船舶操縱與避碰-船舶操縱 第二章第一節(jié) 螺旋槳的作用

第二章操縱設備及助操設施

第一節(jié)螺旋槳的作用操縱設備包括車、舵、錨、纜等。本章內容車、舵、錨、纜的作用操縱設備運用的基本知識推進器的種類

推進器的種類螺旋槳,Z型推進器明輪平旋式推進器噴水式推進器螺旋槳種類固定螺距槳FPP可變螺距槳CPP船舶阻力航行阻力（resistance）航行阻力R包括基本阻力R0

和附加阻力△RR=R0+△R1）基本阻力R0

剛出塢新裸體船（不包括附體）在平靜水面行駛時水對船體產生的阻力。

基本阻力包括:

摩擦阻力Rf(frictionalresistance)取決于船速和船舶的濕表面積及其表面的粗糙程度。一般情況下約占船舶全部阻力的70—90%。興波阻力Rw

渦旋阻力Re興波阻力和渦旋阻力統(tǒng)稱為壓差阻力，或剩余阻力（residualresistance）。其大小取決于船體形狀和船速，約與船速的2—3次方成正比。

R0=Rf+Rw+Re

結論：一般認為，R0僅與船舶形狀、水深、船型和船速有關。低速時剩余阻力通常占總阻力的8~25%，高速時為45~60%?；咀枇Φ拇笮≈饕c船速和吃水有關。吃水越大，阻力越大；船速較低時，基本阻力近似于線性變化；當船速較高時，基本阻力變化明顯加快，幾乎與船速的平方成正比。2）

附加阻力△R

附加阻力包括：污底阻力RF：每米長度的粗糙度厚度為25μm時，船速降低1%

附體阻力RA

空氣阻力RX：空氣阻力與船速的平方以及船體水線以上部分正投影面積成正比。一般情況下，空氣阻力通常占總阻力的2%~4%左右，但集裝箱船由于其船體水線以上部分正投影面積較大，且船速較高，其空氣阻力占總阻力的比例可達10%。

洶濤阻力Rr：頂浪航行時，一般船舶總阻力比靜水狀態(tài)增加50～100%。附加阻力的大小與風浪大小、船體污底輕重及航道淺窄有關。推力與轉矩螺旋槳前后流場特點推力與轉矩螺旋槳前后流場特點吸入流的特點：是流速較慢；范圍較寬；流線幾乎相互平行。排出流的特點：是流速較快；范圍較小；水流旋轉激烈。推力與轉矩機翼升力條件：來流速度V來流的沖角推力與轉矩螺旋槳推力示意推力與轉矩螺旋槳推力T=n2D4KT螺旋槳轉矩MQ=n2D5KQ

KT為推力系數，KQ為轉矩系數,由水池試驗求得推力與轉矩J=Vp/nD進速系數滑失與滑失比滑失S是指槳理論上應能前進的速度與對水的實際速度Vp之差,即：

S＝nP－Vp＝nP－Vs(1－ωp)其中，n為螺旋槳的轉速；P為螺旋槳的螺距；

Vp為螺旋槳對水的實際速度；Vs為船對水的速度；ωp為螺旋槳處的伴流系數，其值大約在0.2～0.4之間?；c滑失比有的文獻中，也將滑失定義為螺旋槳旋轉一周在軸向所前進的實際距離hp＝Vp/n即進程與螺旋槳螺距P的差值?；c螺旋槳在理論上應能前進的速度的比值稱之為滑失比Sr（slipratio），即：

Sr＝S/nP＝（nP-Vp）/nP＝1－Vp/nP滑失與滑失比中的螺旋槳進速Vp若用船速Vs代替，得出的結果分別稱為虛滑失或虛滑失比?；c滑失比影響滑失的因素滑失與船速有關，而船速與船舶的阻力有關，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越嚴重、遭受的風浪越大，滑失也越大。滑失的作用滑失能夠提高螺旋槳推力，回收一部分（伴流）能量滑失越大，螺旋槳的推進效率越低?；г诓倏v中的應用可利用螺旋槳的滑失提高船舶的舵效。主機功率主機功率分類機器功率(MachineryHorsePower)MHP指示功率（IndicatedHorsePower）IHP制動功率（BrakeHorsePower）BHP軸功率（ShaftHorsePower）SHP收到功率DeliveredHorsePower）DHP推力功率（ThrustHorsePower）THP=T?Vp有效功率（EffectiveHorsePower）EHP=R?Vs主機功率主機功率關系螺旋槳收到功率DHP與機器功率MHP的比值稱為傳遞效率，其值通常為0.95~0.98。有效功率EHP與收到功率DHP之比稱為推進器效率，該值約為0.60～0.75。有效功率EHP與主機機器功率MHP之比稱為推進系數，該值約為0.5～0.7。這就是說，主機發(fā)出功率變?yōu)榇巴七M有效功率后己損失了將近一半。船速的分類1．額定船速2．海上船速3．港內船速4．經濟航速螺旋槳的致偏作用螺旋槳橫向力螺旋槳沉深橫向力伴流橫向力排出流橫向力推力中心偏位產生的橫向力螺旋槳橫向力的致偏作用1.螺旋槳橫向力沉深螺旋槳盤面中心距水面的垂直距離稱為螺旋槳的沉深h。沉深h與螺旋槳直徑D之比h/D稱為沉深比。1.螺旋槳橫向力沉深橫向力

與槳旋轉方向相同1.螺旋槳橫向力伴流分布特點：左右對稱、上大下小。伴流橫向力與槳旋轉方向相反1.螺旋槳橫向力排出流橫向力進車受伴流的影響，均使船首向右偏轉，比較大的量1.螺旋槳橫向力推力中心偏位船尾上升斜流推力中心將稍稍偏于旋轉方向。2.螺旋槳致偏作用右旋固定螺距螺旋槳（FPP）單槳船的偏轉趨勢靜止中進車前進中倒車靜止中倒車2.螺旋槳致偏作用靜止中進車開始船速較低伴流橫向力、進車排出流橫向力以及推力中心偏位的影響均較??；船舶在沉深橫向力的作用下使船首左偏。空船或輕載時，螺旋槳的沉深比h/D比較小，沉深橫向力較大，船首左偏比較明顯；重載船沉深橫向力較小，則幾乎不出現偏轉。船速的提高沉深橫向力減小，伴流橫向力、排出流橫向力推尾向左的影響增強，將逐漸削弱甚至克服沉深橫向力的作用。不論出現左偏或右偏，均可用2～30舵角加以克服保證船舶直航。2.螺旋槳致偏作用前進中倒車開始船速較高伴流橫向力的影響使船首左偏；倒車排出流橫向力使船首右偏的影響則較弱；沉深橫向力的影響使首右偏；總體而言船舶的偏轉方向不定，此時用舵就能克服偏轉。船速降低倒車排出流橫向力的影響逐漸增強，而伴流橫向力逐漸減弱，船首將出現明顯的向右偏轉。舵效極差，因此即使操舵也無效果。2.螺旋槳致偏作用靜止中倒車開始時伴流尚未發(fā)生倒車排出流橫向力及螺旋槳沉深橫向力的影響；船首向右偏轉。