船舶推进 ppt(1)
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船舶动力装置ppt课件
38
喷水推进的缺点
• (1) 在吃水不限制的情况下，与普通桨相 比，喷水推进效率较低，故一般在常规船 上不采用。
• (2) 喷水推进系统结构工艺上较复杂 ( 特 别是导流片和倒车装置 ) ，建造成本高， 检修也较困难。
• (3) 喷水管道内因水的重量作用使船舶排 水量增加．
• (4) 在卵石多的浅水航道中采用时，泵的
25
• 表面桨具有以下特性： - 可垂直调整的螺旋桨轴 - 可靠的推进操作性 - 灵敏的操作性 - 浅水区的航行能力
精选课件ppt
26
超导磁流体推进
（magneto hydrodynamic propulsion plant）
• 船舶磁流体推进是利用海水中的电流与磁 场间的相互作用力使海水运动而产生的一 种推进方法。船舶磁流体推进具有高效、 振动小、噪声低、操纵灵活、布置方便等 特点。
精选课件ppt
17
导管螺旋桨
串列螺旋桨
对转螺精旋选课桨件ppt
槽道螺旋桨
18
吊舱推进 （podded propulsors）
• 目前，在船舶电力推进系统中，应用最为 广泛的推进器是吊舱式推进器。吊舱式电 力推进装置的结构是将电机放在一个吊舱 内，定距螺旋桨直接连接在电机轴上，可 360度旋转，在任何方向上产生推力，不需 要舵和侧推器。集推进和操舵装置于一体， 能够增加船舶设计、建造和使用的灵活性
喷水推进的特点
• (4) 倒车和回转时主机转向不变，倒车回 转较灵活，倒车施力较普通浆为大．
• (5) 喷水推进系统采用后，减少了船体上 的附件，如尾轴和轴架等，有利于减少阻 力高速艇尤其如此。
• (6) 由于喷水装置能在多工况下较好地发
挥主机功率，因此在多工况船舶上采用也
船舶推进螺旋桨基础理论PPT课件
34
第34页/共42页
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
2、当转速不变，随进速的 增大，攻角随之减小，从而 力矩和推力也相应减小。
当进速的增大到某一数力大小相等方向相 反，故叶元体的推力等于零。
螺旋桨不发出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 。
4、推力的另一种表达式：
轴向诱导速度越大， 推进器产生的推力也 越大。
9
第9页/共42页
船舶推进第二章 螺旋桨几何特征
六、理想推进器的效率
推进器的效率等于有效功率与消耗功率的比值 1、推进器在静水中航行时产生推力，则其有 效功率为：
2、推进器工作时，单位时间内尾流所取得的 能量为：
10
第10页/共42页
也就是说，有限翼展的机翼微段相当于二因次 机冀，故机翼微段将受到与VR垂直的升力dL和 与VR方向一致的粘性阻力dD。
26
第26页/共42页
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
三、螺旋桨的作用力
27
第27页/共42页
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
上式把螺旋桨的推力、转矩与流场及螺旋桨的 几何特征联系起来，因而比动量理论的结果要 精密完整得多。
24
第24页/共42页
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
由于自由涡的存在，在空间产生一个诱导速 度场。在机冀后缘处，诱导速度垂直于运动 方向，故也称下洗速度。
25
第25页/共42页
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
考虑了尾涡的诱导速度后，我们可以将有限翼 展的机翼微段近似地看作二元机冀的一段，如 果已知在y处的环量，从茹柯夫斯基升力公式 可知，dy段机翼所受的升力dL垂直于来流VR， 其大小为：
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
第34页/共42页
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
