例1：已知螺旋桨型式为B4－55，直径D ＝2.6米，转速N ＝200r/min，进速
V
A
=12. 65kn ，要求发出98100N 推力，如轴系效率为0.97，试求该螺旋桨所需之螺距比
及主机功率。 解：
1）预备计算
n =
20060
=3.33(r /s )
V
A
=0.5144⨯12.65=6.507(m /s )
2
ρn 2）计算J 和K J =
D
4
=1000⨯3.33⨯2.6=506736. 12(N )
24
T
A
n D
=
6.5073.33⨯2.6
=0.752
K
T
=
T
ρn
T
2
D
4
=
[1**********].12
=0.194
3）按算出的J 和K
P D
值查B4－55性征曲线图得
=1.07
K
Q
=0.035
4）求螺旋桨收到功率
P
D
=2πnQ
Q =
K ρn Q
2
D
5
=0.035⨯1000⨯3.33⨯2.6=46112.987(N ⋅m )
25
P
D
=2⨯3.14⨯46112.987⨯3.33=964.333(kW )
5）求主机功率
P
S
=
D
η
=
946.3330.97
=994.158(kW )
S
例2：已知某单桨船，航速V ＝14.85kn ，有效功率P
E
=660.1848kW ，螺旋桨直径D
＝2.6m ，转速N ＝200 r/min，推力减额分数t=0.118，伴流分数ω=0.15，相对旋转效率
η
R
＝1.0，传送效率η＝0.95，求B4－55系列的螺旋桨所需主机功率。
S
解：
1）计算J 和K
T
V ＝14.85⨯0.5144＝7.64(m /s )
V
A
=V (1-ω) =7.64(1-0.15) =6.50(m/s)
R =
V
E
=
660184.87.64
=86411.623(N )
T =
R (1-t ) Z =
T
P
=
86411.623(1-0.118) ⨯1
=97972.362(N )
K
T
ρn
2
D
4
=
97972.362
1000⨯(200
2
=0.193
⨯
60
)
2.6
4
J =
A
n D
=
6.50(200
60) ⨯2.6
=0.75
2）由J 和K
T
值查图谱得
P D
=1.07
K
Q
=0.035
η
2
=0. 6 6
3）求主机功率
Q
=
K ρn Q
2
D
5
=0.035⨯1000⨯(
20060
) ⨯2.6
5
=46.205(kN ⋅m )
Q P P
B
=
Q
η
=
46.2051.0
=46.205(kN ⋅m )
20060
R
D B
=2πn Q
B
=2⨯3.14⨯⨯46.205=967.225(kW )
S
=
D B
η
=
967.2250.95
=1018.132(kW )
S
一、判断
1、当船模和实船的雷诺数相等时，它们的单位排水量的摩擦阻力相等。
2、因为形状因了1+K在低速试验求得，所以三因次换算法也只能适用于换算低速船舶的阻力。
3、由于无边界层分离时，就无旋涡，则粘压阻力就不存在。
4、一般说来，随着桨叶数目的增加，螺旋桨效率增加，抗空泡性能与抗激振性能也得到改善。
5、高速螺旋桨易发生空泡的原因在于来流V
很大，致使叶背上的压力P b 很小，从
而具有较高的减压系数，而易发生空泡。
6、系泊时，螺旋桨与主机的匹配若刚好，则其转速保持不变。 7、拖轮常用导管桨，是因为桨受到良好的保护。 8、实效螺距是指实际测量的螺距。
9、敞水性征曲线上效率最高点，即设计图谱上的效率最佳点。 10、军舰速度高，故其伴流分数大。
11、由于船体表面存在纵向和横向弯曲，其摩擦阻力和相当平板的摩擦阻力有差异，此称为尺度效应。
12、某舰试航时，螺旋桨转速达不到设计转速，主机功率不能充分吸收，说明该桨处于负载过轻状态。
二、简答
1、分析浮心纵向位置对阻力的影响。
2、试用理想推进器理论分析提高螺旋桨效率可采取的途径，并举三例。
三、计算
1、某海船模型长度L m ＝9米，湿表面积S 其在V
m
m
＝10平方米，在船池中进行试验，测得
＝3.4公斤，试用
＝1.5米每秒时总阻力R tm ＝4.6公斤。已知船模摩擦阻力R
fm
