船用螺旋槳匹配

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1、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力匹配螺旋槳特性船用主推進(jìn)動(dòng)力船舶的主推進(jìn)動(dòng)力裝置主要有：柴油機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置、電力推進(jìn)動(dòng)力裝置蒸汽推進(jìn)動(dòng)力裝置核動(dòng)力推進(jìn)裝置蒸汽推進(jìn)動(dòng)力裝置蒸汽推進(jìn)動(dòng)力裝置的主機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是采用間接加熱方式，也就是燃料燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)外的鍋爐中進(jìn)行，故稱為外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)其運(yùn)動(dòng)方式的不同，它分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式汽輪機(jī)兩種。由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，曾在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)在船舶上占據(jù)著統(tǒng)治地位。但由于其經(jīng)濟(jì)性差、尺寸重量大，不能適應(yīng)機(jī)組功率增長(zhǎng)的需要，因此已經(jīng)被其它類型發(fā)動(dòng)機(jī)所替代。電力推進(jìn)動(dòng)力裝置船舶電

2、力推進(jìn)，通常是指由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后直接或經(jīng)過變流器給推進(jìn)電動(dòng)機(jī)供電，由推進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)推進(jìn)器(螺旋槳)旋轉(zhuǎn)，使船舶運(yùn)動(dòng)。按照熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的種類可把電力推進(jìn)裝置分為柴油機(jī)電力推進(jìn)裝置、蒸汽輪機(jī)電力推進(jìn)裝置和燃?xì)廨啓C(jī)電力推進(jìn)裝置。推進(jìn)電機(jī)可以是直流或交流電機(jī)。近年來(lái)船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展迅速。燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置本世紀(jì)30年代燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)開始興盛，50年代初商船開始使用，它具有重量輕、尺寸小、單機(jī)組功率大、機(jī)動(dòng)性好、操縱管理方便以及容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等突出優(yōu)點(diǎn)，因此在中型水面艦船中大量被采用。但因其經(jīng)濟(jì)性較差，巨大的排氣管道使民用運(yùn)輸船舶機(jī)艙難于布置，

3、目前商船上很少采用這種推進(jìn)動(dòng)力裝置。核動(dòng)力推進(jìn)裝置核動(dòng)力裝置雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于造價(jià)高，操縱管理及檢查系統(tǒng)復(fù)雜，核分裂反應(yīng)釋放出大量放射性物質(zhì)要嚴(yán)格防護(hù)，因此目前商船上應(yīng)用較少柴油機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置德國(guó)發(fā)明家RudolfDiesel(1858-1913)發(fā)明了柴油機(jī)，并于1892年申請(qǐng)了發(fā)明專利。柴油機(jī)的發(fā)明，從根本上解決了當(dāng)時(shí)內(nèi)燃機(jī)的敲擊和爆燃問題。柴油機(jī)經(jīng)過了一個(gè)多世紀(jì)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，已經(jīng)成為船舶推進(jìn)的主要?jiǎng)恿ρb置。柴油機(jī)不僅是熱效率最高的一種熱機(jī)，而且還具有起動(dòng)迅速、安全可靠、重量較輕、功率范圍大等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，國(guó)內(nèi)外民用船舶廣泛采用柴油機(jī)推

4、進(jìn)動(dòng)力裝置。在中、大型民用船舶上所使用的柴油機(jī)有大型低速和大功率中速兩大類。船用螺旋槳特性螺旋槳匹配與調(diào)速螺旋槳特性螺旋槳與柴油機(jī)的配合特性調(diào)距槳特性調(diào)距槳特性計(jì)算主要是指調(diào)距槳推力計(jì)算和轉(zhuǎn)矩計(jì)算。調(diào)距槳的推力調(diào)距槳產(chǎn)生的總推力為：Tp=Ts(1-t)Ts=KTρn2D4其中，Ts是敞水時(shí)調(diào)距槳的推力，t為推力減額系數(shù)，Tp為調(diào)距槳的有效推力，KT為推力系數(shù)。n為柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，D為調(diào)距槳的直徑，ρ為水的密度。影響推力減額系數(shù)t的因素當(dāng)調(diào)距槳的推力系數(shù)增加時(shí)，t也增加，特別是對(duì)于那些方形系數(shù)較大的船舶，這種影響更明顯。船速V對(duì)t也有影響，這種影響非常復(fù)

5、雜，很難用解析式表示。正車或倒車時(shí)，推力減額系數(shù)會(huì)發(fā)生一定的變化(一般倒車的推力減額系數(shù)較大)。推力減額系數(shù)根據(jù)各船舶的方形系數(shù)CB值，可以按照表近似選取推力減額系數(shù)t值：方形系數(shù)t方形系數(shù)t0.520.110.680.190.560.130.720.210.60.150.760.230.640.170.80.25調(diào)距槳的推力系數(shù)調(diào)距槳的推力系數(shù)計(jì)算比定距槳要復(fù)雜的多，圖中給出了4葉調(diào)距槳推力系數(shù)的敞水特性曲線螺旋槳進(jìn)程比調(diào)距槳進(jìn)程比J可表示為：其中，Va為調(diào)距槳的進(jìn)速，n為柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，D為調(diào)距槳的直徑。螺旋槳進(jìn)速調(diào)距槳的進(jìn)速Va可表示為：其中，V

6、s為船速，w為伴流系數(shù)。影響伴流系數(shù)w的因素影響伴流系數(shù)w的因素主要有：與船型有關(guān)，特別是船舶的方形系數(shù)影響最大與螺旋槳的直徑有關(guān)；與船體表面的粗糙度有關(guān)；當(dāng)傅汝德系數(shù)小于1時(shí)，隨著船速的變化而變化。CB與w之間的關(guān)系方形系數(shù)w方形系數(shù)w0.520.150.680.270.560.180.720.30.60.210.760.330.640.240.80.36調(diào)距槳的轉(zhuǎn)矩計(jì)算調(diào)距槳的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Mp可以表示為Mp=KQρn2D5其中，KQ為轉(zhuǎn)矩系數(shù)，n為柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，D為調(diào)距槳的直徑，ρ為水的密度。轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kθ轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kθ與推力系數(shù)一樣，也是進(jìn)程比J，和螺

7、距角θ的函數(shù)船-機(jī)-槳?jiǎng)討B(tài)特性結(jié)構(gòu)船舶運(yùn)動(dòng)的方程應(yīng)當(dāng)是三維運(yùn)動(dòng)方程，為了簡(jiǎn)化模型，僅考慮船舶的直線運(yùn)動(dòng)，并且設(shè)船舶舵角為零，則船舶運(yùn)動(dòng)方程為：其中，m為船舶質(zhì)量與船體附連水質(zhì)量之和，Vs為船速，t為時(shí)間，Tc為螺旋槳有效推力，Rs為船體阻力。船舶運(yùn)動(dòng)方程柴油機(jī)與螺旋槳采用剛性連接時(shí)，則有其中，I為柴油機(jī)、軸系和螺旋槳當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的總和，n為螺旋槳轉(zhuǎn)速，Ms為柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，Mp為螺旋槳回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的水阻力矩，Mf為在柴油機(jī)和軸系中因機(jī)械損失所消耗的轉(zhuǎn)矩。船-機(jī)-槳?jiǎng)討B(tài)特性方程謝謝各位2012