2、当转速不变，随进速的 增大，攻角随之减小，从而 力矩和推力也相应减小。
当进速的增大到某一数力大小相等方向相 反，故叶元体的推力等于零。
螺旋桨不发出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 。
4、推力的另一种表达式：
轴向诱导速度越大， 推进器产生的推力也 越大。
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船舶推进第二章 螺旋桨几何特征
六、理想推进器的效率
推进器的效率等于有效功率与消耗功率的比值 1、推进器在静水中航行时产生推力，则其有 效功率为：
2、推进器工作时，单位时间内尾流所取得的 能量为：
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也就是说，有限翼展的机翼微段相当于二因次 机冀，故机翼微段将受到与VR垂直的升力dL和 与VR方向一致的粘性阻力dD。
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船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
三、螺旋桨的作用力
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船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
上式把螺旋桨的推力、转矩与流场及螺旋桨的 几何特征联系起来，因而比动量理论的结果要 精密完整得多。
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第24页/共42页
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
由于自由涡的存在，在空间产生一个诱导速 度场。在机冀后缘处，诱导速度垂直于运动 方向，故也称下洗速度。
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船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
考虑了尾涡的诱导速度后，我们可以将有限翼 展的机翼微段近似地看作二元机冀的一段，如 果已知在y处的环量，从茹柯夫斯基升力公式 可知，dy段机翼所受的升力dL垂直于来流VR， 其大小为：
船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
船舶推进PPT课件
05
船舶推进系统的挑战与解决 方案
船舶推进系统面临的挑战
能源效率问题
随着全球能源供应日趋紧张，船舶推进 系统面临着提高能源效率的挑战。
技术更新换代
船舶推进系统需要不断进行技术更新 和升级，以适应船舶运输业的发展需
求。
环境保护法规
随着全球环境保护意识的提高，船舶 推进系统需要满足更为严格的排放法 规。
船舶推进系统的未来发展趋势
新能源技术的应用
随着新能源技术的不断发展，船舶推 进系统将更多地应用太阳能、风能等 可再生能源，降低碳排放。
智能化的推进器
未来船舶推进系统将更加智能化，具 备自适应调节、故障诊断和远程监控 等功能。
多推进器协同工作
通过多推进器协同工作，实现更加灵 活、高效和安全的航行。
新材料的应用
船舶推进系统的优化方法
优化设计参数
对船舶推进系统的设计参数进行优化，以提 高推进效率、降低能耗。
仿真模拟技术
通过仿真模拟技术对船舶推进系统进行模拟 和优化，降低试验成本和风险。
智能控制技术
应用智能控制技术对船舶推进系统进行优化， 实现高效、稳定、经济航行。
综合优化方法
结合多种优化方法对船舶推进系统进行综合 优化，实现更全面的性能提升。
船舶推进系统的组成
船舶推进系统通常包括推进器（如螺旋桨、喷水推进器等） 、传动装置（如减速齿轮箱、链条等）、动力装置（如柴油 机、燃气轮机、电动机等）和控制装置（如控制系统、调节 器等）。
船舶推进的重要性
保证船舶航行性能
保障航行安全
