桨毂 桨叶
2
第一节 螺旋桨及其效应
1、 螺旋桨几何参数 1）直径(D)
2）螺距(P)
3）螺距比(P/D)
桨毂
桨叶
4）盘面比(Ar)
5）桨叶数
直径
3
第一节 螺旋桨及其效应
2、 螺旋桨种类 1）固定螺距螺旋桨(fixed pitch propeller ,FPP) 2）可调螺距螺旋桨(capable pitch propeller ,CPP)
式中: VP —— 为螺旋桨的 进速，即螺旋桨对水速度。
推力系数和转矩系数 与进速系数的关系是 通过螺旋桨特性曲线 表现的。
由螺旋桨特性曲线可 知，推力和转矩随进 速系数的增大而减小。
7
第一节 螺旋桨及其效应
2、船体对螺旋桨推力的影响（伴流的影响） 1）伴流及其分布
船舶在水中以船速u行驶时，其附近的水受 到船体运动的影响而产生一种追随船体运动的水 流，该水流称为伴流。
水桨）的试验结果，然后再考虑船体对螺旋桨的 影响和螺旋桨对船体的影响。 1、单独桨的推力与转矩
T DP4 n2 KT
Q DP5 n2 KQ
式中: KT —— 推力系数；KQ —— 转矩系数。 二者都是进速系数的函数。
6
第一节 螺旋桨及其效应
螺旋桨的进速系数—— J
J VP nD
四、功率与船速
PD
PB
1、功率
1）主机功率PB: 指主机发出的最大功率。 2）受到功率PD: 指主机功率经过传递装置
传至螺旋桨处的功率。 3）推进功率PT: 指船后螺旋桨发出的功率。 4）有效功率PE: 指克服阻力所需要的功率。
16
第一节 螺旋桨及其效应
2、效率
1）传递效率ηS:指收到功率与主机功率的比值。
第三章 操纵设备及其效应
何谓船舶操纵设备？
船舶本身装备的运动控制设备
推进器、舵、侧推器、锚
学习本章的任务是了解常用操纵设备 及其效应
1
第三章 操纵设备及其效应
第一节 螺旋桨及其效应
运输船舶常用的推进 装置是螺旋桨。推进 船舶航行的动力即为 推进器推力。
一、螺旋桨及其工作原理
螺旋桨构造简单、质 量轻、效率高。一般 为铜合金。
17
第一节 螺旋桨及其效应
3、螺旋桨转速与船速
商船上的船速分为海上船速和港内船速两种。
1）额定船速 (maximum speed)
也称最大船速，主机在额定功率下的所能 达到的最高船速。
2）海上船速 (sea speed)
主机按海上输出功率（常用功率）航行时 所能达到的最高船速。
3）港内船速(harbour speed)
增大滑失比有利于提高转向效率，进而提高舵效。
14
第一节 螺旋桨及其效应
4、滑失比对转矩的影响 滑失比增大螺旋桨转矩增大。 进行下列操纵时滑失比增大主机负荷将增大， 易使主机损坏。 高速前进中高转速倒车。 高速后退中高转速进车。 静止中高速进车或倒车。 大风浪或狭窄水域航行时。
15
第一节 螺旋桨及其效应
主机按港内输出功率（港内功率）航行时
所能达到的最高船速。
18
第一节 螺旋桨及其效应
五、螺旋桨横向力及其成因
螺旋桨转动时，不但产生控制船舶前后运动的 推力或拉力，而且由于螺旋桨本身的特性和船体、 舵相互间的影响，还会产生使船舶发生横移和偏转 的横向力，称为螺旋桨横向力。
螺旋桨横向力对船舶产生的效应称为螺旋桨效 应（有资料简称为车效应）
4
第一节 螺旋桨及其效应
3、 螺旋桨工作原理
排出流
吸入流
螺旋桨转矩 螺旋桨推力
1）吸入流与排出流的压力差即为螺旋桨推力。
2）主机提供的供螺旋桨旋转的力矩称为转矩。
3）吸入流是主体流、流线平行、直径较大、流 速较低。
4）排出流是主体流、流线旋转、直径较小、流
速较高。
5
第一节 螺旋桨及其效应
二、 螺旋桨推力与转矩 螺旋桨推力的计算方法一般先计算单独桨（敞
0.7´r DV P´n来自s´P´n12
第一节 螺旋桨及其效应
1）滑失的概念 理论速度与实际速度的差。
S P ´ n VP
2）滑失比的概念 滑失与理论速度的比（滑失的无因此化）。
SR
P ´ n VP P´n
1
VP P´n
1 V (1P )
P´n
以船速V代替螺旋桨进速VP即可得到虚滑失 比，其表证不同航行状态下桨负荷的参数。
19
第一节 螺旋桨及其效应
从螺旋桨横向力成因来看，可分为以下几种： 1、沉深横向力 2、排出流横向力 3、伴流横向力
13
第一节 螺旋桨及其效应
2、滑失比对推力的影响 船型和螺旋桨一定时：
船速 转速 滑失比
1）船速、转速一定时：滑失比越大，推力转矩越大。
2）船速一定时：推力与转矩与转速平方成正比； 船速为零时，滑失比最大，推力和转矩最大。
3）转速一定时：转速越低，滑失比越大，推力和 转矩越大。
3、滑失比对舵效的影响
T R RP Te T
Te
T
T
T 1
T T
T 1
t
式中：Te — 有效推力 ΔT — 推力减额
t — 推力减额系数
11
第一节 螺旋桨及其效应
三、 滑失比及其对推力的影响 螺旋桨推力的大小除了与桨的参数和船体有关
外，还与桨的运动状态，没入水的深度以及旋转 方向有关。 1、滑失比的概念
P S
ηS = PD/PB (0.96~0.99)
2）推进效率ηB:指有效功率与收到功率的比值。
ηB = PE/PD (0.35~0.75)
3）船体效率ηH:指有效功率与推进功率的比值。
ηH = PE/PT (0.95~1.05)
4）推进系数ηT:也称总效率，指有效功率与主
机功率的比值。
ηT = PE/PS= ηT × ηB×ηH (0.5~0.7)
第一节 螺旋桨及其效应
n2πr
2）螺旋桨进速
由于伴流的存在，则 螺旋桨的对水速度为：
VP
V
V
V 1 V V
VP V 1P
式中：
VP — 螺旋桨进速 V — 船速
Vω — 桨处伴流 ωP — 伴流系数
Vp
V
V
nP
10
第一节 螺旋桨及其效应
3、螺旋桨对船体的影响（推力减额）
船尾螺旋桨工作时，其产生的水流柱引起船尾 流速加快压强降低，使船体阻力产生增值，即 阻力增额ΔRP 。因此有如下公式：
伴流主要由摩擦伴流，势伴流和兴波伴流组 成。摩擦伴流是主要成分。
8
第一节 螺旋桨及其效应
伴流的分布
00
大
00
0.80 1.00 0.60 0.40 0.20
1.00 0.80 0.20 0.400.60
左右对称
900
0.10 900
0.10
1800
V型船尾的伴流分布
小
0.05
1800
U型船尾的伴流分布 9