二因次换算方法，计算缩尺比为25的实船在相应速度时的有效功率P E 。
1957ITTC 公式：c f =
0.075
(lgR e -2)
-3
2
粗糙补贴：∆c f =0.4⨯10
2
2
海水：ρ=104.5kg f ⋅s /m ；ν=1.158m /s 淡水：ρ=101.87kg f ⋅s /m ；ν=1.139m /s
2
4
2
4
T7－7：已知尺度比λ
=25
，船模长6m ，湿面积7m ，
2
在试验池中速度为1.8m /s ，测得总阻力为4.3kgf (42N ) ，试求：
1、实船长；2、实船湿面积；3、实船航速，以节为单位；4、实船总阻力，摩擦阻力按1957ITTC 公式、粗糙度补贴系数取4⨯10；5、此航速下实船所需的有效功率。
5
解： 1、实船船长L
s
=
λL
s
m
=25⨯6=150(m )
==
m
。
2
2、实船湿面积s 3
、实船航速v
s
=
λs
2
m
25
2
⨯7=4375(m )
。
。
=
v
t
1.8=9.0(m /s ) =17.5kn
4、实船总阻力R （用傅汝德法）： 1）计算雷诺数
取标准水温t =15c ，假定实船航行水域为淡水。
R R
es
=
s
s
ν
m
=
9.0⨯1501.13902⨯10
-6
=1.185⨯10
9
6
s
em
=
v m
ν
=
1.8⨯61.13902⨯10
-6
=9.482⨯10
m
2）计算摩擦阻力 A 、实船
C
fs
=
0.075
(lgR es -2)
2
=
0.075
(lg1.185⨯109-2)
2
=1.499⨯10
-3
R
fs
=(C
+fs
∆C
-3
) f
12
ρS s V
s -3
2s
=(1.499⨯10+0.04⨯10) ⨯
12
⨯999.04⨯4375⨯9.0=272430(N )
2
B 、船模
C
R
fm
=
0.075
(lgR em -2)
=
2
=
0.075
(lg9.482⨯10-2)
2m
2
6
2
=3.028⨯10
-3
fm
C
⋅fm
12
-3
ρS m V
m
=3.028⨯10
⨯
12
⨯999.04⨯7⨯1.8=34.3(N )
3）计算剩余阻力 A 、船模R B 、实船R 4
R
ts
rm
=
R
tm
-
R
s
fm
=7.7(N )
⨯
rs
=
ρ
λR ρ
rm
m
3
=7.7⨯
999.04999.04
25
3
=120313(N )
力
）
rs
实船总
5
总
船体阻
=
R
fs
+
R =272430+120313=3.93⨯10(N )
=
5、实船有效功率P
es
R ⋅ts V
s
=3.93⨯10⨯9=3.54⨯10(W )
56
2、某内河单桨船，航速V ＝7.5 m/s ，阻力R ＝17992.8 N ，螺旋桨直径D ＝1.0 m ，转速
n ＝10 m/s ，测得船后桨消耗的转矩Q B ＝2998.8N ⋅m ，该桨敞水性征曲线为K T =0.5－0.5J ；K Q =0.06－0.05J 。若相对旋转效率ηR =1.0，水密度ρ＝1000kg/m3 ，试求： 1、桨的伴流分数ω和推力减额分数t ；
2、船的有效马力P E 和螺旋桨的推马力P T ； 3、螺旋桨的敞水收到马力P D0 。 解：1、求敞水桨消耗的转矩Q 0
Q 0＝η
R
Q B ＝1.0⨯2998.8＝2998.8N ⋅m
2、求敞水桨的转矩系数K Q
K Q ＝
Q
ρn D
25
＝
2998.81000⨯10⨯1.0
2
5
＝0.030
* Q即为Q 0 3、求进速系数J
由K Q =0.06－0.05J ，得J ＝（0.06－K Q ）/0.05
＝（0.06－0.030）/0.05＝0.60
4、求进速V A
由J ＝V A /nD ，得 V A ＝JnD ＝0.60⨯10⨯1.0＝6.0 m/s 5、求伴流分数ω
ω＝1－
V A V
＝1－6.0/7.5=0.2
6、求推力系数K T
K T =0.5－0.5J ＝0.5－0.5⨯0.60＝0.2 7、求推力T
T ＝K T ρn D ＝0.2⨯1000⨯10⨯1.0＝20000 N 8、求推力减额分数t t ＝
2
4
2
4