船舶推进系统是船舶航行性能的关键 因素之一，它决定了船舶的航速、航 向和操纵性能。
旅游观光
科学考察与探险
《船舶推进装置》PPT课件_OK
• 理论上常把柴油机的额定负荷点，即通过10 0％PH和100％nH和MCR点作为设计点；
• 在设计阶段留有一定的能力储备。
30
常用的能力储备方法
• 功率储备
用柴油机主机85％－90％NH和100％nH作为设计点，并 用新船满载试航时的阻力工况作为设计工况。图中C 点。
• 转速储备
用柴油机主机100％NH和103％nH作为设计点，并用新 船满载试航时的阻力工况作为设计工况。图中D点， 实际运转点仍在C点。
负荷特性曲线
R
m
MeH
Me1
Ne
Me2
ge
G
neH n
neH
n
13
负荷特性
负荷特性曲线结论
•柴油机按负荷特性运转时，其燃油耗油率曲 线的最低处发生在略低于标定负荷的附近； •在柴油机按不同负荷工作时，无论其转矩如 何变化，将按调速特性线工作，并使其转速 基本保持不变。
14
负荷特性
主要技术性能指标
由主柴油机、传动设备、轴系和推进器等组成
主柴油机--能量的发生器 传动轴系--能量的传送器
推进器--能量的转换器 船体--能量的接受器
推进装置工作时，主机发出的机械能，由传动轴系传送给
螺旋桨，螺旋桨把机械能转换为水动力能，克服船体的
运动阻力，保证船舶航行正常。
3
第一节 船、机、桨的基本特性
柴油机的工作特性
26
• 当船舶处于过渡工况运行时，船、桨平衡破坏，船舶阻 力曲线和螺旋桨推进特性曲线不再重合。
机、桨的配合关系
NH%
曲线1、2、3、4为 100 柴油机110％、100 ％、90％、80％热 90 负荷时的速度特性；
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为 80 螺旋桨在重工况、 拖网工况、设计工 70 况和轻工况时的推 进特性。
• 在设计阶段留有一定的能力储备。
30
常用的能力储备方法
• 功率储备
用柴油机主机85％－90％NH和100％nH作为设计点，并 用新船满载试航时的阻力工况作为设计工况。图中C 点。
• 转速储备
用柴油机主机100％NH和103％nH作为设计点，并用新 船满载试航时的阻力工况作为设计工况。图中D点， 实际运转点仍在C点。
负荷特性曲线
R
m
MeH
Me1
Ne
Me2
ge
G
neH n
neH
n
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负荷特性
负荷特性曲线结论
•柴油机按负荷特性运转时，其燃油耗油率曲 线的最低处发生在略低于标定负荷的附近； •在柴油机按不同负荷工作时，无论其转矩如 何变化，将按调速特性线工作，并使其转速 基本保持不变。
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负荷特性
主要技术性能指标
由主柴油机、传动设备、轴系和推进器等组成
主柴油机--能量的发生器 传动轴系--能量的传送器
推进器--能量的转换器 船体--能量的接受器
推进装置工作时，主机发出的机械能，由传动轴系传送给
螺旋桨，螺旋桨把机械能转换为水动力能，克服船体的
运动阻力，保证船舶航行正常。
3
第一节 船、机、桨的基本特性
柴油机的工作特性
26
• 当船舶处于过渡工况运行时，船、桨平衡破坏，船舶阻 力曲线和螺旋桨推进特性曲线不再重合。
机、桨的配合关系
NH%
曲线1、2、3、4为 100 柴油机110％、100 ％、90％、80％热 90 负荷时的速度特性；
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为 80 螺旋桨在重工况、 拖网工况、设计工 70 况和轻工况时的推 进特性。
推进系统的动力配合性能(共44张PPT)
力 特
性 另摩 外在不擦 同航R 速v 下阻 1 s.8 各， 6 种阻力 力漩 成分比R 涡 例 v 也s2， 不相阻 同，兴 同力 一R 条波 船vs4
低速时摩擦阻力占主要成分；而高速时，兴波阻力称为成 为主要成分，漩涡阻力主要决定于船体形状和附属结构物， 与船速关系不大。
推进系统的动力配合特性
参 数
（2）螺旋桨有效推力Te等于船体阻力R，
关
