大连海事大学船舶操纵教案第二章汇总

C
D＝C0
×D Vs
＝k0
2
/
3Vs
2
D
(2 13)
当船舶排水量不变时，则航行一定航程D所消耗的燃油 的总量与船速的平方和航行的航程D成正比。
当船舶的排水量为定值时，从该式可以推论出：
（1）当所要求航行的航程一定时，整个航程中主机燃 油消耗的总量与船速的平方成正比，船速越高，所消 耗的燃油越多；
KQ
0.6 KT
0.4
0.2
0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 J
J为进速系数，J=Vp/nD
4. 螺旋桨的滑失S(slip)
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（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），即：
深h。它与螺旋桨直径D之比h/D称为沉深比。
hs DP
对于右旋固定螺距螺旋桨而言，进车时， 该力推尾向右，船首左偏；倒车时相反， 推尾向左，船首右偏。
螺旋桨 固定螺距桨FPP 可变螺距桨CPP
2. 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，如下图所 示。
3. 螺旋桨推力与转矩
机翼产生示意图
F
L
a D
V
可见，产生升力的两个主要因素：来流速度V，来流的冲角a
推力产生示意图
（2）若消耗的燃油相同，则这些燃油所能航行的航程 与船速的平方成反比，船速越高，所能航行的航程越 短。
四、螺旋桨的致偏作用
1．螺旋桨横向力
1）螺旋桨沉深横向力 2）伴流横向力 3）排出流横向力 4）推力中心偏位产生的横向力 5）螺旋桨横向力的致偏作用
1).螺旋桨深沉横向力 螺旋桨盘面中心距水面的垂直距离称为螺旋桨的沉
2）海上船速
主机按海上常用输出功率、常用转速运转时， 在平静深水域中取得的船速即为海上船速。 通常为额定功率的90%；相应的海上常用主 机转速n0则为额定转速的96～97%。
3）港内船速
一般港内的最高主机转速约为海上常用转速 的70～80%左右。
4．船速与主机燃油消耗的关系
航经一定的航程D所消耗的燃油的总量CD :
S为船体水线下湿水面积,
Ct为总阻力系数, Ct=Cf+Cr 4. 附加阻力的构成
由下式
R =Ra+RF+RA +RR
Ra为空气阻力
RF为船体的污底阻力
RA为船体的附体阻力
RR为汹涛阻力
二、螺旋桨的推力和转矩
1. 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
第二章 车、舵、锚、缆、拖轮 在操船中的运用
第一节 螺旋桨的性能 第二节 舵的作用 第三节 锚的运用 第四节 缆的运用 第五节 拖轮的运用
第一节 螺旋桨的性能
一、船舶阻力 二、螺旋桨的推力与转矩 三、主机功率和船速 四、螺旋桨的致偏作用 五、侧推器的使用
一、船舶阻力（Resistance）
（2）制动功率（Brake Horse Power）BHP 指实际输出主机之外可加以利用的功率。柴
油机船的主机功率常用此表示。
（3）轴功率（Shaft Horse Power）SHP
根据中间轴上的转矩表来测定的功率大 小。对于汽轮机一类机器，因为无法测 定其输出端的功率而采用轴功率来表示。
5. 船舶阻力与推力之间的关系
R,T
n0
n0 > n1
R
n1
T
V1 V0
V
三、主机功率和船速
1．主机功率
1）机器功率(Machinery Horse Power)MHP （1）指示功率（Indicated Horse Power）IHP 用来表示往复式发动机汽缸内活塞所做的功。
实船可通过汽缸内平均有效压力计算。汽轮机 船的主机功率用此表示。
2）（螺旋桨）收到功率Delivered Horse Power）DHP
主机功率传递至主轴尾端，通过船尾轴 管提供给螺旋桨的功率。
3）推力功率（Thrust Horse Power）THP
推进器在获收到功率后，产生推船行进 的功率称为推力功率。
THP=T•Vp
T为推力（kN),Vp推进器处对水的速度 （m/s), THP(kW)
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。
滑失与螺旋桨在理论上应能前进的速度的比
值称之为滑失比Sr（slip ratio），即： Sr＝S/nP＝（nP-Vp）/nP＝1－Vp/nP
1. 船舶阻力的基本构成
航行中的船舶所受的阻力包括基本
阻力R0与附加阻力 R两个部分，即
R＝R0＋R
（1）
2.基本阻力的构成
基本阻力可分流体粘性引起的摩擦
阻力Rf和剩余阻力Rr
R0=Rf＋Rr=Rf+Re+Rw
上式中,Re为涡流阻力,Rw兴波阻力
3.基本阻力的计算
R0=1/2SCtV2
(2)
dL
dT
S
a
nP
f
Vp
b
dQ
r
n2pr
推力与转矩定义式
推力 T Z
D
2 dT
ຫໍສະໝຸດ Baidud0
2
转矩
D
MQ Z
dM 2
d0
Q
2
其中， dM Q dQ r 推力与转矩的计算式
T=n2D4KT
MQ= n2D5KQ
KT为推力系数， KQ为转矩系数, 由水池试
验求得，它们的具体变化见下图
KT
10KQ 0.8
4）有效功率（Effective Horse Power）
EHP
船舶克服阻力R以一定船速Vs行进所必须 的功率。
EHP=R •Vs
2．各功率之间的关系
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。
通常船舶阻力与船速的平方成正比，则主机 功率与船速的3次方约成正比，
MHPV3
3．船速分类
1）额定船速
在额定功率、额定转速条件下，船舶在平静 的深水域中取得的船速称为额定船速