1.5船舶推进器

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3、排出流横向力(RST) 排出流横向力(RST)
(1)产生原因:正转时因伴流引起; (1)产生原因:正转时因伴流引起; 反转时因作用力反作用力引起
正 舵
左 舷 螺旋桨正转
右 舷
正转时,船尾伴流和线型斜流致使 尾流对舵叶两侧平均冲角和流速不 同。 螺旋桨反转
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对船舶操纵影响不大
Te
右旋式
左旋式
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5、螺旋桨吸力效应横向力(SST) 螺旋桨吸力效应横向力(
(1)产生原因 (1)产生原因 螺旋桨反转且舵叶 存在舵角时,螺旋桨的负 压面对舵叶将产生吸力。 (2)影响因素 ①螺旋桨反转转速及拉力 ②螺旋桨与舵叶间隙 ③舵角、舵面积 (3)对船舶操纵影响
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(三)推进效率种类
ηm=BHP/IHP (80~90%) 2、传送效率(ηc) ηc=DHP/MHP (95~98%) 传送效率( 3、推进器效率(ηp) ηp=EHP/DHP (60~75%) 推进器效率( 4、推进效率( ηe) ηe=EHP/MHP (50~70%) 推进效率(
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(二)双螺旋桨船横向力
1、推力偏心横向力(TET) 、推力偏心横向力(TET) (1)产生原因 (1)产生原因 双螺旋桨船舶的双桨工况不同时, 推力合力作用线将不通过船舶的中心, 引起推力偏心 只有右螺旋桨工作时: TET=T1a/b=2T1a/L 一桨正转,一桨反转时: TET=2a(T1+T2)/L
相同转速、船速的螺旋桨反转产生的拉 相同转速、 力较正转的推力低,仅达60%~70 60%~70% 力较正转的推力低,仅达60%~70%左 大型船舶只有30%~40 左右。 30%~40% 右,大型船舶只有30%~40%左右。
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三、主机功率与推进效率
(一)主机输出功率
反转时,船尾形状致使尾流对船体 两舷的平均冲角和作用面积不同。
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(2)影响因素 (2)影响因素
①船尾型状:V ①船尾型状:V型船尾该力大。 ②船速:船速高、转速快、伴流上下差异大该大。
(3)对船舶操纵影响 (3)对船舶操纵影响
①右旋单车时正车、倒车均推尾向左(首右偏) ①右旋单车时正车、倒车均推尾向左(首右偏) ②左旋单车时正车、倒车均推尾向右(首左偏) 左旋单车时正车、倒车均推尾向右(首左偏) 左旋式
对船舶操纵影响较小
SST
右舵
左舵
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6、螺旋桨斜流效应横向力(SOT) 螺旋桨斜流效应横向力(SOT)
(1)产生原因 (1)产生原因 Q 斜流使螺旋桨盘面上下 半圆桨叶的旋转阻力不 同,产生了与斜流横向 分速相同方向的横向力 (2)影响因素 影响因素 ①螺旋桨直径、转速 ②斜流速度 ③船舶运动状态
dL dP dQ dD dT
UR
a
k
Vp 2πnr π
T=g·ρ T=g·ρw · KT · n²·D4 MQ=g·ρw·KQ ·n²·D5 =g·ρ
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(N) (Nm)
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(二)滑失和滑失比
进程: hp=Vp/n 进程: 滑失: P-hp 滑失: 滑失比 Sr=(P-hp)/P=(n·P-Vp)/n·P=1-Vp/n·P Sr=(P- )/P=(n· )/n·P=1- /n· 滑失比: 滑失比 Sr’=(n· Vs)/n·P=1-Vs/n· 虚 滑失比: Sr’=(n·P-Vs)/n·P=1-Vs/n·P Sr<1 船舶前进,螺旋桨正转,或船舶后退,螺旋桨反转; 船舶前进,螺旋桨正转,或船舶后退,螺旋桨反转; Sr>1 船舶前进,螺旋桨反转,或船舶后退,螺旋桨正转; 船舶前进,螺旋桨反转,或船舶后退,螺旋桨正转; Sr>>1 船舶前进(或后退)速度较高,螺旋桨反转(或正转)速度越高; 船舶前进(或后退)速度较高,螺旋桨反转(或正转)速度越高; Sr=1 船舶速度、伴流速度与桨的进速为零 船舶速度、 Vp=nP时,Sr=0,则在该转速 时螺旋桨产生推力趋于零; 则在该转速n 当Vp=nP时,Sr=0,则在该转速n时螺旋桨产生推力趋于零; 而当Sr越高,螺旋桨产生的推力就越大。 Sr越高 而当Sr越高,螺旋桨产生的推力就越大。