Te=T（1-t）=R
系 （3）螺旋桨收到的功率Pp后，通过自身在流场内的 作用，发出船体阻力所需要的有效功率PR
PR Ppprs PTs PPt p螺旋桨敞水效 r相率对旋转效率 s船身效率t螺旋桨推进效率
推进系统的动力配合特性
船 由此可知，推进系统工作特性是发动机-传动机组及 机 螺旋桨、船体在外特性方面的综合匹配，是他们之 桨 间功率、扭矩、转速、效率、推力和船速等参数在 动 推进系统工作时的运动学和动力学关系。
力 船舶在航行时的阻力、航速等参数不仅决定于船体尺 参 度和线型，还取决于航行中的海况、风浪、激流及装 数 载量等因素；航行中除了额定工况外，还有部分工况、 关 船舶起航、加减速、倒车和转弯等操纵方式的变化； 系 船-桨-机本身性能的不断变化等。
推进系统的动力配合特性
船 因此，不同的外载荷、不同的运行工况、装置部件性能 机 上的变化等，都会引起动力特性及其配合特性的变化， 桨 为此一般将推进系统的动力配合工作特性，分为稳态工
衡受到破坏。
推进系统的动力配合特性
船 研究推进系统动力配合特性的目的是：1）通过选择设 机 计工况，合理选择船-桨-机的技术参数；2）比较各类 桨 推进装置特点确定各部件的型号、规格；3）分析已确 动 定的推进装置在非设计工况下的工作能力和适应性，
性 另摩 外在不擦 同航R 速v 下阻 1 s.8 各， 6 种阻力 力漩 成分比R 涡 例 v 也s2， 不相阻 同，兴 同力 一R 条波 船vs4
低速时摩擦阻力占主要成分；而高速时，兴波阻力称为成 为主要成分，漩涡阻力主要决定于船体形状和附属结构物， 与船速关系不大。
推进系统的动力配合特性
参 数
（2）螺旋桨有效推力Te等于船体阻力R，
关
Te=T（1-t）=R
系 （3）螺旋桨收到的功率Pp后，通过自身在流场内的 作用，发出船体阻力所需要的有效功率PR
PR Ppprs PTs PPt p螺旋桨敞水效 r相率对旋转效率 s船身效率t螺旋桨推进效率
推进系统的动力配合特性
船 由此可知，推进系统工作特性是发动机-传动机组及 机 螺旋桨、船体在外特性方面的综合匹配，是他们之 桨 间功率、扭矩、转速、效率、推力和船速等参数在 动 推进系统工作时的运动学和动力学关系。
力 船舶在航行时的阻力、航速等参数不仅决定于船体尺 参 度和线型，还取决于航行中的海况、风浪、激流及装 数 载量等因素；航行中除了额定工况外，还有部分工况、 关 船舶起航、加减速、倒车和转弯等操纵方式的变化； 系 船-桨-机本身性能的不断变化等。
推进系统的动力配合特性
船 因此，不同的外载荷、不同的运行工况、装置部件性能 机 上的变化等，都会引起动力特性及其配合特性的变化， 桨 为此一般将推进系统的动力配合工作特性，分为稳态工
衡受到破坏。
推进系统的动力配合特性
船 研究推进系统动力配合特性的目的是：1）通过选择设 机 计工况，合理选择船-桨-机的技术参数；2）比较各类 桨 推进装置特点确定各部件的型号、规格；3）分析已确 动 定的推进装置在非设计工况下的工作能力和适应性，
船舶推进概述PPT课件
4、串联螺旋桨
三、风帆：目前仅在游艇、教练 传和小渔船等上仍采用。
6
第6页/共19页
四、明轮
安装于舷侧的明轮叫边轮，安装于船尾的叫尾轮。
7
第7页/共19页
五、直叶推进器
装有直叶推进器船舶的操纵性良好，且在船舶 倒车时无须逆转主轴，效率较高，但机构复杂 、造价昂贵，叶片易损坏。
8
第8页/共19页
六、喷水推进器
推进器不易损坏、操纵性良好，但减小了有效 载重量，推进效率低。
9
第9页/共19页
七、水力锥形推进器
构造简单、设备轻便，效率较一般喷水推进器 要高，在浅水和阻塞航道中航行的船舶多采用
10
第10页/共19页
八、几种推进器的效率和重量
1公制马力（UShp）=0.7355kW； 1英制马力（UKhp）=0.7457kW；
1英制马力=1.014公制马力
11
第11页/共Байду номын сангаас9页
船舶推进第2章 功率传递与推进效率 一、有效功率
对于自行船舶而言，有效功率与船舶所遭受的 阻力大小相等，方向相反。即： 对于拖船来说，有：
12
第12页/共19页
1、若船舶以速度v航行时所遭到的阻力为R ，则R在单位时间内消耗的功为R v。 2、有效推力在单位时间内所做的功为
