《船舶推进学》复习思考题

《船舶推进学》复习思考题第二章螺旋桨的几何特性1.按照系列图谱资料，至少要确定哪些几何参数就可以确定螺旋桨的形状？答：螺旋桨的叶数、盘面比、直径。

2.等螺距螺旋桨在不同的半径处的螺旋角是否相等？随着半径的增加，螺距角是增加还是减少？答：不相等，由tanθ=P/2πr知等螺距螺旋桨的螺距角在r增加时减少。

3.等螺距螺旋桨和变螺距螺旋桨的螺旋面是怎样形成的？答：母线与轴线成固定角度，并使母线以等角速度绕轴线旋转的同时以等线速度沿轴线向上移动，则母线在空间所绘的曲面即为等螺距螺旋面。

母线与轴线成固定角度，并使母线以等角速度绕轴线旋转的同时以随半径递增线速度沿轴线向上移动，则母线在空间所绘的曲面即为变螺距螺旋面。

4.为什么桨叶一般具有侧斜和纵斜？答：不对称桨叶的叶梢与参考线间的距离Xs称为侧斜，相应之角度θs为侧斜角。

若螺旋桨叶面是斜螺旋面，则参考线与轴线的垂线成某一夹角ε，称为纵斜角。

合理选择桨叶的侧斜可明显减缓螺旋桨诱导的船体振动。

有纵斜的目的在于增大桨叶与尾框架或船体间的间隙，以减小螺旋桨诱导的船体振动，但纵斜不宜过大（一般ε<15º）,否则螺旋桨在操作时因离心力而增加叶根处的弯曲应力，对桨叶强渡不利。

5.桨叶上辐射参考线OU的含义是什么？答：为了正确表达正视图和侧视图之间的关系，取叶面中间的一根母线作为作图的参考线，称为桨叶参考线或叶面参考线。

第三章螺旋桨基础理论及水动力特性1．理想推进器作为发生推力的工具来说，其理想效率为什么不可能等于1？答：推进器必须给水流以向后的诱导速度才能获得推力，ηi A= V A/( V A + 1/2u a)可知，理想推进器的效率总是小于1.2.试用理想推进器理论说明下列问题:(1)为什么内河船常采用双桨而较少采用单桨？答：内河由于吃水受限，船桨的直径不能很大，常采用双桨来提高整体推力，公式R=Zp·Ti.，Zp为桨叶数，Ti.为一个桨的推力。

（2）当船舶吃水受限时，为什么常采用隧道型艉？答：ηiA=2/(1+2AιρσTT=，Ao=1/4πD ²,对于船舶吃水受限，由于V A一定，船舶阻力一定，常采用隧道艉以增加直径，从而提高船舶推进效率。

（3）拖轮拖带时其螺旋桨的效率为什么较自航船的低？答：对于拖船来说，其拖带时所需要的有效推力，必须克服拖船本身的阻力和拖船拖带时拖钩上的拉力，比直航时的大，由ηiA=2/(1+),2AιρσTT=知，推进效率比直航时低。

（4）在一般船上为什么不采用空气螺旋桨的推进方式？答：由ηiA=2/(1+),2AoVιρσTT=1/2A知，空气密度远小于水的密度，所以推力小的多。

（5）导管螺旋桨为什么可以提高效率？答：采用导管桨可以限制尾流截面A1的收缩，提高A1就可以提高效率ηiA，公式ηiA3根据理想推进器理论，提高推进器效率应从何着手？答：（1）由ηiA =2/(1+2A oV ιρσT T=1/2A 知，减少负荷系数。

（2）对于具体船，V A 给定，船舶阻力R 给定，可增加Ao ，Ao=1/4πD ²，D 为螺旋桨直径，对于浅吃水内河船，为了使直径增加，可采用隧道艉。

（3）R=Zp ·Ti.，Ti=R/Zp,Zp 为螺旋桨数，可增加桨数，减小单桨的推力，来提高效率。

（4）对于重负荷船（推、拖船）采用导管桨限制A 1的收缩提高A 1就可以提高效率ηiA 。

4.说明下列效率的意义和区别？理想推进器效率；叶元体效率；螺旋桨效率；结构效率答：理想推进器效率：等于理想推进器的有效功率和消耗功率的比值。

ηi A = V A /( V A + 1/2u a )，也称为轴向诱导效率。

叶元体效率：ηor = 1tan 212tan ta A i A iu r V u r V ωεβεωβ--∙∙++=ηiA ηiT ηε，ηiT 为周向诱导速度。

