船用螺旋桨匹配

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1、内燃机动力匹配螺旋桨特性船用主推进动力船舶的主推进动力装置主要有：柴油机推进动力装置燃气轮机推进动力装置、电力推进动力装置蒸汽推进动力装置核动力推进装置蒸汽推进动力装置蒸汽推进动力装置的主机是以蒸汽为工质，这种发动机的特点是采用间接加热方式，也就是燃料燃烧在发动机外的锅炉中进行，故称为外燃式发动机。根据其运动方式的不同，它分为往复式和回转式汽轮机两种。由于它具有结构简单、运行可靠、管理方便等优点，曾在很长的一段时间内在船舶上占据着统治地位。但由于其经济性差、尺寸重量大，不能适应机组功率增长的需要，因此已经被其它类型发动机所替代。电力推进动力装置船舶电

2、力推进，通常是指由原动机带动发电机发电，然后直接或经过变流器给推进电动机供电，由推进电动机带动推进器(螺旋桨)旋转，使船舶运动。按照热力发动机的种类可把电力推进装置分为柴油机电力推进装置、蒸汽轮机电力推进装置和燃气轮机电力推进装置。推进电机可以是直流或交流电机。近年来船舶电力推进系统发展迅速。燃气轮机推进动力装置本世纪30年代燃气轮机制造业开始兴盛，50年代初商船开始使用，它具有重量轻、尺寸小、单机组功率大、机动性好、操纵管理方便以及容易实现自动化等突出优点，因此在中型水面舰船中大量被采用。但因其经济性较差，巨大的排气管道使民用运输船舶机舱难于布置，

3、目前商船上很少采用这种推进动力装置。核动力推进装置核动力装置虽有很多优点，但由于造价高，操纵管理及检查系统复杂，核分裂反应释放出大量放射性物质要严格防护，因此目前商船上应用较少柴油机推进动力装置德国发明家RudolfDiesel(1858-1913)发明了柴油机，并于1892年申请了发明专利。柴油机的发明，从根本上解决了当时内燃机的敲击和爆燃问题。柴油机经过了一个多世纪的不断改进和发展，已经成为船舶推进的主要动力装置。柴油机不仅是热效率最高的一种热机，而且还具有起动迅速、安全可靠、重量较轻、功率范围大等一系列优点。因此，国内外民用船舶广泛采用柴油机推

4、进动力装置。在中、大型民用船舶上所使用的柴油机有大型低速和大功率中速两大类。船用螺旋桨特性螺旋桨匹配与调速螺旋桨特性螺旋桨与柴油机的配合特性调距桨特性调距桨特性计算主要是指调距桨推力计算和转矩计算。调距桨的推力调距桨产生的总推力为：Tp=Ts(1-t)Ts=KTρn2D4其中，Ts是敞水时调距桨的推力，t为推力减额系数，Tp为调距桨的有效推力，KT为推力系数。n为柴油机的转速，D为调距桨的直径，ρ为水的密度。影响推力减额系数t的因素当调距桨的推力系数增加时，t也增加，特别是对于那些方形系数较大的船舶，这种影响更明显。船速V对t也有影响，这种影响非常复

5、杂，很难用解析式表示。正车或倒车时，推力减额系数会发生一定的变化(一般倒车的推力减额系数较大)。推力减额系数根据各船舶的方形系数CB值，可以按照表近似选取推力减额系数t值：方形系数t方形系数t0.520.110.680.190.560.130.720.210.60.150.760.230.640.170.80.25调距桨的推力系数调距桨的推力系数计算比定距桨要复杂的多，图中给出了4叶调距桨推力系数的敞水特性曲线螺旋桨进程比调距桨进程比J可表示为：其中，Va为调距桨的进速，n为柴油机的转速，D为调距桨的直径。螺旋桨进速调距桨的进速Va可表示为：其中，V

6、s为船速，w为伴流系数。影响伴流系数w的因素影响伴流系数w的因素主要有：与船型有关，特别是船舶的方形系数影响最大与螺旋桨的直径有关；与船体表面的粗糙度有关；当傅汝德系数小于1时，随着船速的变化而变化。CB与w之间的关系方形系数w方形系数w0.520.150.680.270.560.180.720.30.60.210.760.330.640.240.80.36调距桨的转矩计算调距桨的负荷转矩Mp可以表示为Mp=KQρn2D5其中，KQ为转矩系数，n为柴油机的转速，D为调距桨的直径，ρ为水的密度。转矩系数Kθ转矩系数Kθ与推力系数一样，也是进程比J，和螺

7、距角θ的函数船-机-桨动态特性结构船舶运动的方程应当是三维运动方程，为了简化模型，仅考虑船舶的直线运动，并且设船舶舵角为零，则船舶运动方程为：其中，m为船舶质量与船体附连水质量之和，Vs为船速，t为时间，Tc为螺旋桨有效推力，Rs为船体阻力。船舶运动方程柴油机与螺旋桨采用刚性连接时，则有其中，I为柴油机、轴系和螺旋桨当量转动惯量的总和，n为螺旋桨转速，Ms为柴油机输出转矩，Mp为螺旋桨回转时产生的水阻力矩，Mf为在柴油机和轴系中因机械损失所消耗的转矩。船-机-桨动态特性方程谢谢各位2012