船舶推进概念

1- 1推进器：在船上需设有把能源（发动机）发出的功率转换为推船前进的功率的专门的装置或机构。

1- 2快速性：指船舶在给定主机功率情况下，在一定装载下（以一定的航速航行的能力）于水中航行的快 慢问题。 1- 3对快速性的要求四方面： ①船舶于航行时所遭受的阻力要小，即所谓的优良线型的选择问题②选择推

力足够，且效率高的推进器③选取合适的主机④推进器与船体和主机之间协调一致。

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4推进器类型及特点： ①螺旋桨：构造简单、价格低廉、使用方便、效率较高②风帆：可利用无代价的

风力，但推力依赖于风向和风力，故船的速度和操纵性能都受到限制③明轮：机构笨重，在波涛中操纵 性差且易损坏④直叶推进器：操纵性能好，效率较高，汹涌海面下，工作情况也较好，但机构复杂，造 价昂贵，叶片易损坏⑤喷水推进器：具有良好的保护性，操纵性能好，但减少了船的有效载重，且推进 效率低⑥水力锥形推进器：构造简单，设备轻便，常用于航行在浅水及阻塞航道中的船。

1- 5有效功率（推进器所产生的实际有效功率） ：船以速度v 航行时所遭受的阻力为 R ,则阻力R 在单位 时间内所消耗的功为 Rv ，而有效推力T e 在单位时间内所作的功为 T e V ,两者数值相等，故 T e V （或Rv ） 为有效功率P E 。 1- 6推进系数PC :有效功率与主机功率之比，为多种效率相乘之综合名称，通常可以表示用某种机器及 推进器以推进船舶之全面性能，推进系数越高，船舶的推进性能越好。

1- 7本课程主要研究： 推进器在水中运动时产生推力的基本原理以及它的性能好坏（效率高低）等问题， 然后解决如何根据实际的要求设计出一个性能优良的推进器问题。①推进器（效率、空泡、强度、振动） ②船-桨-机配合问题③螺旋桨设计。

2- 1螺旋桨各部分名称（通常由桨叶和桨毂构成）

：①桨毂：螺旋桨与尾轴连接部分 ②毂帽：为减小水阻 力，在桨毂后端加的整流罩，与桨毂形成一光顺流线型体 ③叶面及叶背：由船尾后面向前看时所见到的

螺旋桨桨叶的一面为叶面，另一面为叶背 ④叶根：桨叶与毂连接处 ⑤叶梢：桨叶的外端 ⑥导边及随边：

螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前面者为导边，另一边为随边 ⑦梢圆：螺旋桨旋转时（设无前后运动）叶 梢的圆形轨迹⑧螺旋桨直径D :梢圆的直径⑨螺旋桨的盘面积 A o ：梢圆的面积⑩右（左）旋桨：当螺旋 桨正车旋转时，由船后向前看去所见到的旋转方向为顺时针者为右旋桨，反之为左旋桨。

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2螺距P ：母线绕行一周在轴向前进的距离①若母线为直线且垂直于轴线，

则形成的螺旋面为正螺旋面 ②若母线为直线但不垂直于轴线，则形成斜螺旋面③当母线为曲线时，则形成扭曲的螺旋面。 2-

3节线及螺旋线： 将半径为R 的圆柱面展成平面，则为一底边长

2 nR 高为P 的矩形，螺旋线变为的斜 线（矩形的对角线）为节线。母线上任意一固定点在运动过程中所形成的轨迹，或任意共轴圆柱面与螺 旋面相交的交线为螺旋线。

tan 0 =P/2 OJI R （「1＜「2＜「3, 10 0＞03 ）：螺旋桨上任意半径处的面螺距 ②变螺距螺旋桨

:取半径为07R 或075R 处的面螺距代表螺旋桨的螺距，P 07R 或P 075R 。

2- 6螺距比P/D :面螺距P 与直径D 之比。

2- 7桨叶的切面（叶切面或叶剖面）：与螺旋桨共轴的圆柱面和桨叶相截所得的切面。①机翼形切面：效 率较高，但空泡性能较差②弓形切面：空泡性能较好，但效率较低③棱形切面④月牙形切面。

2- 8内弦：连接切面导边与随边的直线；外弦。对于系列图谱螺旋桨，外弦为弦线；理论设计螺旋桨：内 弦为弦线。弦长为 b 。

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9叶厚：切面厚度以垂直于所取弦线方向与切面上下面交点的距离来表示，其最大厚度

t 为叶厚。 2- 10叶厚比（切面的相对厚度）：叶厚t 与切面弦长b 之比，S =t/b

2- 11拱线、拱度及拱度比： 切面的中线或平均线称为拱线（中线） 。拱2-4螺距角0：节线与底边间的夹角,

2-5螺旋桨的螺距：①等螺距螺旋桨

（螺旋桨叶面各半径处的面螺距不

线到内弦线的最大垂直距离为切面

的拱度，以f M表示。f M与弦长b之比为切面的拱度比f=f M/b。

2- 12桨叶（叶面或辐射）参考线：叶面中间的一根母线作为图的参考线。

2-13纵斜角£：若为斜螺旋面，参考线与轴线的垂线成的夹角。纵斜Z R：参考线线段在轴线上的投影长度（纵斜螺旋桨一般向后倾斜，可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。

............... ..... 布晶..........................