螺旋桨效率：ηo=2ATV nQπ 结构效率：ηε=(1‐εtan βi ) ∕(1+ε∕tan βi )为叶元体的结构效率，是因螺旋桨运转于具有粘性的实际流体中所引起。

本质为粘性损失。

5.绘出叶元体的速度多角形和力多角形，并据此推导出叶元体系效率的表达式？ 答：见p266.根据叶元体系效率表达式说明螺旋桨的能量损失由那几个部分组成？并据此说明提高螺旋桨效率可以采用的措施？答：：ηor = 1tan 212tan ta A i A iu r V u r V ωεβεωβ--∙∙++=ηiA ηiT ηε，螺旋桨的能量损失由推进器给水流的轴向诱导速度和周向诱导速度以及由水粘性损失的能量组成。

途径：（1）减小尾流能量损失，（u a 、u t 减小，ηiA 、ηiT 就增加）。

（2）减小阻升比ε，提高ηε。

实际措施：（1）当T 、V A 一定时，增加D ， Ao 增加, u a 减小, ηiA 增加.(2)重负荷桨，可采用导管桨限制尾流截面A 1的收缩，提高A 1就可以提高效率ηiA 。

（3）桨后安装节能回收装置使u t 减小，如装舵，对转桨，反应舵等。

（4）提高加工精度，采用优良尾型来降低ε，提高ηε。

7.由叶元体工作状态定性分析螺旋桨水动力性能随运动状态的变化趋势？有哪几种特殊工况？ 答：（1）系柱状态：V A =0，J=0，T 、Q 达到最大。

攻角a k 最大，ηo=0. （2）正车前进：V A >0，J>0, V A 增加，J 增加从而a k 减小T 、Q 减小，T>0、Q>0，ηo=ATV Qω>0 （3）零推力状态：V A 增加，J 增加从而T=0、Q>0，a k 减小，ηo=ATV Qω=0 （4）无升力状态：T<0、Q>0(5)无转矩状态：V A 增加从而L<0,D>0,T<0,Q=0. 8.何谓实效螺距比和零转矩螺距比？如何确定？答：实效螺距比：螺旋桨在不发生推力时旋转一周所前进的距离称为无推力进程或实效螺距。

并以P 1来表示，此时的P 1/D 为实效螺距比。

确定：当叶元体上升力dL 及阻力dD 在轴向的分力大小相等方向相反时。

零转矩螺距比：螺旋桨不遭受旋转阻力时旋转一周所前进的距离称为无转矩进程或零转矩螺距，并以P 2来表示，此时的P 2/D 为实效螺距比。

确定：当叶元体上升力dL 及阻力dD 在周向的分力大小相等方向相反时。

绘出主机突然刹车，正车启动、倒车后退时的速度多角形？ 答：见作业第四章 螺旋桨模型的敞水试验1.螺旋桨模型敞水试验应满足的相似条件有哪些？实际试验时又是如何处理的？答：相似条件：进速系数J 和雷诺数同时相等。

实际试验：进速系数J 相等，雷诺数超过临界数值（以Re c 表示）Re c 可取3.0×1052.何谓螺旋桨的尺度作用及产生的原因？对其处理的观点和方法有哪些？ 答：因雷诺数不同而对螺旋桨性能的影响通常称为尺度作用.(仅适用于桨模和实桨均在超过临界区时而雷诺数不同字之影响)。

