離hp小于實效螺距P1。實效滑脫（P1-hp），實效滑脫比s1=（P1-hp）/ P1=1- VA/ P1n。3-18螺旋槳敞水效率0：0=KTJ/KQ2。3-19螺旋槳敞水性征曲線：對于幾何形狀一定的螺旋槳而言，推力系數KT、轉矩系數KQ及效率0僅與進速系數J（或滑脫比s）有關，KT、KQ、0對J之曲線為螺旋槳性征曲線，又因討論的是孤立螺旋槳（未考慮船體的影響）的性能，所以為螺旋槳敞水性征曲線。曲線表

17、示了螺旋槳在任意工作情況下的全面性能。螺旋槳的性能曲線可以根據環(huán)流理論計算得到，也可由試驗方法得到。3-20理想推進器效率和理想螺旋槳效率的區(qū)別：推進器給水流向后的軸向誘導速度獲得推力，故推進器的效率總小于1；螺旋槳利用旋轉運動來吸收主機功率，在實際工作中除了產生軸向誘導速度還要產生周向誘導速度，由于尾流旋轉，故理想螺旋槳效率總是小于理想推進器效率。4-1敞水試驗：螺旋槳模型單獨地在均勻水流中的試驗，可在船模試驗池、循環(huán)水槽或空泡水筒中進行。它是檢定和分析螺旋槳性能得分方法，對研究他的水動力有重要作用，為設計提供豐富的資料，為理論的發(fā)展提供可靠的基礎。4-2敞水試驗的目的及作用：進行系列試驗，

18、繪制設計圖譜根據系列試驗結果分析螺旋槳的幾何要素對性能的影響，為改善性能指出方向校核和驗證理論方法配合自航試驗，分析推進效率成分，比較方案優(yōu)劣，選擇最佳螺旋槳。推薦精選4-3螺旋槳的相似定律（幾何相似，運動相似，動力相似）：理論上：進速系數VA/nD：運動相似的基本條件，該數相同，則螺旋槳及其模型在各對應點處的流體質點的速度具有相同方向，且比值為常數，即對應點處的流體質點的行跡相似雷諾數nD2/：粘性力相似的條件，該數相同，則兩者粘性力系數相等弗如德數n2D2/gD（2n2D2/gD）：重力相似的條件，與螺旋槳運轉時的水面興波情況有關，即螺旋槳在水面下的沉沒深度。當沉沒深度hs0.625D時，

19、興波的影響不計，故弗如德數不予考慮。試驗時：模型與實槳幾何相似，模型試驗時如要求滿足進速系數和雷諾數同時相等的條件，則槳模的轉速和進速都將過高而難以實現(xiàn)，推力過大無法測量。因此敞水試驗時，通常只滿足進速系數J相等，對于雷諾數則僅要求超過臨界雷諾數值Rec，即ReRec的條件下，KT=f1(J)；KQ=f2(J)；0=f3(J)。4-4尺度效應（尺度作用）：槳模和實槳因雷諾數不同而引起兩者水動力性能的差異（敞水試驗時，螺旋槳的進速系數和雷諾數不能同時相等，只能使雷諾數大于某一臨界值，這樣槳模和實槳的雷諾數不相等，由此引起的性能差異稱為尺度效應）。在實用上，僅適用于槳模和實槳均在超臨界區(qū)時因雷諾數

20、不同之影響。雷諾數對升力系數CL影響不大，即CLmCLs。對阻力系數CD影響較大，實物雷諾數較高，故CDsCDm，兩者之差CD=CDm-CDs即為實物模型間的尺度作用?？芍叨茸饔脤ν屏τ绊戄^小，對扭矩影響較大。因此同一J時KTm KQs，0m0s。4-5臨界雷諾數：保證模型界層中達到紊流狀態(tài)的最低雷諾數。雷諾數足夠大時，界層中的流動才能達到紊流狀態(tài)，若雷諾數過低，則槳葉大部分處于層流區(qū)或變流區(qū)，故槳葉切面上的流動狀態(tài)與實槳不同，試驗數據無法修正而用于實槳，結果將無實用價值。4-6模型試驗結果的尺度修正方法：不修正：槳模光滑，抵消了尺度作用只修正KQ：用平板摩擦阻力公式對KQ進行修正ITTC