T －R T
＝
20000－17992.8
20000
=0.10036
9、求有效马力P E
17992.8
P E ＝RV/75＝
75
⨯7.5
＝183.6 hp
10、求推马力P T
20000
P T ＝
T V A 75
＝
75
⨯6.0
＝163.3 hp
11、求敞水效率η0 η0＝
K T K Q
⋅
J 2π
＝
0.2⨯0.600.03⨯2⨯3.14
＝0.637
12、螺旋桨的敞水收到马力P D0
P D0＝
P T
η0
＝
16000.637
＝256.4 hp
3、若已知数据据同上题，且速度为零时的推力减额分数t 0=0.04，轴系传送效率
ηS =0.97。试求系泊时螺旋桨的有效推力T e 及主机发出的功率P S 。
试用理想推进器理论分析得出提高螺桨效率的措施，并列举三例。
答：1、理想推进器效率公式：
21+
A 、η
iA
=
T
+1
其中σ
T
=
12
i
2A
式1
ρ
A V
B 、η
iA
=3+
+
44i
2A
式2
ρ
A V
1
2、由式1可得措施一：增大螺旋桨直径D D ↑→A 0↑→σ
↓→η
↑
iA
T
例如：隧道尾和设计纵倾。
由式2可得措施二：限制尾流收缩 限制尾流收缩→A 1↑→η
例如：导管螺旋桨。
↑
iA
P195 T8－6：已知螺旋桨直径D =5m ，船后桨收到功率P D B
=2100kw ，推进功率
P
T
=1400kw ，转速N =120r /m in ，进速V
A
=12kn 。求桨的转矩系数、推力系数及敞
水效率。取相对旋转效率η解：1、求转矩系数K
R
=0.99。
Q
1）敞水螺旋桨收到马力P
D 0
P
D 0
=
P
D B
⋅η
R
=2100⨯0.99=2079（kw ）=2826.65（hp ）
2）敞水螺旋桨消耗的转矩Q
P
D 0
=
2πn Q 75
0h p ）
→Q =
75D 0
2πn
=
75⨯2826.652⨯3.14⨯
12060
=16878.8（8k g f ⋅m ）
3）转矩系数K
Q
=
10259.80665
16878.88⨯(
=0.0129 ⨯5
5
K
Q
=
Q
ρn
2
D
5
12060
2
)
注：式中Q 即为Q 。
2、求推力系数K 1）求推力T
T 75
A
T
P
T
=
h p ）
→T =
7575⨯1400⨯
T
1000
V
T
=
A
=23127.3（0k g f ）
12⨯0.5144
2）推力系数K
=
10259.80665
23127.30⨯(
=0.0885 ⨯5
4
K
T
=
T
ρn
2
D
4
12060
2
)
3、求敞水效率η
方法一、η
=
P
1400⨯
T D 0
1000
=
735.499=0.673
2826.65
12⨯0.5144
方法二、η=
K
T Q
⋅
J 2π
=
K
T Q
A
0.0885
⋅nD =⨯2π0.0129
⨯5
60
2⨯3.14
120
=0.674
注：两方法所得计算结果基本一致，说明本题计算过程基本正确。
课外思考题：
为什么敞水桨模的性征曲线组能用于主机带动的船后实桨的设计？ 答题要点：
1）敞水桨模与敞水实桨的关系（敞水桨模→敞水实桨）：敞水效率（若敞水实桨与敞水桨模几何相似、进速系数相等，两者的性征曲线一致）；
2）敞水实桨与船后实桨的联系（敞水实桨→船后实桨）：相对旋转效率；
3）船后实桨的设计应考虑船（船体）、机（主机）、桨（船后实桨）三者是一个整体，
它们之间的联系：
A 、船体与船后实桨的联系：船身效率； B 、主机与船后实桨的联系：传送效率。
通过上述关系，敞桨模的性征曲线组可用于主机带动的船后实桨的设计。
课外思考题：
在螺旋桨强度的规范校核法和螺距修正等计算中，常需计算螺旋桨叶切面厚度和切面弦长等。已知某系列标准桨AU5－50 的直径D ＝5.6m ，试用有关图表求出下列数据：
1）0.6R 处的切面弦长 b0.6R ； 解：查课本表8－4，得
b 0.6R ＝0.9911 bmax ＝0.9911×0.226D ·a E /0.1Z
＝0.9911×0.226×5.6×0.5 / (0.1×5) ＝1.254 m
