船舶推进思考题、习题
1、试说明船舶推进器的作用。 答：
把能源（发动机）发出的功率转换为推船前进的功率。
2、常用螺旋桨推进器有哪些。他们各有什么优点？ 答：
螺旋桨：构造简单、造价低廉、使用方便、效率较高，是目前应用最广的推进器。 风帆：节省能源
明轮：边轮增大船宽，对横稳性有利。
直叶推进器：装有直叶推进器船舶的操纵性能良好，且在船舶倒退时也无须逆转主机。效率较高，在汹涛海面下，工作情况也较好。
喷水推进器：推进器的活动部分在船体内部，具有良好的保护性，操纵性能良好。 水力锥形推进器：构造简单，设备轻便，效率较一般喷水推进器为高。
3、用文字或作图说明下列名词的意义：桨毂、桨叶、毂帽、叶面、叶背、叶梢、叶根、随边、导边、梢圆、螺旋桨直径、盘面积、伸张轮廓、展开轮廓、伸张面积、展开面积、盘面比、侧斜、纵斜、右旋、外旋。 答：
桨毂：螺旋桨与尾轴连接部分称为桨毂。 桨叶：
毂帽：为了减小水阻力，在桨毂后端加一整流罩，与桨毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。 叶面：由船尾后向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面称为叶面。 叶背：由船尾后向前看时所见到的螺旋桨桨叶的另一面称为叶背。 叶梢：桨叶的外端称为叶梢。 叶根：桨叶与毂连接处称为叶根。
随边：螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在后面者称为随边。 导边：螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前面者称为导边。 梢圆：螺旋桨旋转时叶梢的圆形轨迹称为梢圆。 螺旋桨直径：梢圆的直径称为螺旋桨直径。 盘面积：梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积。 伸张轮廓：将各半径处共轴圆柱面与桨叶相截的各切面展成平面后，以其弦长置于相应半径的水平线上，并光顺连接端点所得到的轮廓称为伸张轮廓。
展开轮廓：将桨叶叶面近似展放在平面上所得的轮廓称为展开轮廓。 伸张面积：螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积的总和称为伸张面积。 展开面积：各桨叶展开轮廓所包含面积的综合称为展开面积。
盘面比：伸张面积与盘面积之比称为伸张面比，展开面积与盘面积之比称为展开面比，伸张面比和展开面比均可称为盘面比或叶面比。
侧斜：不对称桨叶的叶梢与参考线间的距离称为侧斜。 纵斜：参考线线段在轴线上的投影长度称为纵斜。
右旋：当螺旋桨正车旋转时，由船后向前看去所见到的旋转方向为顺时针者称为右旋。 外旋：装于船尾两侧的螺旋桨，在正车旋转时其下部向船的中线方向转动者称为外旋桨。
4、桨叶的几何特征有哪些？ 答：
桨叶切面，桨叶的外形轮廓：伸张轮廓、展开轮廓，桨叶的面积。
5、叶切面的几何特性有哪些，请说明其含义。 答：
叶切面：与螺旋桨共轴的圆柱面和桨叶相截所得的截面 桨叶切面的形状：弓形、机翼形、梭形、月牙形 叶切面外弦：叶面外切线
叶切面内弦：导边和随边的连线
叶切面厚度：垂直于所取弦线方向与切面上、下交点的距离 叶厚t：切面的最大厚度
叶厚比：t/b（b：切面弦长） 拱线（中线）：切面的中线或平均线 拱度：拱线到内弦线的最大垂直距离
6、已知某螺旋桨0.7R处的螺距角为20°，求该螺旋桨的螺距比。 答： 由于：tg??PP?P?,0.7?tg??，即???0.7?tg20??0.8
2?(0.7R)2?D??0.7R
7、某试验船螺旋桨D=0.8米，P/D=1.016，在静水中试航，当转速N=1500rpm时，已知盘面处进速VA=14m/s，而螺旋桨为一股向后移动且旋转的水流，在其后方达到稳定最大值，测得其轴向速度ua=2.44m/s，旋转角速度??389.6/s。该螺旋桨为等螺距螺旋桨。试求该桨半径为0.7R（R为梢圆半径）处水流的合速度及其该切面的攻角。 答：
uT??r?389.6?2??0.7?0.4?1.90m/s 36022半径为0.7R处水流的合速：
1.9??2.44??1500VR?(?r?ut1)?(VA?ua1)???2??0.7?0.4??14?????45.64m/s2??2??6022水动力螺距角
?i?arctg螺距角
VA?ua115.22?arctg?19.08?