21、1978年推薦方法。4-7試驗需測數據：欲知螺旋槳的水動力性能，需測出槳模在試驗中的轉速n、進速VA、推力T及扭矩Q。4-8敞水試驗方法（的不同的J值）：保持槳模的轉速不變，以不同進速進行試驗（拖曳水池）保持槳模的進速不變，以不同轉速進行試驗（空泡水筒），該方法轉速不能無限加大，J的變動范圍有限，不能得到“系柱”時的情況。4-9敞水試驗的主要測量儀器：螺旋槳動力儀，分為機械式動力儀、電測式、機電綜合式。4-10螺旋槳性征曲線組：將葉數和盤面比相同，而螺距比不同的一組螺旋槳的敞水性征曲線繪在同一圖內。5-1近似方法的實質（分別研究船體和螺旋槳的單獨性能，然后再近似考慮兩者間的相互影響）：把船體和

22、螺旋槳仍然看作是孤立的，即認為螺旋槳是在船后流場中單獨工作，而船體位于螺旋槳所影響的水流中運動。5-2伴流（跡流）：船在水中以某一速度V向前航行時，附近的水受到船體的影響而產生運動，其表現(xiàn)為船體周圍伴隨著一股水流，這股水流稱為伴流（伴流速度與船速同向為正，反向為負）。通常所說的是螺旋槳盤面出的伴流，使螺旋槳附近的水流的相對速度和船速不同。5-3伴流的成因及分類：伴流速度場用相對于螺旋槳的軸向速度、周向（切向）速度和徑向速度三個分量來表示，其中周向（切向）速度和徑向速度為二階小量，不考慮。勢（形勢）伴流：船身周圍的流線運動引起。首尾處為正伴流，舷側處為負，離船體越遠，勢伴流越小摩擦伴流：水的粘性

23、引起。船運動時，船體表面界層內水質點具有向前的速度，形成正伴流，緊靠船身處最大，船后相當距離處依然存在，為總伴流的主要部分。其大小與船型、表面粗糙度、雷諾數及螺旋槳的位置等有關波浪伴流：船舶興波作用引起。船航行時水面形成波浪，若螺旋槳附近為波峰，則水質點具有向前的速度，若為波谷則向后。5-4伴流速度u：螺旋槳進速VA=V-u；u=up+uf+uw。船速V，軸向伴流速度u。5-5伴流分數：=u/V=1- VA /V；VA =(1-)V。推薦精選5-6標稱伴流：在未裝螺旋槳之船模（實船）后面，用各種流速儀測定螺旋槳盤面處的水流速度，可得標稱伴流。5-7實效伴流：根據船后螺旋槳試驗或自航試驗結果與螺

24、旋槳敞水試驗結果比較分析可得實效伴流。5-8 標稱伴流的測量方法：利用畢托耙測量，或葉輪伴流儀、環(huán)形伴流儀還有激光測速儀。測的槳盤面處若干同心圓周上等距離點的水流軸向速度。用體積積分法求的整個盤面的平均伴流。5-9 實效伴流的測量方法：船速和螺旋槳的轉速一定時，伴流的大小直接決定螺旋槳的進速，因而決定螺旋槳所發(fā)生的推力和吸收的轉矩，故可根據推力和轉矩測定伴流（uVAT,Q，則T,QVAu）。首先在船模后試驗螺旋槳，量出船模速度V及螺旋槳的轉速n、推力TB、轉矩QB，然后進行敞水試驗等推力法：保持轉速n不變，調節(jié)進速直到發(fā)出的推力T0等于上述TB值時，量取進速VA及轉矩Q0，則u =V- VA即

25、為實效伴流速度，此時Q0QB等轉矩法：保持轉速n不變，調節(jié)進速直到Q0=QB時，量取進速VA及轉矩T0，則u =V- VA即為實效伴流速度，此時T0TB。5-10 伴流不均勻性的影響：當同一螺旋槳以相同轉速和進速在敞水中和船后工作時，其推力與轉矩仍不同，這是船后伴流不均勻性的影響。船后槳盤處各點的伴流速度是不同的，伴流的軸向速度在盤面上的分布也是不均勻的，因而以平均伴流來估計船后螺旋槳的速度場是近似的。i1= TB / T0，伴流不均勻對推力的影響系數；i2= QB / Q0，對轉矩的影響系數；i= i1 /i2，對效率的影響系數。5-11 相對旋轉效率R=1 /i2：B=0 i1 /i2，T

