船舶操纵与避碰-船舶操纵 第二章第一节 螺旋桨的作用

第二章操纵设备及助操设施

第一节螺旋桨的作用操纵设备包括车、舵、锚、缆等。本章内容车、舵、锚、缆的作用操纵设备运用的基本知识推进器的种类

推进器的种类螺旋桨,Z型推进器明轮平旋式推进器喷水式推进器螺旋桨种类固定螺距桨FPP可变螺距桨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

刚出坞新裸体船（不包括附体）在平静水面行驶时水对船体产生的阻力。

基本阻力包括:

摩擦阻力Rf(frictionalresistance)取决于船速和船舶的湿表面积及其表面的粗糙程度。一般情况下约占船舶全部阻力的70—90%。兴波阻力Rw

涡旋阻力Re兴波阻力和涡旋阻力统称为压差阻力，或剩余阻力（residualresistance）。其大小取决于船体形状和船速，约与船速的2—3次方成正比。

R0=Rf+Rw+Re

结论：一般认为，R0仅与船舶形状、水深、船型和船速有关。低速时剩余阻力通常占总阻力的8~25%，高速时为45~60%。基本阻力的大小主要与船速和吃水有关。吃水越大，阻力越大；船速较低时，基本阻力近似于线性变化；当船速较高时，基本阻力变化明显加快，几乎与船速的平方成正比。2）

附加阻力△R

附加阻力包括：污底阻力RF：每米长度的粗糙度厚度为25μm时，船速降低1%

附体阻力RA

空气阻力RX：空气阻力与船速的平方以及船体水线以上部分正投影面积成正比。一般情况下，空气阻力通常占总阻力的2%~4%左右，但集装箱船由于其船体水线以上部分正投影面积较大，且船速较高，其空气阻力占总阻力的比例可达10%。

汹涛阻力Rr：顶浪航行时，一般船舶总阻力比静水状态增加50～100%。附加阻力的大小与风浪大小、船体污底轻重及航道浅窄有关。推力与转矩螺旋桨前后流场特点推力与转矩螺旋桨前后流场特点吸入流的特点：是流速较慢；范围较宽；流线几乎相互平行。排出流的特点：是流速较快；范围较小；水流旋转激烈。推力与转矩机翼升力条件：来流速度V来流的冲角推力与转矩螺旋桨推力示意推力与转矩螺旋桨推力T=n2D4KT螺旋桨转矩MQ=n2D5KQ

KT为推力系数，KQ为转矩系数,由水池试验求得推力与转矩J=Vp/nD进速系数滑失与滑失比滑失S是指桨理论上应能前进的速度与对水的实际速度Vp之差,即：

S＝nP－Vp＝nP－Vs(1－ωp)其中，n为螺旋桨的转速；P为螺旋桨的螺距；

Vp为螺旋桨对水的实际速度；Vs为船对水的速度；ωp为螺旋桨处的伴流系数，其值大约在0.2～0.4之间。滑失与滑失比有的文献中，也将滑失定义为螺旋桨旋转一周在轴向所前进的实际距离hp＝Vp/n即进程与螺旋桨螺距P的差值。滑失与螺旋桨在理论上应能前进的速度的比值称之为滑失比Sr（slipratio），即：

Sr＝S/nP＝（nP-Vp）/nP＝1－Vp/nP滑失与滑失比中的螺旋桨进速Vp若用船速Vs代替，得出的结果分别称为虚滑失或虚滑失比。滑失与滑失比影响滑失的因素滑失与船速有关，而船速与船舶的阻力有关，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、遭受的风浪越大，滑失也越大。滑失的作用滑失能够提高螺旋桨推力，回收一部分（伴流）能量滑失越大，螺旋桨的推进效率越低。滑失在操纵中的应用可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效。主机功率主机功率分类机器功率(MachineryHorsePower)MHP指示功率（IndicatedHorsePower）IHP制动功率（BrakeHorsePower）BHP轴功率（ShaftHorsePower）SHP收到功率DeliveredHorsePower）DHP推力功率（ThrustHorsePower）THP=T•Vp有效功率（EffectiveHorsePower）EHP=R•Vs主机功率主机功率关系螺旋桨收到功率DHP与机器功率MHP的比值称为传递效率，其值通常为0.95~0.98。有效功率EHP与收到功率DHP之比称为推进器效率，该值约为0.60～0.75。有效功率EHP与主机机器功率MHP之比称为推进系数，该值约为0.5～0.7。这就是说，主机发出功率变为船舶推进有效功率后己损失了将近一半。船速的分类1．额定船速2．海上船速3．港内船速4．经济航速螺旋桨的致偏作用螺旋桨横向力螺旋桨沉深横向力伴流横向力排出流横向力推力中心偏位产生的横向力螺旋桨横向力的致偏作用1.螺旋桨横向力沉深螺旋桨盘面中心距水面的垂直距离称为螺旋桨的沉深h。沉深h与螺旋桨直径D之比h/D称为沉深比。1.螺旋桨横向力沉深横向力

与桨旋转方向相同1.螺旋桨横向力伴流分布特点：左右对称、上大下小。伴流横向力与桨旋转方向相反1.螺旋桨横向力排出流横向力进车受伴流的影响，均使船首向右偏转，比较大的量1.螺旋桨横向力推力中心偏位船尾上升斜流推力中心将稍稍偏于旋转方向。2.螺旋桨致偏作用右旋固定螺距螺旋桨（FPP）单桨船的偏转趋势静止中进车前进中倒车静止中倒车2.螺旋桨致偏作用静止中进车开始船速较低伴流横向力、进车排出流横向力以及推力中心偏位的影响均较小；船舶在沉深横向力的作用下使船首左偏。空船或轻载时，螺旋桨的沉深比h/D比较小，沉深横向力较大，船首左偏比较明显；重载船沉深横向力较小，则几乎不出现偏转。船速的提高沉深横向力减小，伴流横向力、排出流横向力推尾向左的影响增强，将逐渐削弱甚至克服沉深横向力的作用。不论出现左偏或右偏，均可用2～30舵角加以克服保证船舶直航。2.螺旋桨致偏作用前进中倒车开始船速较高伴流横向力的影响使船首左偏；倒车排出流横向力使船首右偏的影响则较弱；沉深横向力的影响使首右偏；总体而言船舶的偏转方向不定，此时用舵就能克服偏转。船速降低倒车排出流横向力的影响逐渐增强，而伴流横向力逐渐减弱，船首将出现明显的向右偏转。舵效极差，因此即使操舵也无效果。2.螺旋桨致偏作用静止中倒车开始时伴流尚未发生倒车排出流横向力及螺旋桨沉深横向力的影响；船首向右偏转。