?r?ut143.98??arctg?攻角
P???0.8?1.06??arctg????25.73?
2??0.7R2??0.7?0.4?????k????i?25.73??19.08??6.65?
8、试证明下列关系式：
Ti?mua??A0(VA?ua1)uaua1?ua221?1??T
?iA?答：
见书P18-P20
9、什么是理想推进器，什么是理想螺旋桨？ 答：
理想推进器有如下特征：
几何特征：推进器的轴向尺度趋于零、仅为一薄盘面、水可以自由通过且可以吸收外来功率并具有推水向后的功能。
运动特征：沿盘面上的流体速度和压力均匀分布。 流体性质：流体为不可压缩理想流体。 理想螺旋桨的特征：
除了理想推进器的特征外，理想螺旋桨具有使水流作周向运动的功能。
10、画出螺旋桨在半径为r的叶切面处远前方、盘面处和远后方的速度三角形并说明三种三角形的意义。 答： 见书P22
11、说明螺旋桨的滑脱、滑脱比、进程、进速系数的意义。 答：
滑脱：螺旋桨螺距与进程之差p?hp
滑脱比：
p?hpp
进程：螺旋桨旋转一周在轴向所前进的距离 进速系数：J?
12、用图说明零推力、零升力和零转矩的来流速度和作用力的关系。 答：
见书P27-P28
13、证明下列关系式：
hpD?VA nDdFi?dmut，ut1?答：
见书P21-P22
utVA，?i?u2VA?a2?r??ruT2???
iAiT14、螺旋桨敞水试验的目的是什么？ 答：
（1）进行系列试验，将所得结果分析整理后绘制成专门图谱，供设计使用。
（2）根据系列试验的结果，可以系统的分析螺旋桨各种几何要素对性能的影响，以供设计时正确选择各种参数之用，并为改善螺旋桨性能指出方向。 （3）它是校核和验证理论方法必不可少的手段。
（4）为配合自航试验而进行同一螺旋桨模型的敞水试验，以分析推进效率成分，比较各种设计方案的优劣，便于选择最佳的螺旋桨。
15、用量纲分析法证明：
QVAnD2n2D2KQ??f(,,)25?nDnD?gD
答：
见书P31-P32
16、敞水螺旋桨模型试验应满足什么条件才能实现全相似？技术上能满足的是什么相似条件？
答：
进速系数、雷诺数和傅氏数等三个参数是桨模与实桨符合全相似条件必须满足的条件。技术上只能满足进速系数相等（运动相似）的条件。
17、什么是尺度作用？它与雷诺数有何关系？ 答：
因雷诺数不同而对螺旋桨性能的影响通常称为尺度作用。 与雷诺数的关系见书P34
18、请说明伴流的定义和成因。 答：
伴流定义：由于船体在水中航行而带动的一股伴随船体周围的水流。 伴流的成因：（1）船在水中以一定速度向前航行时引起首尾处的水流具有向前速度，产生正伴流；而在舷侧处水流具有向后的速度，形成负伴流。由此形成的伴流称为形势伴流或势伴流。（2）由于水的粘性作用沿船体表面形成边界层，边界层内水质点具有向前速度，形成正伴流，通常称为摩擦伴流。摩擦伴流通常为总伴流的主要部分。（3）由于船体本身的兴波作用而形成的伴流称为兴波伴流。
19、什么是伴流分数？ 答：
伴流速度u与船速V的比值w。??
20、在螺旋桨设计中是怎样考虑伴流对螺旋桨性能的影响的？ 答：
在用等推力法确定实效伴流的情况下，船体（伴流）对螺旋桨性能的影响可以归结为：（1）确定平均实效伴流速度u，据此可以建立螺旋桨进速VA与船速V之间的关系，即VA?V?u，或以伴流分数w来表示，则VA?V(1??)。（2）伴流不均匀性的影响，即相对旋转效率?R。
21、什么是标称伴流和实效伴流？他们在测定方法上有什么不同？ 答：
标称伴流：用各种流速仪所测定的螺旋桨盘面处水流速度。 实效伴流：根据船后螺旋桨试验或自航试验结果与螺旋桨敞水试验结果比较分析得出的伴流。 这两种方法的差别在于是否考虑螺旋桨工作的影响。由于螺旋桨在船后工作，以实效伴流分数来计算螺旋桨的进速比较合理，通常说的伴流分数是指实效伴流分数。
uV?VAV??1?A VVV