3、选取合适的主机； 4、推进器与船体和主机之间的协调一致。
2
第2页/共19页
§1-1 船舶推进器发展简史
一、螺旋推进器初期的几种形式
3
第3页/共19页
二、螺旋桨
螺旋桨构造简单、造价低廉、使用方便、效率 较高，是 目前应用最广泛的推进器。
4
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三、风帆：目前仅在游艇、教练 传和小渔船等上仍采用。
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四、明轮
安装于舷侧的明轮叫边轮，安装于船尾的叫尾轮。
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五、直叶推进器
装有直叶推进器船舶的操纵性良好，且在船舶 倒车时无须逆转主轴，效率较高，但机构复杂 、造价昂贵，叶片易损坏。
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六、喷水推进器
推进器不易损坏、操纵性良好，但减小了有效 载重量，推进效率低。
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七、水力锥形推进器
构造简单、设备轻便，效率较一般喷水推进器 要高，在浅水和阻塞航道中航行的船舶多采用
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八、几种推进器的效率和重量
1公制马力（UShp）=0.7355kW； 1英制马力（UKhp）=0.7457kW；
1英制马力=1.014公制马力
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船舶推进第2章 功率传递与推进效率 一、有效功率
对于自行船舶而言，有效功率与船舶所遭受的 阻力大小相等，方向相反。即： 对于拖船来说，有：
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1、若船舶以速度v航行时所遭到的阻力为R ，则R在单位时间内消耗的功为R v。 2、有效推力在单位时间内所做的功为
3、选取合适的主机； 4、推进器与船体和主机之间的协调一致。
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§1-1 船舶推进器发展简史
一、螺旋推进器初期的几种形式
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二、螺旋桨
螺旋桨构造简单、造价低廉、使用方便、效率 较高，是 目前应用最广泛的推进器。
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船舶动力装置技术管理通用课件船舶推进装置
船舶推动装置的作用
为船舶提供动力，使船舶能够按照需 要实现各种航行状态，包括前进、倒 退、停泊等，并满足船舶在各种工况 下的推动需求。
船舶推动装置的分类与特点
船舶推动装置的分类
按照能源类型，船舶推动装置可以分为柴油机推动装 置、蒸汽轮机推动装置、燃气轮机推动装置、电动机 推动装置等。
船舶推动装置的特点
长船舶使用寿命。
高性能绝缘材料
03
采用新型高性能绝缘材料，提高船舶设备的能源利用效率和运
行稳定性。
推动装置的创新设计
1 2
高效推动器设计
研发新型高效推动器，如对转桨、泵喷推动器等 ，提高船舶推动效率和节能减排性能。
多模式推动系统
结合电力推动和其他新型推动方式，实现船舶推 动系统的多模式运行，满足不同工况需求。
推动器
推动器是船舶推动装置的执行部件，负责将主机产生的动力 转化为推力，推动船舶前进。
推动器包括螺旋桨、喷水推动和空气推动器等，根据船舶 类型和航行条件选择合适的推动器类型和尺寸。
工作原理
船舶推动装置的工作原理是将主机的动力通过传动设备传 递到推动器，推动器将旋转的机械能转化为推力，推动船 舶前进。
船舶动力装置技术管理通用课件
• 船舶推动装置概述 • 船舶推动装置的组成与工作原理 • 船舶推动装置的维护与管理 • 船舶推动装置的节能与环保技术 • 船舶推动装置的未来发展趋势
