船舶工程学院
船舶与海洋工程进展
学 号：S313010048
专 业：船舶与海洋结构物设计制造
学生姓名：孙文林
任课教师：黄 胜 教授
2013年12月
船舶工程学院
船舶与海洋工程进展
（小论文）
学 号：
专 业：船舶与海洋工程
学生姓名：
任课教师： 教授
2013年12月
特种推进器性能概述
哈尔滨工程大学
摘 要：特种推进器有别于传统的螺旋桨推进器，大多数特种推进器在一些特殊情况下都有其优点。本文
将对包括摆线推进器、可调螺距螺旋桨、喷水推进器、吊舱推进器等当前比较普遍的几种特种推进器的性能和特点进行介绍。
关键词：特种推进器 摆线推进器 调距桨 喷水推进器
1.摆线推进器
如图1，摆线推进器由一组从船体伸向水中并绕某一垂直于船体的轴线作圆周运动的叶片组成。这些叶片绕圆心O作圆周运动的同时，还绕自身的轴线o转动，叶片在运动过程中由内部机构控制使其弦线始终与叶片轴心到某一点C的连线相垂直，C点称为控制点，OC叫做偏心，OC/Oo叫做偏心率用e表示，Oo叫做摆线推进器的半径R。当叶片以角速度ω绕摆线推进器旋转轴线O旋转而摆线推进器以进速VA前进时，叶片的空间运动轨迹是一条摆线。因此人们通常管它叫做“摆线推进器”，又由于它的轴是垂向的，故而也经常被称为竖轴推进器。如果叶片的弦线与它的轨迹之间存在着一个冲角α，则叶片就会产生升力，将这个升力沿着圆周积分取平均就可以获得摆线推进器的平均作用力和力矩。如果冲角α=0则摆线推进器不会产生推力，这时它相似于螺旋桨的零滑脱状态,此时旋转一周前进之距离类似地被定义为螺距P。
图1 摆线推进器工作原理图
摆线推进器的历史可以追溯到1870年，甚至在1681年已有类似装置的出现。其思想来源于海豚灵活的尾鳍和鸟灵活的翅膀——集推进和操纵为一体。1921年，在华盛顿大学任教的德国科学家Frederick Kirsten教授申请了第一个摆线推进器专利，摆线推进器独特的二作特性和优良的操纵性能逐渐引起了人们的关注。但是直到1969年N.L.Ficken和Mary.C.Dickerson发表“Experimental Performance and Steering Characteristics of Cycloidal Propellers”一文时也只有两种形式的摆线推进器可以用于实际船舶，其中一种是美国Kirston-Boeing推进器，另一种是德国的Voith-Schneider推进器，两者的设计特点都是不需改变转动方向即可改变推力的方向。Kirston-Boeing推进器的螺距(即偏心率)是不可调的，而Voith-Schneider推进器的螺距则是可调的，因此Voith-Schneider推进器得到了更好的应用和发展。如今它已经泛应用于扫雷舰、拖船、渡轮、海上平台、平台供区船、潜艇等具有高操纵性能要求的场合。
图2 摆线推进器
可调螺距摆线推进器的应用主要是由于它的良好的操纵性能以及能够在不同进速下，在任意方向上提供较大的推力。因而，相比于船用侧推器以及全回转推进器等船舶推进器，摆线推进器具有操纵性能优良、响应速度快速、抗风浪能力强等优点，可实现船舶的横向移动、原地回转等高操纵要求的动作。
将摆线推进器应用于海洋工程装备和动力定位系统，无论在正常还是应急运行状态中，均能保证精确操纵和快速响应，这一点对在严峻天气状态下工作的海
洋工程装备及高操纵要求的动力定位系统是至关重要的。另外，摆线推进器因其不会产生侧向推力矢量而保证整个推进装置的冗余，即在其他动力推进装置发生故障无法工作而仅剩一路动力的情况下，船舶仍能得到完全控制，保证船舶的安全。同时，摆线推进器在其它领域的应用也在不断地扩大，如摆线推进器的大进速系数时的特性即它的透平特性已成功地用于水流发电中，在潮流能的开发和利用方面的研究也正在进行着。
2.可调螺距螺旋桨
可调螺距螺旋桨又称调距桨，是三十年代迅速发展起来的一种船舶推进装置。自从第一台调距桨在加拿大问世以来，它随着机械制造业、液压技术、电子技术的发展而日臻完善，并在今天的航运市场上得到了广泛应用。不少生产调距桨的大型公司如Wartsila、Schottel、Kamewa等都有数十年生产调距桨的经验。上世纪70年代以来，机舱自动化主机遥控单片机技术的发展，更加推动了调距桨控制技术，即机、桨联调技术的进步，国内大型船舶可调桨装备及控制一般均采用瑞典、荷兰等专利技术，他们不断开发出新的成熟产品，得到业界的认同和使用。
调距桨推进装置基本特性
船舶在任何工况下均能吸收主机的全功率，只要外界条件不变,配合一定的螺距比，即能使主机始终运转在额定功率下用不同的转速和螺距比相配合，可得到所需的推力，进而可得到所需的船舶航速。主机为柴油机时，调距桨能在柴油机上限曲线、最大转速线和最低稳定转速范围的区域内任何一点上工作。可见，其工作范围很大，在该区域内任意搭配转速和螺距比都能得到给定的航速保持螺旋桨转速不变，改变螺距进而改变推力和扭矩，可使船舶具有不同的航速。当桨叶放在零螺距位置时，调距桨推力为零，主机仍以一定的转速运转，而船舶在原地不动桨叶转到负螺距位置时，可使主机转向不变而实现倒航。