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SOT VT Q (3)对船舶操纵影响 对船舶操纵影响 斜流效应横向力推船尾顺斜 流横向分速方向偏转
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7、单桨单舵船横向力综合效应
以右旋单桨单舵V 以右旋单桨单舵V型船尾船舶为例: (1)正车启动时,船首左偏现象较强,但可用舵克服; (1)正车启动时,船首左偏现象较强,但可用舵克服; (2)正车航进时,船首左偏现象减弱,甚至能保持短 (2)正车航进时,船首左偏现象减弱,甚至能保持短 时直航; (3)螺旋桨正转高速航进时,船首可能右偏,但可用 (3)螺旋桨正转高速航进时,船首可能右偏,但可用 舵纠正; (4)高速航进时螺旋桨倒转,船首偏转不定; (4)高速航进时螺旋桨倒转,船首偏转不定; (5)倒车启动时,船首右偏显著,一般不易用舵控制; (5)倒车启动时,船首右偏显著,一般不易用舵控制; (6)倒车倒退时,船首一般均向右偏转。 (6)倒车倒退时,船首一般均向右偏转。
船舶阻力中各种阻力所占比例: 船舶阻力中各种阻力所占比例: 低速船 中速船 高速船 2 Vs Rf 70% 50% 35% 70% 50% 35% Re 20% 15% 10% 20% 15% 10% Rw 10% 35% 55% 10% 35% 55%
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(四)空气阻力(Aa) 空气阻力(A (Aa) 水线以上船体及上层建筑受空气作用而产生的阻力。 水线以上船体及上层建筑受空气作用而产生的阻力。 与相对风速有关。 与相对风速有关。 汹涛阻力( (五)汹涛阻力(Rr) 由于风浪的作用及船身的剧烈摇摆运动而产生的阻力。 由于风浪的作用及船身的剧烈摇摆运动而产生的阻力。 与波高有关。 与波高有关。 附体阻力(Ra) (六)附体阻力(Ra) 指舵、舭龙骨及轴包架等附体对水运动而增加的阻力。 指舵、舭龙骨及轴包架等附体对水运动而增加的阻力。 与附体大小有关。 与附体大小有关。 污底阻力(Rs) (七)污底阻力(Rs) 是指船体生锈及海粒子吸附于船体而增加的阻力。 是指船体生锈及海粒子吸附于船体而增加的阻力。 出坞3个月内该阻力不考虑, 个月后每月递增。 出坞3个月内该阻力不考虑,3个月后每月递增。 R=R0+∆R R0=Rf+Re+Rw ∆R= Aa+ Rr+ Ra+ Rs
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SWT Qd
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2、伴流效应横向力(WT) 伴流效应横向力(WT)
(1)产生原因:伴流在螺旋桨盘面处的分布规律 (1)产生原因:伴流在螺旋桨盘面处的分布规律 (2)影响因素 ①船速:船速越高,伴流上下速度差大, 伴流横向力越大。 Qu WT ②船舶尾型:V型较U型的伴流横向大。 (3)对船舶操纵影响 ①正车时推尾向左(首右偏) ②倒车时如余速较大推尾向右(首左偏) ② Qd
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a b T2 T1 TET
(2)影响因素 (2)影响因素
①螺旋桨工况 ②船舶长宽比 ③两桨轴间距离
(3)对船舶操纵的影响 (3)对船舶操纵的影响 由两螺旋桨工况确定 右正左反
左正右反
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2、分水效应横向力(BDT) 分水效应横向力(BDT)
右旋式
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4、推力中心偏位横向力(LOT) 推力中心偏位横向力(LOT)
(1)产生原因 (1)产生原因 推力偏心 Te,用力偶矩等效原理等效为LOT。 Te,用力偶矩等效原理等效为LOT。
LOT
(2)影响因素 (2)影响因素 ①船尾形状 ②船速 (3)对船舶操纵的影响 (3)对船舶操纵的影响
影响摩擦阻力的因素: 影响摩擦阻力的因素: 船体长度、船体湿表面积、 船体长度、船体湿表面积、船体 表面光洁度、流体密度 表面光洁度、
(二)涡流阻力(Re) 涡流阻力(
在船体表面形状的骤变处形 成漩涡,由此而形成的阻力。 成漩涡,由此而形成的阻力。 2
Re=1/2 ρw g Ce S Vs
