三桨船船模自航试验推进因子分析方法探讨.docxVIP

武 汉 交 通 科 技 大 学 学 报Jo u rna l o f W uh an T ran spo r ta t io n U n ive r sity第 22 卷第 2 期V o l. 22 N o. 2A p r il年 4 月三桨船船模自航试验推α 进因子分析方法探讨王兴权陈秋芝王德恂(武汉交通科技大学船舶及海洋工程系 武汉 430063)摘要: 三桨船船模自航试验时, 由于三个螺旋桨之间会发生相互干扰, 各螺旋桨的负荷及克服的阻力也不尽相同. 本文对三桨船自航试验推进因子的分析方法进行了比较、分析; 提出应首先按螺旋 桨的有效推力来分配各桨克服的船的阻力, 再进行推进因子分析的数据分析新方法.关键词: 三桨船; 自航试验; 数据分析; 推进因子中图法分类号: U述合 理 选 择 船 舶 的 推 进 因 子, 包 括 伴 流 分 数W 、推力减额分数 t、相对旋转效率 Γr 等, 是螺旋 桨图谱设计时成败的关键. 而船舶推进因子通常通过船模自航试验并对自航试验的数据分析处理 后才能准确获得. 自航试验推进因子分析方法除与自航试验时采用的方法不同之外, 还与螺旋桨 的数目有关.若船后工作的螺旋桨发出的推力为 T , 船以 速度 vm 前进, 所受到的阻力为 R tm. 对单桨船则有R tm = T ( 1 - t). 式中 t 为反映船体与螺旋桨之间 相互影响的推力减额分数. 对双桨船, 由于螺旋桨左右对称布置, 可近似地认为 R tm = 2T ( 1- t). 对 单桨及双桨船, 螺旋桨发出的推力 T 与船舶前进时所受到的阻力 R tm 之间的对应关系是非常清楚 的. 但是, 对三螺旋桨船来说 ( 假定三个桨的布置如图 1 所示) , 由于三个螺旋桨在船后的位置及布 置方式不同, 螺旋桨工作处的流场就不同; 即使三个桨布置相同, 也由于螺旋桨旋向的不同, 相互之间的干扰使螺旋桨的流体动力特性也不尽相同,即发出的推力及转矩不尽相同; 若再考虑船体与 螺旋桨之间的相互影响, 则三桨船螺旋桨发出的推力与船舶前进时所受到的阻力之间的关系就不十分明确. 是否螺旋桨发出的推力大, 其克服的阻 力也大? 中间桨和舷边桨所克服的阻力是如何分析的? 如何进行三桨船自航试验的推进因子分析,才能获得真实的推进因子, 是人们关注的问题.图 1 桨舵布置示意图1三桨船船模自航试验推进因子分析方法比较三桨船船模自航试验推进因子分析与单桨船及双桨不同之处在于: 对单桨船及双桨船, 螺旋桨 发出的推力与船的阻力之间的关系是明确的; 而三桨船存在船的阻力如何分配问题. 对阻力的分配方法不同, 推进因子分析方法亦不同. 现将典型 的处理方法简述如下.方法一详见交通部上海船舶运输科学研究 所《川江新型推轮试验研究》报告之二. 本法不进行阻力的各桨分配, 且假定两个舷边桨不受中桨的影响, 中桨与舷边桨的推力减额分数 t 均相同,则有推力减额分数t= t (M ) = t (S) = R tm - F D 1-T m (M ) 2T m (S)式中R tm —— 船模总阻力;F D —— 船模摩擦阻力修正值;T m —— 船后螺旋桨的推力;(M ) , (S) —— 分别为中间桨和舷边桨.α收稿日期: 1998 02 19王兴权: 男, 52 岁, 副教授·146·武汉交通科技大学学报1998 年 第 22 卷根据中桨的推力 T m (M ) 和转矩 Q m (M ) 可求小, 都只能克服船体阻力的 1?3, 也值得推敲.武汉交通科技大学船模试验池在进行三桨船 试验时曾采用三个桨的实测推力的大小来分配船 的阻力, 发现在深水的情况下, 各桨克服的阻力均 为船体阻力的 1?3 左右, 比较符合实际; 但是在浅水 自航时, 特别是在水深吃水比 (H ?T ) 较小时,三个桨之间的干扰较显著, 尤其是中桨的流体动 力特性变化很大, 仍按克服 1?3 的船体阻力来分 析推进因子, 所得结果极不合理.我们认为: 由于三桨船的螺旋桨工作条件不同及三个桨之间的相互干扰, 其推力减额分数 t 不尽相同, 在浅水及三个桨之间相互干扰影响突 出时, 其差异更明显. 因此, 三桨船每个桨克服的 船体阻力应根据每个桨的有效推力 T e 来分配, 即出T m (M )推力系数K T (M ) =Θn 24mD mQ m (M )转矩系数K Q (M ) =Θn 25mD m式 中Θ—— 水 质 量 密 度; nm —— 螺 旋 桨 转 速;D m —— 螺旋桨直径.用等推力方法在中间桨的敞水性征曲线上插 值求出进速系数 J (M ) 及转矩系数 K Q 0 (M ).