26、0=TB，所以i1=1，B=0 /i2=R0。5-12船體對螺旋槳的影響（等推力法）：平均實效伴流速度u，據此可建立螺旋槳進速VA與船速V間的關系，即VA=V-u，以伴流分數來表示，則VA =(1-)V伴流不均勻性的影響，即相對旋轉效率R，據此可以建立敞水螺旋槳和船后螺旋槳轉矩（效率）間的關系。5-13 推力減額的成因：螺旋槳在船后工作時，由于其抽吸作用，使船尾流速增加，壓力降低，從而導致船體（壓，摩擦）阻力增加 R（阻力增額），需一部分推力 T（推力減額） 來克服它。R=T-T。5-14推力減額分數t：t=T/T=1-R/T，故R=T(1-t)，其大小與船型，螺旋槳尺度，螺旋槳負荷及螺旋槳與

27、船體間的相對位置等因素有關。5-15 推力減額與伴流的關系：推力減額的劃分與伴流相同，其中形勢推力減額是由于螺旋槳工作時引起船尾處壓力降低，導致船體壓阻力的增加，這部分附加阻力稱為形勢推力減額，為主要成分，摩擦及波浪推力減額極小可忽略。ttp。5-16推進效率各成分：設船以速度V前進時，主機轉速為n，帶動螺旋槳旋轉，螺旋槳發(fā)出推力T，克服阻力R，主機發(fā)出功率Ps；傳送（軸系）效率S：表示主機到螺旋槳的機械損耗；船后螺旋槳受到功率PDB=SPs=2nQB/75(馬力，用于克服船后螺旋槳轉速為n是的轉矩)；相對旋轉效率R= Q0/QB= PD0/PDB，表示伴流不均勻性對轉矩的影響；螺旋槳敞水收到

28、功率PD0=2nQ0/75；敞水效率0= TVA/2nQ0，表示螺旋槳自身效率；螺旋槳推功率PT=TVA/75；船身效率H=PE/PT=RV/TVA=(1-t)/(1-) ，表示船體與螺旋槳之間的影響；有效功率PE=RV/75（克服阻力R使船以航速V前進的功率）；船后螺旋槳效率B=PT/PDB=TVA/2nQB = Q0TVA/QB2n Q0 =R0；推進效率D=PE/PDB=R0H；推進系數PC=PE/Ps=SR0H=SBH=SD（包括機械性的軸系損失，表達推進系統(tǒng)中總的水動力性能）。5-17通過伴流分數、推力減額分數t和相對旋轉效率R把孤立的船體與敞水螺旋槳聯(lián)系起來，使船體、螺旋槳和主機三

29、者相配合：設已知船速V時遭受的阻力為R，則先估計伴流分數及推力減額分數t，設計或選擇一個螺旋槳，要求他在進速VA =(1-)V時發(fā)出的推力T = R /(1-t)。假定該螺旋槳敞水效率為，轉速為n，轉矩為Q0，則估計相對旋轉效率R，求出該螺旋槳在船后時的扭矩QB及收到功率PDB，考慮到軸系傳送效率S后即可求出所需的主機功率Ps。5-18快速性優(yōu)秀：具有最小的阻力最高的推進效率。5-19提高推進性能的節(jié)能技術作用原理：減小或消除船尾（槳轂帽后部）的水流分離，減小粘壓阻力改善螺旋槳的進流，使進流更均勻，以改善船體和槳之間的匹配產生附加推力使槳的進流預旋或消除槳后周向誘導速度，使螺旋槳尾流中原先損失

