船舶快速性-论文

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1、论船舶快速性快速性是船舶诸多性能中的重要性能之一。近15年来，1万总吨以上船舶的航速平均捉高了10kn左右；滚装高速五体船的航速达到了50kn以上；快速集装箱船达到航速38kn；高速穿浪型货船航速达到了40kn。快速船型的研究是当今的热点，特别是多体、组合型。综合船东对船舶营运效率，船舶的油耗，以及对海洋生态的保护，现代对船舶性能的研究主要集屮在对船舶快速性的追求以及船舶减阻。船舶在水中航行所受的水阻力可分为船舶在静水屮航行时的静水阻力和波浪中的汹涛阻力两部分。船舶在静水中运动时所受到的阻力与船体周围的流动现象密切冇关。根据观察

2、，船体周围的绕流运动情况相当复杂，但主要冇以下三种流动现象：1.兴波阻力船体在运动过程屮兴起波浪，简称兴波阻力。兴波阻力包括产生稳定的船行波和不稳定的破波。由于船行波的产生，改变了船体表面的压力分布情况，船首的波峰使首部压力壇加，而船尾的波谷是尾部压力降低，于是产生首尾流体动压力差，形成阻力。从能量观点看，无论是船行波还是破波都具有一定的能量,这些能量必然由船体供给。这种由于船体运动不断兴波而耗散能量所产生的阻力称为兴波阻力。2.摩擦阻力当船舶运动时，曲于水的粘性，在船体周围形成“边界层”，从而使船体运动过程屮受到粘性切应力，亦

3、即船体表面产生了摩擦力，它在运动方向的合力便是船体摩擦阻力。3.粘压阻力在船体力卜•降，从而改变了沿船体表面的压力分布情况。这种有粘性引起船体前后压力不平稳产生的阻力称为粘压阻。从能量观点看，克服粘压阻力所做的功耗散为旋涡能量。粘压阻力习惯也叫旋涡阻力。船、机、桨配合理论：船舶螺旋桨设计屮，不仅仅需要螺旋桨效率最佳，而且船体一螺旋桨一主机问的配合十分完善。但船舶的实际航速状态比较复杂，外界情况的改变（如风浪,污底，航道深度，装载情况等）直接引起船体阻力的变化，因而航速，螺旋桨的工作情况，主机的功率及其转速等都将发生变化。螺旋桨及

4、其主机在船上成为一个复杂的联动机构。主机为机械能的发生器，螺旋桨为能量的转换器（桨主机的旋转能转换为推力能），而船体则为能量的需求者（即螺旋桨的推力能消耗于船体阻力做功）。因此，船体一螺旋桨一主机Z间能量传换及工作状态是相互牵制和相互关联的。当船舶在等速直线航行时，主机与螺旋桨Z问有卜•列关系：运动时：螺旋桨的转速等于主机的转速；动力吋：螺旋桨所需的转力矩等于主机多能供给的转力矩。若螺旋桨与主机之间装有减速齿轮，则上述关系中谄需引入传动比作为乘数。同样，在船体与螺旋桨Z间也存在下列关系:运动时：螺旋桨的进速等于伴流修止后的船速,

5、即VA二v动力时：螺旋桨的进速等于伴流修正后的船速，即T（1-t）：Ro现讨论船速变化（即主机部分功率航行）吋螺旋桨的工作情况。当船载刚开航时,船速及船体阻力为零，主机以某一转带动螺旋桨，此时螺旋桨的进速系数J=0,其发出Z推力启动船舶作加速运动。•其后，船速渐增，阻力加大，而螺旋桨的进速系数也随Z渐增。若转速保持不变，则推力因进速系数增加而略减，如转速继续增加，则推力口J能续增。当船速与转速达到适当的关系后，螺旋桨发出的推理恰能克服船体阻力，螺旋桨所遭受的转力矩亦恰为主机所能供给者，则供求互相平衡，船即以等速前进，螺旋桨也在一

6、定的进速系数下操作。普通低速船在保持排水量不变的情况下，其阻力与船速V约略成平方关系，即有效功率与v成正比例。若伴流分数a,推力减额分数T和相对旋转效率不随船速变化的话，则螺旋桨推力与进速V成平方关系。据螺旋桨比较定律可知，符合此种关系之条件为进速系数J值相同，因此普通低速船舶以不同功率航行（保持排水量不变）时主机的转速大致与船速成比例，主机功率则约略与转速的三次方成正比例。换句话说，螺旋桨在不同传速下工作时所耍求的主机功率约略与转速的三次方成比例，表示此种关系的Ps〜n3曲线通常称为推进特性曲线。但其他类型船舶的阻力不一淀与v

7、2成比例关系，故实际情况常较上述者复杂。船、机、桨工况与配合的研究就是要研究船舶在各种航行条件下能量转换过程的特性变化规律，从而找出最佳参数和最佳转换过程，得到一个具有最好营运经济性和投资效果的方案。要得到较高的运行经济性，一方而取决丁船、机、桨木身的性能，另一方面与合理地选择推进装置的型式，充分利用船、机、桨的配合特性有密切的关系。众所周知，一般船舶由于主发动机、传动设备及推进器的性能参数都存在局限性，通常情况下各部件的性能参数只有在某一负荷范围内才是优良的，离开此范围，性能均会下降，即船舶只冇在设计工况下运行时其经济性才最好

8、。但许多船舶的工作条件是不断变化的，如船舶负荷的变化，风浪、污底等变化。所以研究部分负荷下的配合特性变化规律，争取得到较满意的特性,对于提高船舶运行的经济性同样具有重要意义。船舶快速性研究方法有两种一，理论研究方法理论研究方法是根据观察实际现象，经行力学抽象与数