处理方法：（1）不修正（保守情况，最好不修正）。

（2）只修正K Q 。

（3）按1978年ITTC 推荐的修正方法。

（见P36）3.螺旋桨螺距比增加时，其性征曲线将如何变化？ 答：（见图P39）第五章 螺旋桨与船体的相互作用1．什么叫伴流？伴流是如何产生的？由哪几部分组成？那一部分是主要的？什么地方伴流小？什么地方伴流大？答：船在水中以某一速度V 向前航行时，附近的水受到船体的影响而产生运动，其表现为船体周围伴流着一股水流，这股水流称为伴流。

产生伴流的原因是1船身周围的流线运动。

2水之粘性作用3船舶的兴波作用。

组成：形势伴流，摩擦伴流，波浪伴流。

摩擦伴流占主要部分。

首尾产生正形势伴流，舷侧产生负形势伴流，离船体越远，形势伴流数值越小。

摩擦伴流在紧靠船身处最大。

离船身向外急剧减小。

（摩擦伴流的大小与船型、表面粗糙度、雷诺数及螺旋桨的位置等有关）。

2.何谓标称伴流？何谓实效伴流？如何用等推力法确定实效伴流？答：标称伴流：在未装螺旋桨之船模（或实船）后面，用各种流速仪测定螺旋桨盘面处水流速度，可得标称伴流。

（见P43）实效伴流：根据船后螺旋桨试验或自航试验结果与螺旋桨敞水试验结果比较分析可得实效伴流。

（见P43） 首先在船模后试验螺旋桨，量出船模速度V 及螺旋桨的转速n ，推力T B ，转矩Q B ，然后，将螺旋桨进行敞水试验，保持转速n 不变，调节进速直到发出推力等于上述Ｔ值时，量取其进速ＶA 及转矩Q o ，则u=V-V A 即为实效伴流速度。

3.水下潜艇、首桨船、顶推船伴流各由哪几部分伴流组成？答：水下潜艇：摩擦伴流，形势伴流，首桨船：形势伴流，波浪伴流，顶推船：形势伴流，摩擦伴流，波浪伴流。

4.何谓推力减额？何谓相对旋转效率？引出的目的何在？答：推力减额：螺旋桨发出的推力中（T-ΔR ）这一部分是用于克服阻力R 并推船前进的，另一部分则克服阻力增额ΔR ，习惯上，通常将ΔR 称为推力减额，并以ΔT 表示。

ηR =o B Q Q 为相对旋转效率，也可以写作螺旋桨敞水收到功率ＰDO 与船后收到功率ＰDB 的比即：ηR = DO DBP P 引出目的：考虑伴流的不均匀，桨船后收到功率和敞水收到功率的差异。

5.为什么说船身效率体现了船-桨相互影响？ 答：ηH=11tω--,由公式知，船身效率表示伴流和推力减额之合并作用，体现了船桨相互影响。

6.绘出从主机功率到螺旋桨所能供给的有效功率之间的能量转换过程,并写出各功率和效率的表达式，简述其意义。

答：B SS DB R DO o T H E D P P P P P ηηηηηη↓↔↔↔↓↑↔↔↔↔↔↔↑，ηR =DBS P P （传送效率，考虑机械损失），ηR = o B Q Q =DO DBP P （相对旋转效率，考虑伴流不均匀），ηo =2ATV nQ π=T DOP P （敞水效率，考虑粘性，诱导损失） ηH=E T P P =11t ω--（船身效率，考虑船桨相互影响），ηB = T DB P P （船后螺旋桨效率），ηD =E DBP P （推进效率，考虑总水动力损失）。

第六章 螺旋桨的空泡现象1.写出降压系数ξ和空泡数σ的定义式，如何用此两者的关系来判断空泡发生与否？为什么在空泡检验中不直接运用这两个表达式？答：ξ= 2211/2o b b o p p V V Vo ρ-⎛⎫=- ⎪⎝⎭，σ= 21/2o V o p p V ρ-，当ξ≥σ 有空泡;当ξ<σ 无空泡。

ξ=f （叶型，a k ）而与V o 无关，σ=f(hs,ＶA ,n,r)而与叶型无关，影响ξ和σ的因素互不相关，当σ一定时，可使ξ减小，当ξ一定时，可使σ增大，从而可以避免空泡的发生。