影响涡流阻力的因素:水线下船体曲度 影响涡流阻力的因素:
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二、螺旋桨的推力和转矩
螺旋桨流 排 出 流 吸 入 流
吸入流-范围较宽、流速较慢、流线平行 吸入流-范围较宽、流速较慢、 螺旋桨流 排出流-范围较窄、流速较快、流线螺旋 排出流-范围较窄、流速较快、
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(一)螺旋桨产生推力和转矩的基本原理
1、最大持续输出功率(MCR) 最大持续输出功率(MCR) 2、常用输出功率 3、过载输出功率 4、倒车输出功率 备车输出功率 100% 100% 80~90% 80~90% 105~110% 105~110% 40~60% 40~60% 40~60% 40~60%
(二)主机功率种类
1、机器功率(MHP)〔IHP、BHP、SHP〕 机器功率(MHP) IHP、BHP、SHP〕 2、收到功率(DHP) 收到功率(DHP) 3、推力功率(THP)THP=T·Vp/1000 (Kw) 推力功率(THP)THP= 4、有效功率(EHP)EHP=R·Vs/1000 (Kw) 有效功率(EHP)EHP=
T= ρw ·A·(Vp+1/2Ua) ·Ua
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4、船速影响
当Vs>0时, Vs 下降,螺旋桨推力增大; >0时 下降,螺旋桨推力增大; 当Vs=0时, Vw=0,Vp=0,Sr=1, 达最大值,推力达到最大。 则ak=ϕ达最大值,推力达到最大。 <0时 当Vs<0时,因为 ak=β+ϕ,冲角大于螺距角 增至失速角后,螺旋桨推力下降。 ϕ,当 ak增至失速角后,螺旋桨推力下降。
(四)主机输出功率导致船速改变
1、机械效率(ηm) 机械效率(
Pw ∝ Vs³ 或 Vs ∝ √ Pw
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四、螺旋桨横向力 螺旋桨横向力
(一)单螺旋桨横向力
1、螺旋桨沉深横向力(SWT) 、螺旋桨沉深横向力(SWT)
(1)SWT产生原因: (1)SWT产生原因: 产生原因 螺旋桨上桨叶露出水面或空气卷入 Qu (2)影响因素 影响因素 ①螺旋桨沉深比h/D ②螺旋桨旋转方向 ③螺旋桨水面遮蔽程度 ④螺旋桨叶切面形状 (3)对操纵的影响 对操纵的影响 ①正车推尾向右 ②倒车推尾向左 ① ②
第五节 船舶推进器
第一节 船舶推进器 FPP 螺旋桨 CPP 船舶推进器 平旋桨 VSP 明轮 喷水器
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一、船舶阻力
(一)摩擦阻力(Rf) 摩擦阻力(
由于水的粘性,运动中的船体周围水与船体湿表面间产 由于水的粘性, 生摩擦从而形成的阻力。 生摩擦从而形成的阻力。 R =ρwgCf[1+0.0043(15-t)]SV 1.825 [1+0.0043(15f s
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(三)影响螺旋桨推力的因素 1、伴流影响
Vp=Vs-Vw
Vw越大,Vp越小,使冲角ak就越大,则推力T相应 越大, 越小, 就越大,则推力T 增大。 增大。 2、吸力影响 由于螺旋桨工作时,吸力引起的阻力增额, 由于螺旋桨工作时,吸力引起的阻力增额,使螺旋 桨推力降低。 桨推力降低。 3、螺旋桨负荷影响
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(三)兴波阻力(RW) 兴波阻力(
运动中的船舶其周围产生兴波,从而改变 运动中的船舶其周围产生兴波, 了压力分布状况,由此而产生的阻力。 了压力分布状况,由此而产生的阻力。
Rw=1/2ρw Cw S =1/2ρ Cw∝Fr Fr=Vs/√gL =Vs/√
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(1)产生原因 (1)产生原因
①盘面线前:
②盘面线后:
BDT
推力大 推力大 推力小 推力小 BDT
正转
反转
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(2)影响因素 (2)影响因素
①螺旋桨工况 ②船尾分水踵长度及舵叶数 ③对船舶操纵影响 盘面线前BDT有利于船舶回转运动 盘面线前BDT有利于船舶回转运动 盘面线后BDT抵消TET,有利于船舶航向稳定 盘面线后BDT抵消TET,有利于船舶航向稳定
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