但纵斜不宜过大，会因离心力而增加叶根处的弯曲应力，对桨叶强度不利）。

2-14投影轮廓：桨叶在垂直于桨轴的平面上的投影为正投影，其外形轮廓为投影轮廓。投影轮廓对称与参考线的为对称叶形，反之为不对称叶形。投射面积A P：螺旋桨所有桨叶投影轮廓包含面积的总和。

2-15伸张轮廓：将各半径处共轴圆柱面与桨叶相截的各切面展成平面后，以其弦长置于相应半径的水平线上，并光顺连接端点所得之轮廓。伸张面积A E :螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积的总和。

2-16展开轮廓：将桨叶叶面近似展放在平面上所得的轮廓。展开面积A D:各桨叶展开轮廓所包含面积的

总和。

2-17三种面比：①投射面比：投射面积A P与盘面积A o之比②伸张面比：伸张面积A E与盘面积A o之比

③展开面比：展开面积A D与盘面积A o之比（伸张面积和展开面积极为接近，均为叶面积，伸张面比和展开面比均称盘面比或叶面比。盘面比大小表示桨叶的宽窄，相同叶数下，盘面比越大，桨叶越宽）。

2-18侧斜X s及侧斜角0S：不对称桨叶的叶梢与参考线间的距离为侧斜X s,相应角度为侧斜角03。（桨叶

的侧斜方向一般与螺旋桨的转向相反，合理选择侧斜可明显减缓旋桨诱导的船体振动）。

2-19叶根厚度：与桨毂相连处的切面最大厚度。

2-20叶厚分数：叶面参考线与最大厚度线的延长线在轴线上的交点的距离t o与直径D之比。

2-21桨毂直径（毂径）：叶面参考线与桨毂表面相交处至轴线距离的两倍，以d来表示。

2-22毂径比：毂径d与螺旋桨直径D之比。

2-23桨叶的平均宽度b m :表示桨叶的宽窄，b m=A E Z（R-d/2）, Z为叶数。或平均宽度比，b m /D。

2-24正（斜）螺旋面：侧视图上，参考线与轴线垂直的螺旋桨叶面为正。若参考线与轴线的垂线成角度为斜。

2-25侧投影：桨叶与平行于包含轴线和叶面参考线的平面上的投影。正投影：桨叶在垂直于桨轴平面上

的投影。

2-26最大厚度线：该线与参考线之间的轴向距离t表示该半径处叶切面的最大厚度，它仅表示不同半径处

切面最大厚度沿径向的分布情况，不表示最大厚度沿切面弦向的位置。

2- 27螺旋桨参数的选择：从效率（增加D提高效率，在其他条件一定时，叶数越少效率越高）、振动（在其他条件一定时，叶数越多振动越小）两方面。直径D，叶数Z,毂径比d h/D，螺距比P/D，盘面比（伸

张面积比），投射面积比，展开面积比，纵斜Z R，纵斜角£,侧斜X S,叶厚比&

3- 1推进器理论（研究螺旋桨的方法）：㈠动量理论：螺旋桨的推力乃因其工作时水产生动量变化所致，

可通过水的动量变更率来计算推力，包括①理想推进器理论②理想螺旋桨理论㈡叶元体理论：研究每一

叶原体所受的力，据以计算整个螺旋桨的推力和转矩㈢螺旋桨环流理论：应用机翼理论解释叶原体的受

力与水之速度变更关系，包括①升力线理论②升力面理论③面元法。

3- 2诱导速度：推进器拨水向后来产生推力，而水流受到推进器的作用获得与推力方向相反的附加速度，即诱导速度。

3- 3理想推进器假设：①推进器为一轴向尺度趋近于零、水可自由通过的盘，此盘可以拨水向后，称为鼓动盘（具有吸收外来功率并推水向后的功能）②水流速度和压力在盘面上均匀分布③水为不可压缩的理想流体。根据以上假定得到的推进器理论为理想推进器理论（可用于螺旋桨、明轮、喷水推进器等，差别在于推进器区域内的水流断面的取法不同）。

3- 4理想推进器效率n A:有效功率和消耗功率之比。

3- 5推进器的载荷系数贡:贡越小效率越高。在推力T i和速度V一定的条件下，增大盘面积A o来减小

载荷系数，对螺旋桨来说需增大直径D，从而提高效率。

3- 6理想螺旋桨理论：在理想流体中工作的具有无限叶数的螺旋桨，除产生轴向诱导速度外还产生周向诱导速度，其方向与螺旋桨旋转方向相同，两者合成作用表现为水流经过螺旋桨盘面后有扭转现象。

3- 7理想螺旋桨效率n=n A n iT:所做的有用功与吸收功率的比值，理想螺旋桨的轴向诱导效率（理想推进