01
船舶推动装置概述
船舶推动装置的定义与作用
船舶推动装置
是指安装在船上，通过某种情势的能 量转换，将一定量的动力转化为推动 力，使船舶产生运动或保持一定速度 的各种机械设备和系统的总称。
02
船舶推动装置的组成与工作原理
主机
为船舶提供动力，使船舶能够按照需 要实现各种航行状态，包括前进、倒 退、停泊等，并满足船舶在各种工况 下的推动需求。
船舶推动装置的分类与特点
船舶推动装置的分类
按照能源类型，船舶推动装置可以分为柴油机推动装 置、蒸汽轮机推动装置、燃气轮机推动装置、电动机 推动装置等。
船舶推动装置的特点
长船舶使用寿命。
高性能绝缘材料
03
采用新型高性能绝缘材料，提高船舶设备的能源利用效率和运
行稳定性。
推动装置的创新设计
1 2
高效推动器设计
研发新型高效推动器，如对转桨、泵喷推动器等 ，提高船舶推动效率和节能减排性能。
多模式推动系统
结合电力推动和其他新型推动方式，实现船舶推 动系统的多模式运行，满足不同工况需求。
推动器
推动器是船舶推动装置的执行部件，负责将主机产生的动力 转化为推力，推动船舶前进。
推动器包括螺旋桨、喷水推动和空气推动器等，根据船舶 类型和航行条件选择合适的推动器类型和尺寸。
工作原理
船舶推动装置的工作原理是将主机的动力通过传动设备传 递到推动器，推动器将旋转的机械能转化为推力，推动船 舶前进。
船舶动力装置技术管理通用课件
• 船舶推动装置概述 • 船舶推动装置的组成与工作原理 • 船舶推动装置的维护与管理 • 船舶推动装置的节能与环保技术 • 船舶推动装置的未来发展趋势
01
船舶推动装置概述
船舶推动装置的定义与作用
船舶推动装置
是指安装在船上，通过某种情势的能 量转换，将一定量的动力转化为推动 力，使船舶产生运动或保持一定速度 的各种机械设备和系统的总称。
02
船舶推动装置的组成与工作原理
主机
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1 2
dmut2
所以有:
ua
r ut
2
ut
VA
ua 2
dr圆环面积所作的有用功为 dTiVA，这样其 理想效率为:
从而有:
i
dTiV A dFir
dmu aVA dmu t r
uaVA utr
i
VA
VA
ua 2
r ut 2
r
iAiT
轴向诱导效率
r ut
iT
2
r
周向诱导效率
思考题：试述理想推进器效率和理想螺旋桨效率的区别。
滑脱
进程：
hp
VA n
hp
2r
进速系数：进程与直径之比
P
滑脱：螺距与进程之差
滑脱比：滑脱与螺距之比
s P hp 1 hp 1 VA
P
P nP
J VA P (1 s) nD D
无推力进程或实效螺距P1，无转矩进程P2，一般 P2>P1>P
实效滑脱比：滑脱与实效螺距之比
s1
P1 hp P1
§3.3 作用在桨叶上的力和力矩
一、速度多角形
dr r
二、作用在机翼上的升力和阻力
如科夫斯基定理： L V
升力、阻力系数：
L CL 1 V 2S
2
CD
1
D V
2S
2
零升力攻角 绝对攻角
三维机翼的横向流动导致下洗速度使
下洗角：
k
k
un 2V
(2o ~ 3o )
合速度
V VR
k k
有效几何攻角
1 hp P1
1 VA nP1
无因次水动力系数:
推力系数:
KT
T n 2 D 4
转矩系数:
KQ
Q n 2 D 5
敞水效率:
0
TV A 2nQ
KT KQ
J 2
四、本课内容
第一章 绪论 第二章 螺旋桨的几何特征 第三章 螺旋桨基础理论及水动力特性 第四章 螺旋桨模型的敞水试验 第五章 螺旋桨与船体间的相互作用 第六章 螺旋桨的空泡现象 第七章 螺旋桨的强度计算 第八章 螺旋桨图谱设计 第九章 船模自航试验及实船性能预估
§1.2 马力及效率
一、有效推力Te，阻力R
自航船舶 拖船
Te=R Te=R+F
有效功率（有效马力）：
PE
Tev 75
Rv 75
(hp)
二、主机马力和传送效率
主机马力 Ps
收到马力 PD：在主轴推进器联接处量得的马力 传送效率 s
s PD PS
三、推进效率和推进系数
推进效率D（似是推进系数QPC）
推进系数P.C.
