船舶原理(第九章 推力)
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螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知通过资料螺旋桨是船舶的主要推进器件,它的淌水特性对船舶的推力性能具有重要影响。
螺旋桨推力计算模型可以根据船舶原理和相关资料提供有效的推力计算方法。
本文将从螺旋桨的基本原理、淌水特性以及推力计算模型等方面进行详细介绍。
一、螺旋桨的基本原理螺旋桨是船舶的主要推进器件,它由一系列螺旋线形成。
当螺旋桨旋转时,水流会被螺旋桨叶片推动并产生一定的反作用力,从而推进船舶前进。
螺旋桨的推力主要来自两个方面:剪切推力和反作用推力。
剪切推力是由于螺旋桨叶片在水中剪切水流所产生的,它与螺旋桨叶片弯曲及鼓波等因素有关;反作用推力是由于螺旋桨旋转所产生的反作用力,它与螺旋桨推进转速、直径和旋转方向等因素有关。
二、螺旋桨的淌水特性1.淌水流场螺旋桨在淌水过程中,会形成一定的淌水流场。
这个流场受到螺旋桨叶片形状、转速和船舶运动速度等因素的影响,它对螺旋桨推力的大小和方向有重要影响。
2.淌水损失由于螺旋桨叶片与水之间存在一定的摩擦和阻力,螺旋桨在淌水过程中会产生一定的淌水损失。
淌水损失会降低螺旋桨的效率,因此需要通过推力计算模型来准确估计淌水损失。
3.淌水性能参数为了描述螺旋桨的推力性能,可以引入一些淌水性能参数,如推力系数、功率系数和效率等。
这些参数可以通过实验和理论模型来确定,从而有效评估螺旋桨的推力性能。
三、螺旋桨推力计算模型为了准确计算螺旋桨的推力,研究者们提出了不同的推力计算模型。
这些模型主要基于流体动力学原理和大量实验资料,可以较为准确地估计螺旋桨的淌水特性和推力性能。
推力计算模型可以通过以下几个步骤进行:1.确定船舶参数首先,需要确定船舶的一些参数,如船舶的船体形状、质量、速度和运动状态等。
这些参数将用于计算螺旋桨的推力。
2.建立淌水流场模型根据螺旋桨叶片形状和转速等参数,可以建立螺旋桨的淌水流场模型。
这个模型可以通过数值计算方法或实验测试来确定。
3.计算推力系数和淌水损失根据淌水流场模型,可以计算螺旋桨的推力系数和淌水损失。
船舶原理公式范文船舶原理是指研究船舶的运动原理以及与之相关的物理学原理的学科。
船舶运动的原理涉及到船舶的稳性、浮力、阻力、推力等多个方面。
下面将介绍一些与船舶原理相关的公式。
1.船舶稳性公式船舶稳性是指船舶在静态和动态情况下保持平衡的能力。
船舶稳性可以通过测量艏楼舱的倾斜角度来评估。
船舶稳性公式中,最常用的是斯奈德稳性公式和S方程。
斯奈德稳性公式:GM=KB*(1-KB/KM)*BM其中,GM是艇身稳定性力矩中心的高度,KB是纵向稳定力矩的位置,KM是质量中心的高度,BM是浸没体积的功能。
通过斯奈德稳定性公式,可以计算船舶的稳定性矩。
S方程:S=KM/(KB+KG)其中,S是形心水平与质心水平之间的距离,KB是纵向稳定力矩的位置,KG是重心的高度。
2.船舶浮力公式船舶浮力是指在液体中受到的向上推力。
根据阿基米德定律,浸没在液体中的物体所受到的浮力等于所排除的液体的重量。
F=ρ*V*g其中,F是浮力,ρ是液体的密度,V是物体所排除的液体的体积,g是重力加速度。
3.船舶阻力公式船舶阻力是指在航行过程中与流体介质之间产生的摩擦力。
船舶阻力公式主要有摩擦阻力公式和波浪阻力公式。
摩擦阻力公式:Rf=0.5*ρ*V^2*S*Cf其中,Rf是摩擦阻力,ρ是介质密度,V是速度,S是湿表面积,Cf 是摩擦阻力系数。
波浪阻力公式:Rw=0.25*ρ*V^2*L^2其中,Rw是波浪阻力,ρ是介质密度,V是速度,L是舰船的长度。
4.船舶推力公式推力公式:T=P*η其中,T是推力,P是功率,η是效率。
以上是一些与船舶原理相关的公式,涉及船舶稳性、浮力、阻力和推力等方面。
这些公式可以帮助研究者理解船舶的运动原理,并为船舶设计和工程提供参考。
船舶的工作原理船舶作为水上运输工具,在现代交通中扮演着重要角色。
它们通过特定的工作原理实现航行和货物运输。
本文将介绍船舶的工作原理,涵盖推进力、浮力、航行稳定以及船舶控制等方面。
一、推进力推进力是船舶前进的关键因素。
在水中航行时,船舶需要克服水的阻力,并产生足够的推力来向前行驶。
常见的推进力机制有以下几种形式:1. 螺旋桨推进力螺旋桨是船舶最常见的推进器件。
它通过螺旋型叶片的旋转,将水推向相反方向,从而产生反作用力推动船体前进。
螺旋桨的旋转速度和叶片的角度可以调整,以适应船舶的不同速度和方向需求。
