游艇第二层横剖图如图3。3所示:
图3。3 游艇第二层布置图
游艇第三层横剖图如图3。4所示
图3。4 游艇第三层布置图
3。2 船机桨匹配设计
3。2。1 船机桨匹配原理
船舶航行时需要螺旋桨克服船体阻力,使得船舶(此处为游艇)以稳定航速正常航行,这需要推进电机提供力矩,转速,通过轴系传递给螺旋桨,带动螺旋桨转动。
船体、推进电机和螺旋桨是一个能量平衡系统,推进电机是能量发生器,它通过产生电能而产生力矩,带动轴系转动,传递给螺旋桨;螺旋桨是能量转换器,它把推进电机所产生的电能转化为推动船舶航行的动力,为船舶航行提供推力;船体本身是个能量消耗者。三者相辅相成,组成整个船舶动力。
3。2。2 船体与螺旋桨的相互作用论文网
在游艇以正常航速行驶时,船体与螺旋桨之间存在着相互作用,主要表现为伴流以及推力减额两个方面,本论文简要介绍这两个作用,并给出估算伴流系数以及推力减额系数的公式。
1。伴流
伴流是船体对螺旋桨的阻碍作用。当船在航行过程中,附近的水由于受船体影响出现相对运动,这种现象称为伴流。伴流主要由于以下几个方面产生:
第一,船体运动,水在周围形成圈状波纹,这种伴流称为形势伴流。由于形势伴流形成的流线在离船体很近的地方就开始迅速分散消失,所以这种伴流对螺旋桨的影响很小。
第二,由于水的粘性而产生的伴流,这种伴流是沿着船体表面形成的界层,被称为摩擦伴流。它在紧靠船身的时候伴流影响相当大,但是在离开船体不远处,这种伴流便迅速消散。这种摩擦伴流在船体尾部影响较大,所以螺旋桨的安装位置,船型,船体的表面粗糙程度对其影响较大。
第三,船行进过程中,水表面会形成波峰波谷不同的波浪,这种波浪会影响螺旋桨,这称为船的兴波作用,由于这种兴波作用而产生的伴流称为波浪伴流。
伴流会影响螺旋桨的进速,所以科学家研究定义出一个名词为伴流分数,以表示,一般为船体伴流速度与船速的比值。
科学家们通过研究,给出了几条估算船体伴流分数的公式[15]:
首先是由泰洛提出的泰洛公式:
单螺旋桨船:
(3-1)
双螺旋桨船:
(3-2)
还有汉克歇尔公式:
单螺旋桨标准型商船:
(3-3)
单桨渔船:
(3-4)
双螺旋桨标准型商船:
(3-5)
2。推力减额
推力减额是螺旋桨对船体的影响,由于螺旋桨的抽吸作用,使得桨盘边水流速度急剧增大,导致船体阻力的增加,一般来说,把螺旋桨发出的推力中损失的一部分能量称为推力减额,以下式表示即为T=R+ΔT,其中ΔT被称为推力减额。
科学家们通过研究,给出了一个名词即为推力减额分数。推力减额分数一般为推力减额和推力的比值,以符号表示。
那么船体阻力与推力之间的关系式便得出:R=(1-t)T。
人们通过研究,也给出了估算推力减额分数的相关公式:
单螺旋桨标准型商船:
(3-6)