D PE PD
P.C. PE PS DS
dF
(r)VR
sin
i
(1
tg i
)dr
由速度多角形可见：
VR
cos i
r
1 2
ut
VR
sin i
VA
1 2
ua
所以推力和转矩为： 叶元体的效率为：
dT
(r)(r
1 2
ut
)(1
tg i
)dr
dQ
(r)(VA
1 2
ua
)(1
tg i
)rdr
0r
VAdT dQ
VA
VA
1 2
ua
r
1 2
ut
r
1 tgi 1 tg i
iA iT
1 1
tg i
tg i
结构效率
螺旋桨的推力和转矩为：
R
1
T Z
Rh R
Q Z
Rh
(r)(r (r)(VA
2 ut )(1 tgi )dr
1
2 ua )(1 tgi )rdr
螺旋桨的效率为：
0
TV A
2nQ
四、螺旋桨的水动力性能
考虑诱导速度后，将叶元体看作二维机翼的一段，其升力为：
dL VRdy
三、螺旋桨的作用力
叶元体的推力及切向力为：
dT dLa dDa dL cosi dDsin i dF dLt dDt dLsin i dD cosi
代入dD=εdL：
dT
(r)VR
c os i
(1
tgi
)dr
相应的切向力为:
旋转能量的改变等 于切向力所做的功:
dm
dA0
(VA
1 2
ua
)
dQ dmrut 0 dmrut
dF dQ / r dmut
dFi ut1
1 2
dmut2
1 ut1 2 ut
dr圆环面积吸收的功率ωrdFi完全消耗于水中，使dm的动能增加:
rdFi
dmua (VA
1 2 ua )
1 2
m(VA
ua )2
1 2
mVA2
mua (VA
1 2
ua )
Ti (VA
1 2
ua )
理想推进器的效率为:
iA
TiVA
Ti
(VA
1 2
ua
)
VA
VA
1 2
ua
整理得:
iA
1
2
1T
负荷系数
T
1 2
Ti A0VA2
§3.2 理想螺旋桨理论
单位时间流过盘面上dr段 圆环的流体质量为:
桨盘面前后的动量矩之差即 为桨作用于这些流体的扭矩:
哈尔滨工程大学 船舶工程学院
第一章 绪 论
§1.1 概述
一、研究内容
快速性：船舶在一定的主机功率下，在一定装载 状态下，以一定的航速航行的能力。
•推进器（效率、空泡、强度、振动） •船-桨-机配合问题 •螺旋桨设计
二、推进器的类型
螺旋桨推进器
风帆推进
明轮推进器
对转螺旋桨推进器
槽道推进器
喷水推进器
导管推进器（矢量推进器）
双桨推进器
对转螺旋桨+Z型传动
半潜螺旋桨推进器
摆线推进器
吊舱推进器
电磁超导推进船－“大和”号
三、船舶推进的发展
• 远古时代～桨，橹，帆 • 明朝～人力明轮推进船 • 十九世纪上半叶～蒸汽机－明轮推进器 • 十九世纪初开始～螺旋桨推进器研究成为热点 • 十九世纪中叶～螺旋桨得到了广泛的应用
§3.1 理想推进器理论
一、理想推进器的概念和力学模型 三个假设： 1、轴向零尺度，水可自由流过，吸收功率推水向后的圆盘； 2、流速及压力在圆盘上均匀分布； 3、水为不可压缩的理想流体。
该理论也可用于喷水推进、明轮等推进装置
单位时间流经盘面的流体质量为:
m A0 (VA ua1)
由动量定理:
Ti A0 (VA ua1 )ua mu a
由伯努力方程: 推力即为盘面前后的压力差:
p0
1 2
VA2
p1
1 2 (VA
ua1)2
p0
1 2
(V A
ua )2
p1
1 2
(V A
ua1 )2
Ti
( p1
p) A0
A0 ห้องสมุดไป่ตู้VA
1 2 ua )ua
比较上述两式得到:
u a1
1 2
u
a
桨盘面前后的动能之差为推进器消耗的功率:
第二章 螺旋桨的几何特征
§2.1 螺旋桨的外形和名称
§2.2 螺旋面及螺旋线
§2.3 螺旋桨的几何特征
螺旋桨的几何参数： 直径 D 叶数 Z 毂径比 dh/D： 螺距比P/D： 盘面比 AE ：投射面积比，伸张面积比，展开面积比 纵倾～纵倾角 侧斜
第三章 螺旋桨基础理论及水动力特性
•动量定理：理想推进器理论，理想螺旋桨理论 •叶元体理论 •升力线理论 •升力面理论 •面元法