船舶推进第6章 螺旋桨的空泡现象

16
二、计算实例
某散装货船 采用MAU4 图谱桨 ZQAL12-8-3-2 Ne=11100 hp N=124 rpm D=5.6 m P/D=0.7 η0= 0.521 AE/A0=0.586 Vmax=14.68 kn ε=10o G=7.4 gf/cm3
17
§7.3 桨叶的径向分布
一、桨叶的叶梢厚度
2、从提高空泡数着手 a 、增加桨的浸深 b、减小桨的转速
思考题：试述空泡的成因及其对螺旋桨性能的影响。
8
§6.4 螺旋桨模型的空泡试验
一、相似定理
如几何相似的螺旋桨进速系数相等，则对应点处的速度成比 例，减压系数相等，如两者空泡数相等，对应点处的减压系数与 空泡数的关系一致，即模拟了空泡现象。 满足空泡相似条件：
18
§7.4 螺距修正
一、毂径比不同对螺距的修正
设计螺旋桨的毂径比 系列螺旋桨的毂径比
二、叶厚比不同对螺距的修正
修正原则：螺距角 θ 与无升力角 α0 之和为常数
无升力角
其中
修正后的螺距角为
MAU B系列 弓形切面
螺距为
三、经过修正后螺旋桨的螺距
19
思考题：螺旋桨设计中为何要进行螺距修正？
20
如
则
，产生空泡
如
则
，不产生空泡
减压系数只与 Vb／V0 有关，故与切面形状、入射
角 αk及 B 点的位置有关， 与V0 的大小无关。
2
减压系数如图示分布，最高点为最大减压系数，压力最低。
在极限状态
则不发生空泡的
极限速度为：
空泡
气化空泡~水中空气逸出到气核 汽化空泡~水爆发式汽化 似是空泡~水中气核膨胀
6

6.船舶在高速运动时，喷溅阻力会显著增加。（√）
7.船舶的舵可以提供船舶前进的推力。（×）
8.使用风帆推进的船舶对环境的影响最小。（√）
9.船舶的长宽比越高，其推进效率越低。（×）
10.螺旋桨叶片的损坏不会影响船舶的推进效率。（×）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述船舶阻力的主要组成部分，并说明每种阻力的影响因素。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.船舶的阻力与船速成正比关系。（）
2.螺旋桨推进器在任何船速下都能保持高效推进。（）
3.船舶的摩擦阻力与船体表面积成正比。（）
4.喷水推进器的噪音通常比螺旋桨推进器大。（）
5.船舶的载重量不会影响船舶的阻力。（）
A.船舶的对水速度
B.水流的速度
C.船舶的航向
D.船舶的载重量
19.以下哪些是减小船舶阻力时可能采用的设计策略？（）
A.优化船体线型
B.增加船体宽度
C.使用特殊的涂料
D.减少船体表面积
20.在船舶推进中，以下哪些情况下可能需要调整螺旋桨的位置？（）
A.船舶负载变化
B.船舶速度变化
C.水质变化
D.船舶航向改变
D.船舶的吃水深度
13.以下哪些措施可以提高船舶推进的能效？（）
A.使用高效的螺旋桨设计
B.减少船舶的阻力
C.优化船舶的载重量
D.提高船舶的航速
14.船舶推进中的伴流现象可能受到哪些因素的影响？（)
A.船舶的形状
B.船舶的速度
C.水的粘度
D.船舶的载重量
15.以下哪些情况可能导致船舶的喷溅阻力增加？（）
7. C

《船 舶 推 进》习 题第三章 螺旋桨基础理论及水动力特性1、 按不计诱导速度和计及诱导速度两种情况，绘出螺旋桨处于下列工况时叶元体的速度多角形与其所受到的作用力： （1）正车启动时；（2）正车前进航行时； （3）倒车前进航行时（即制动船舶时）；（4）倒车后退航行时。

2、 试证明理想推进器在系泊状态下（即进速V A =0）的推力T O 为： 3213242P A PA T O O ρ=ρ=其中：P 为消耗功率，A O 为盘面积，A 1为尾流面积，ρ为水密度。

3、 已知V A =15kn ，要求发出的推力T=8000公斤，按理想推进器理论计算下列条件的理想效率： （1）水中螺旋桨，直径D=2.5m ； （2）空气螺旋桨，直径D=4.0m ；4、 已知某内河船的螺旋桨直径D=2.54m ，螺距比P/D=0.90，进速V A =14.4kn ，该系列螺旋桨的敞水性征曲线为：K T =0.45P/D-0.40J-0.015， K Q =0.10P/D-0.05J-0.030 试求：（1）该桨的实效螺距比及零转矩螺距比；（2）当转速N=275rpm 时，该桨的进速系数及滑脱比；（3）该桨在N=275rpm 时，发出的推力与所需要的转矩及收到功率，此时该桨的效率为多少，与相应的理想推进器效率相差多少？第四章 螺旋桨模型的敞水试验1、 B 型螺旋桨，直径D=2.70m ，转速N=275rpm ，进速范围V A =0~15kn ，桨叶在0.7R 处的宽度B 0.75=0.77m ；若已知该桨作敞水试验时的桨模转N M =600rpm ，试问该桨应取多大缩尺比才能满足试验验要求？（水的运动粘性系数s m .261014131-⨯=ν）2、 已知进速V A =14.4kn ，转速N=275rpm ，收到功率P D =1770hp ，直径D=2.54m ，试按B4-55系列敞水性征曲线（见教材第284页）选择能充分吸收功率之螺旋桨的螺距比P/D ，并计算该桨的效率及发出的推力。

2
2 A

不发生空泡的极限条件： max
ξmax=σ
p0 pv 1 2 ρ Vk 2
p0 pv 1 max 2
Vk : 不发生空泡的极限速度
Vk
近年来对空泡机理的研究表明
所谓气化空泡是指原溶解于水中的气体，由于降
压或过饱和，以扩散的方式通过界面逸到存在于水里
的气核中并成长到肉眼能见的程度；
所谓汽化空泡是指液体分子因降压到所谓饱和蒸
汽压力导致爆发式的汽化，水汽通过界面，进入气核 并使之膨胀； 所谓似是空泡是指原来以各种方式存在于水中的 气核，虽然没有任何水汽或气体逸入，但当外界压力 降低时，它本身也会膨胀到肉眼可见的程度。
§ 7-2 叶切面空泡现象及对水动力
性能的影响

在研究空泡问题时，常按空泡对翼型
一、柏利尔限界线
柏利尔根据各类船舶螺旋桨的统计资料，提出
校核空泡的限界线如下图所示。图中以0.7R处切面
的空泡数σ0.7R为横坐标，单位投射面积上的平均推
力系数τc为纵坐标。
p0 pv 7 R 0. 1 2 V0.7 R 2
T AP c 1 2 V0.7 R 2
柏利尔限界线 、瓦根宁根限界线
B
α
min
)
泡界 限
0.5
σ
cr
1.0
1.5
ξ
max
,σ
§7-3 空泡现象及对水动力性能的影响

一、螺旋桨的空泡现象 1．涡空泡 2．泡状空泡


3．片状空泡
4．云雾状空泡
0.7
η
0
0.6
二、空泡对
螺旋桨性能 的影响
K T 10K Q η