30、的旋轉能量部分回收。推薦精選5-20提高推進性能的措施：船尾形狀：影響阻力和伴流及推力減額。后半體方形系數大者，伴流及推力減額較大，后者增加較大，所以總的船身效率較低方形系數一定時，船尾形狀可為U形、球尾及V形。U形及球尾平均伴流較大，分布較均勻，除推進效率較高外，還有利于減小螺旋槳的激振力，但阻力較V形的大，總體來說，球尾為佳船首形狀：球首不僅可減小興波阻力，還對提高推進效率的作用相當顯著。無論大型球首或小型“流鼻”，都可減低阻力，提高推進效率舵：位于螺旋槳后方的舵可減小尾流旋轉動能的損失，提高推進效率，對推進效率的影響以推力減額分數表示，流線型舵優(yōu)于平板舵，反應舵更優(yōu)，配置整流帽更有利。方

31、法有：舵附加推力翼螺旋槳進流補償導管螺旋槳轂帽鰭在槳前方或后方加固定葉輪槳后自由葉輪圖譜設計槳和環(huán)流理論設計槳：敞水效率兩者相同，船后工作時環(huán)流槳具有較高的推進效率。5-21伴流及推力減額與船型、螺旋槳尺度以及螺旋槳與船體間的相對位置等因素有關。5-22估算伴流分數的近似公式：統(tǒng)計結果表明單槳船：平均而言泰勒公式誤差最小對內河船，以巴普米爾公式的兩倍與漢克歇爾公式的求和平均值為佳雙槳船：各式均較接近，CB小時，相差較大巴普米爾公式適用性廣，對求和而言，上三式平均值最佳。5-23估算推力減額的近似公式：漢克歇爾公式：單槳標準商船（CB=0.540.84）：t=0.50CP-0.12單槳漁船：t=

32、0.77CP-0.30雙槳標準商船（CB=0.540.84）：t=0.50CP-0.18。5-24相對旋轉效率R的近似取值：單槳船：R=0.981.05雙槳船：R=0.971.00一般可近似地取為R=1.0。5-25伴流分數的尺度作用：由于實船的雷諾數比船模的雷諾數大得多，其伴流較船模伴流小。伴流分數的差別是尺度作用引起的。6-1船舶發(fā)展的兩種趨勢：軍用船舶主機不斷向高轉速和大功率方向發(fā)展，并將高速主機與螺旋槳直接相連。這類船的螺旋槳上的空泡在所難免船舶大型化和高功率。由于螺旋槳負荷增加，尾部流場的不均勻性使螺旋槳上產生時生時滅的空泡，導致槳葉剝蝕損傷，并伴有強烈的尾部振動。6-2空泡的成因：

33、螺旋槳在水中工作時，槳葉的葉背壓力降低形成吸力面，若某處的壓力降低至臨界值以下時，導致爆發(fā)式的汽化，水汽通過界面，進入氣核并使之膨脹，形成氣泡，稱為空泡。該壓力臨界值即為該溫度時水的汽化壓力（飽和蒸汽壓力）pv。（在液體中產生空泡是因液體內本身存在某種“缺陷”或“弱點”所致，這種缺陷或弱點就是氣核）6-3空泡的判別條件（僅對汽化空泡近似正確）：若切面上某處減壓系數0，則壓力降低。當壓力將至該水溫的汽化壓力pv時，該處即開始出現(xiàn)空泡。故產生空泡的條件為：ppv若切面上某點處的減壓系數空泡數，則該點即產生空泡。因此產生空泡的條件也表示為：若已知物體某一物體在一定運動情況下的最大減壓系數為max（切

34、面上的壓力最低處），則由空泡數決定其不發(fā)生空泡的極限速度Vk值。不發(fā)生空泡的極限條件為max=或=2 (p0-pv）/Vk2，故物體做高速運動時，若速度超過極限值Vk=2 (p0-pv）/max0.5，則必然發(fā)生空泡。6-4影響減壓系數，空泡數的因素：B點處的流速Vb對來流速度V0的比值（Vb/V0），繞流條件下：與切面形狀，入射角K及B點的位置有關；與V0的大小無關（對一定切面來說，增加入射角其max亦增。同一入射角，機翼型切面max較弓型大）：與來流速度V0、水的汽化壓力pv及靜壓力p0有關；與槳葉切面的幾何特征無關（在V0和p0=pa+hs一定時，水溫越高，pv越大，越低；在V0和大氣壓