2. 水喷推进力水喷推进是一种通过向后喷射水流来产生推进力的机制。
常见的应用是在高速船或喷气式飞机上。
通过喷射水流,船舶可以产生强大的推力,从而实现高速航行。
3. 水动力推进力水动力推进是利用水的动力学原理来产生推进力的机制。
例如,帆船利用风的动力对帆进行调整,从而产生推进力。
这种推进力的发挥需要充分利用风的方向和力量。
二、浮力浮力是船舶能够漂浮在水面上的基本原理。
根据阿基米德原理,当一个物体浸入液体中时,它所受到的浮力等于所排除的液体的重量。
船舶的设计和体积使其能够排除足够的水,从而产生与其重量相等的浮力,使得船舶能够浮在水面上。
三、航行稳定航行稳定性对于船舶的安全和运营至关重要。
船舶需要保持平衡,以避免侧翻或失去控制。
以下几种因素影响着船舶的航行稳定:1. 重心船舶的重心位置对于航行稳定性有着重要影响。
重心过高会使船舶不稳定,容易倾斜,而重心过低则会导致船身不够稳定。
通过合理设计和货物分布,船舶的重心位置可以得到控制,以保持航行稳定。
2. 填水与排水填水和排水是调整船舶重心和浮力的重要手段。
通过填充或排空船舱中的水,可以对船舶的浮力和重心进行调节,以保持航行稳定。
3. 船体形状船体的形状对于航行稳定性有着重要影响。
例如,船舶的船首设计成尖形,可以减少水的阻力,提高航行的稳定性。
此外,船舶的船宽、船高和船身曲线等因素也会影响其航行稳定性。
螺旋桨的推力公式:推力F=通道面积*空气密度*流
速^2螺旋桨的翼型剖面和展长在很大程度上决定了
螺旋桨的推力,产生推力对应所需的扭转力矩(来自发动机)。
对于螺旋桨背风面被排出的流动结构(下洗气流-直升机,滑流-螺旋桨推进器),可以看作是每一小段螺旋桨翼型前飞所产生下洗气流的综合效果。
螺旋桨叶的拉力随转速的变化过程如下:由于发动机输出功率增大,使螺旋桨转速(切向速度)迅速增加到一定值,螺旋桨拉力增加。
螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。
例1:已知螺旋桨型式为B4-55,直径D =2.6米,转速N =200r/min ,进速12.65Akn V=,要求发出98100N 推力,如轴系效率为0.97,试求该螺旋桨所需之螺距比及主机功率。
解:1)预备计算2003.3360n ==(r/s) 0.514412.65 6.507AV=⨯=(m/s)22410003.33n Dρ=⨯⨯4=506736.12(N)2.62)计算J 和TK6.5070.7523.33 2.6AJ nDV===⨯24981000.194506736.12T TK nDρ===3)按算出的J 和TK值查B4-55性征曲线图得1.07PD= 0.035QK=4)求螺旋桨收到功率2DnQ P π=22550.0351********.987()3.33 2.6Q Q N m nK Dρ==⨯⨯⨯=⋅2 3.1446112.987 3.33964.333()DkW P=⨯⨯⨯=5)求主机功率 946.333994.158()0.97D S SkW PP η===例2:已知某单桨船,航速V =14.85kn ,有效功率660.1848EkW P=,螺旋桨直径D=2.6m ,转速N =200 r/min ,推力减额分数t=0.118,伴流分数0.15ω=,相对旋转效率R1.0η=,传送效率S0.95η=,求B4-55系列的螺旋桨所需主机功率。
解: 1)计算J 和TKV 14.850.51447.64(/)m s ⨯==(1)7.64(10.15) 6.50AV Vω=-=-=(m/s)660184.886411.623()7.64ER N VP===86411.62397972.362()(1)(10.118)1P R T N t Z ===--⨯224497972.3620.1931000200() 2.660TTKnDρ===⨯⨯6.500.75200() 2.660A J nD V ===⨯2)由J 和TK值查图谱得1.07PD= 0.035QK=0.66η=3)求主机功率22550.035100046.205()200() 2.660Q kN m QnK Dρ==⨯=⋅⨯⨯46.20546.205()1.0BRkN m QQη===⋅ 20022 3.1446.205967.225()60DB Bn kW Q P π==⨯⨯⨯= 967.2251018.132()0.95DB S SkW PP η===一、判断1、当船模和实船的雷诺数相等时,它们的单位排水量的摩擦阻力相等。