船舶操纵性能(理论2)

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1、螺旋桨螺旋奖致偏作用1.单螺旋桨船横向力1）.沉深横向力:螺旋奖奖轴中心线距水而的垂直距离h称为螺旋奖的沉深。沉深h与螺旋奖直径D之比h/D称为沉深比。原理：当螺旋桨临近水面或部分浆叶露出水面工作时，桨叶扰动水面，掀起波浪，吸入空气，使得上下桨叶所处的流场不同，下桨叶所处的流场中的水密度大于上桨叶所处的流场水密度。下桨叶产生的水动力大于上桨叶，下桨叶的旋转阻力大于上浆叶。上下浆叶的旋转阻力的差值就是沉深横向力。沉深横向力的大小与沉深比密切相关。当h/D〉0.65〜0.75时，该力很小;当h/D<0.65〜0.75时，随着h/D的减小，该力将明显增大。此外，该力的大小还随桨叶进速的降

2、低、转速的提高而增大（即滑失速度增大时，该力变大）；相同的转速下，倒车时沉深横向力比正车时大。该横向力受螺旋桨工况影响（即螺旋桨处水面遮蔽程度、桨叶切面形状等）极为明显，而与操舵无关。结论：对于右旋单车船而言，进车时该力推尾向右，使船首向左偏转；倒车时，使船首向右偏转。左旋式单车船偏转方向与此相反。2）•伴流横向力船舶航行期间有一股随船前进的水流，这股水流称为伴流.伴流除降低舵力、提商桨之推力外，还产生横叫力.原理：船舶前进时，船尾螺旋桨盘面处伴流流速分布规律是:上大下小,左右对称.由于伴流的这种特点,使得螺旋浆工作时,上浆叶进速较低,冲角较大,水动力较大,旋转阻力也大.相反，下桨

3、叶旋转阻力较小.这种因伴流的影响而出现的上下桨叶的旋转阻力的差值而构成的横向力,称为伴流横向力.该力通过浆轴作用与船尾.结论：船舶前进屮进车,船速越高,伴流上下的速度差也就越大，则伴流横向力也就越大.船速一定吋，转速提高，该力也增大.此外,该力大小与螺旋奖盘面内伴流分布的均匀程度密切相关.具有U型船尾、导流管以及螺旋浆的位罝离船体较远的船舶，由于浆叶处伴流小，该力很小;V型船尾伴流上下相差较大，伴流横向力大。右旋单车船，前进中进车，伴流横向力推尾向左，首向右偏转；船舶静止中，不管进车还是倒车，由于不存在伴流，不产生伴流横向力。船舶后退中，螺旋桨盘面处伴流很小，而且上下几乎无差别，所

4、以几乎不产生该横向力。3).排出流横向力前进中的船舶操正舵，螺旋桨排出流以一定冲角作用在舵叶的左上部和右下部，如无伴流影响，则打在左上方的水流和打在右下方的水流的流速和冲角相等.因此，驼叶左右两侧所受水动力相等，不存在排出流横向力.若存在伴流时，由于船尾螺旋浆处伴流的分布特点是上大下小，而伴流与排出流反向相反，致使打在舵叶左上部的排出流因受较大伴流影响，其流速与平均冲角较之打在右下方的排出流要小，作用力就小.因此，舵叶两侧水动力产生差异，构成排出流横向力.该横向力推尾向左，首向右偏转.船舶前进中进车，影响该横向力大小的因素与伴流横向力相同，即V型船尾、船速高、转速快、伴流上下分布差

5、异较大，该力较大.螺旋桨倒车时，排出流作用在船尾部两侧，下浆叶产生的排出流斜向打在船尾右上方，上浆叶产生的排出流斜向打在船尾的左下方.由于船尾上肥下瘦，打在船尾右上方的排出流对船体的攻角和作用面积均大于左玄下方部位.因此，在船尾两侧产生了横向力，该力推船尾向左，船首向右偏转.若船尾的横剖面形状上下变化不大，则倒车排出流横向力较虽然螺旋奖的进车和倒车排出流横向力作用效果相同，但其成因、作用方式和特点却存在很大差异.前者巾于作用在舵叶两侧的水动力差异，主要需有伴流存在为条件.因此，在船舶静止或后返屮开进车，该横力很小，可以忽略不计.而倒车排山流作用在船尾部，作用面积大，作用力较强，对船

6、舶操纵的影响比较明显.高速前进中倒车，开始吋船速较高，排出流打到船尾的速度较小，但随着船速降低，该力迅速增大.4).推力中心偏位横向力船M前行进时，由于船尾部线形影响，从船底沿船体线形流M螺旋桨盘而的水流屮有向下而上的斜流，称线形斜流.这种斜流具有向上分速，故又称上升斜流.由于上升斜流作川，右旋单车船，前进中进车，右边桨叶向下转动时迎向上升斜流，使得作用在奖叶上的水流相对流速增加，推力增大；左边桨叶叫上转动和上升斜流同向，水流速度变小，推力减弱.这样使得螺旋桨总的推力屮心不在奖轴中心线上，而偏向右方，这种现象称为推力中心偏位。其偏心方向与螺旋奖的旋转方向相一致。这种现象在船速很小时

7、，几乎不出现，只有船速增大后，出现了上升斜流后方才出现。船舶前进时，右旋单桨船，推力中心偏右，使船首向左偏转。该偏转可等效地看成是一作用于螺旋桨上产生的船首向左偏转的横向力，该横向力称为推力中心偏位横向力。船速越高，转速越高时，推力中心偏位越明显，推力中心偏位横向力越大。同时偏位与船尾形状有关，船尾线形平顺，倾斜度小，上升斜流小，偏位则小。船舶静止或后退时，船尾螺旋奖没有上升斜流作用，因此不存在推力屮心偏位现象。故而无推力屮心偏位横向力。1.右旋单桨船的船、桨、舵综合