35、力pa一定時，槳葉的沉沒深度越大，越高；來流速度V0=(2nr) 2+ VA20.5，轉速n或進速VA越大，合成速度V0越大，則越小）。6-5空泡分類：氣化空泡：原溶解于水中的氣體，由于降壓或過飽和，以擴散的方式通過界面逸到存在于水里的氣核中并成長到肉眼能見的程度汽化空泡：液體分子因降壓到汽化壓力導致爆發(fā)式的汽化，水汽通過界面，進入氣核并使之膨脹似是空泡：原來以各種方式存在于水中的氣核，雖然沒有任何水汽或氣體的逸入，但當外界壓力降低時，它本身也會膨脹到肉眼可見的程度（氣化空泡或似是空泡都可能在大于、小于或等于pv時出現(xiàn)，而汽化空泡總在小于或等于pv下才能出現(xiàn)。前者空泡成長緩慢，后者迅速推薦精選

36、）。6-6剝蝕現(xiàn)象：由于空泡潰滅，產生內爆，這種內爆之沖擊力反復集中于一點，使葉表面材料被剝蝕而損壞。6-7局部空泡：水汽通過界面，進入氣核并使之膨脹而形成球狀空泡，常發(fā)生于葉切面上最大減壓系數附近。6-8葉切面空泡對性能的影響：第一階段：空泡區(qū)域是局部的，對水動力性能無明顯影響，但可能產生剝蝕第二階段：空泡區(qū)拖到隨邊之外，對葉表面無剝蝕，但使對水動力性能惡化。6-9螺旋槳空泡形態(tài)（按發(fā)展的物理過程分）：渦空泡：出現(xiàn)在葉梢和轂部，由梢渦和轂渦引起，先于其他空泡發(fā)生，不影響水動力性能，無剝蝕。但槳載荷較高且在豐滿尾部工作時，梢渦空泡的另一端可能貼到船底，不構成尾振，但使噪聲明顯增大泡狀空泡：葉背

37、上切面最大厚度處所產生的空泡，成泡沫狀。在葉背后段潰滅，對水動力性能影響不大，但發(fā)生剝蝕片狀空泡：在槳葉外半徑部分導邊附近產生，呈膜片狀，長度不一，攻角較大時易產生這類空泡。若空泡從葉切面導邊延伸至隨邊外，則形成超空泡流動，否則為局部空泡，對水動力性能有影響，前者無剝蝕作用，后者有剝蝕作用。云霧狀空泡：螺旋槳在不均勻流場中工作時，攻角時大時小的變化，使空泡周期性的產生消失，對螺旋槳的剝蝕最為嚴重。空泡在物面上周期性地生成和潰滅，消失時被水流沖向后方，形成云霧狀，故稱云霧狀空泡。6-10空泡對螺旋槳性能的影響：第一階段：k，雖有空泡存在，但對水動力性能無影響，產生剝蝕第二階段（全空泡螺旋槳）：k

38、時 KT，KQ，0急劇下降，空泡大部分或全部覆蓋槳葉，影響性能，但無剝蝕作用。6-11延緩螺旋槳空泡發(fā)生的措施：一般民船航速較低，不可能產生葉切面全為空泡所覆蓋的片狀空泡，若槳葉上發(fā)生空泡，則屬第一階段空泡，雖不影響水動力性能，但產生剝蝕，影響螺旋槳強度。因此應避免空泡發(fā)生從降低最大減壓系數max著手：增加盤面比，以減低單位面積上的平均推力，使葉背上的下降（盤面比的增加相當于葉切面弦長加大，故可用較小的攻角來產生同樣的升力，從而max降低）采用弓型切面或壓力分布較均勻的其他切面形式（切面的壓力分布較均勻，max相應較小，對延緩空泡發(fā)生有利）減小葉根附近切面的螺距（單槳船葉根部分的伴流較大，易產生空泡，將根部螺距適當減小，從而使該處的max降低）從提高空泡數著手：增加槳的浸沒深度，以增大減小槳的轉速，盡量選用低轉速的主機對高速軍艦，空泡在所難免，處理方法：允許槳上有部分空泡存在，在使用過程中根據其剝蝕情況予以調換速度再高時，設法促使其在第二階段空泡狀態(tài)下運轉，即全空泡（超空泡）螺旋槳的設計問題。6-12空泡試驗的相似條件：若兩幾何相似螺旋槳進速系數相等，則對應點處