2）0.7R 处的叶切面厚度t0.7R 。 解：查课本表8－4，得
t 0.7R ＝1.71%·D ＝1.71% ×5.6 ＝0.09576 m
P150 T7－3：简述船舶阻力的分类。 答：
1、在船舶工程中，船舶的雷诺数R e =VL ，式中：1）“L ”指船的水线长，单位为米（m ）；2）“ν”指水的运动粘性系数，单位为m 2/s。
2、在船舶工程中，船舶的F r =V
gL 称为傅汝德数，式中：1）“L ”指船的水线长，
单位为米（m ）；2）“V ”指船的速度，单位为m/s。
3、在船舶工程中，船的速度常用节（kn ）来表示，。若某船的速度为20kn ，相当于。
4、船体阻力是船舶阻力的主要组成部分。根据船体周围水的流动现象，船体阻力一般分为摩擦阻力、粘压阻力和兴波阻力。对于低速船，船体阻力中摩擦阻力是主要的。
5成分中，粘压阻力和兴波阻力占的比例很小。
6、在避免或延缓空泡发生的措施中，增加螺旋桨的盘面比可减小减压系数，而降低螺旋桨的转速可增大空泡数。
7、螺旋桨产生空泡现象的条件为ξ≥σ，其中：ξσ 8、目前世界上比较著名的螺旋桨系列有荷兰的B 型、日本的AU 型和英国的高恩型等，各系列均有一定的系列代号，如“B4－70”，其中： “4”指螺旋桨的桨叶数为4，“70”指螺旋桨的盘面比为0.70。
9、目前世界上比较著名的螺旋桨系列有荷兰的B 型、日本的AU 型和英国的高恩型等，各系列均有一定的系列代号，如“AU5－50”，其中： “5”指螺旋桨的桨叶数为5，“50”指螺旋桨的盘面比为0.50。
（×）1、对于某些阻力性能优良的船型，当不发生边界层分离现象（不发生旋涡现象）时，粘压阻力可能不存在。
（×）2、船舶在风浪中航行时，由于风浪作用使其阻力较静水中航行时大，此时船舶所受到的水阻力称为汹涛阻力。
（√）3、三因次法计算船体阻力时，把船体阻力分为粘性阻力和兴波阻力两部分：且认为兴波阻力由船模的兴波阻力用比较定率换算得出。
（×）4、螺旋桨旋转一周轴向前进的距离称为螺旋桨的螺距P 。
（√）5、船身效率
η
H
表示伴流与推力减额的合并作用，反映了船桨的相互影响。
（√）6、对于一般的民用船舶，球鼻首的主要作用是为了减小船舶的兴波阻力。 （×）7、船舶在有风的航区中航行，由于风的作用兴起波浪，波浪会改变船舶首尾的压力分布，使首部压力大于尾部压力，则船舶受到一个阻碍运动的阻力作用，此阻力成分一般称为兴波阻力。
（√）8、傅汝德法计算船体阻力时，把船体阻力分为两个独立部分：剩余阻力和摩擦阻力。其中实船的剩余阻力由船模剩余阻力用比较定率换算得出，而实船的摩擦阻力则根据“相当平板”理论计算得出。
（×）9、螺旋桨之所以称为螺旋桨是因为桨的叶背为螺旋面的一部分。
（√）10、由于螺旋桨和船体间的相互作用，一般认为螺旋桨的进速不等于船速，螺旋桨发生的总推力不等于孤立船体受到的阻力。
（C ）1、球鼻球的主要作用降低船的：
A 、摩擦阻力 B 、粘压阻力 C 、兴波阻力 D 、附加阻力
（C ）2、螺旋桨工作时使水产生的运动速度增量称为：
A 、伴流速度 B 、进速
C 、诱导速度 D 、来流速度
（A ）3、引起船舶受到摩擦阻力作用的根本原因是：
A 、水的粘性 B 、波浪的大小 C 、水下船体形状 D 、船速
（C ）4、螺旋桨旋转一周轴向前进的距离称为：
A 、螺距 B 、滑脱 C 、进程 D 、拱度
1、形似船、母型船和“标准船型”的含义分别什么？
答：A 、形似船：仅大小不同，而形状完全相似（即几何相似）的船舶之间的统称。如实船（s ）和它的船模（m ）即为形似船。
B 、母型船：与设计船船型相近、尺度和航速差不多、性能优良的船舶。
C 、具有如下四个标准参数的船型称为设计船的“标准船型”：标准方形系数、标
准宽度吃水比、标准浮心纵向位置和标准水线长。
2、什么是螺旋桨的水动力性能？
答：一定形状的螺旋桨在水中工作时所产生的推力、消耗的转矩和效率与其运动
间的关系。
3、螺旋桨的敞水性征曲线
答：对于一定几何形状的螺旋桨而言，推力系数、转矩系数和效率与进速系数的关
系曲线。
4、浅吃水船常采用隧道尾。试用理想推进器理论分析得出为什么隧道尾能提高螺旋桨的效率？
答：A 、隧道尾能使船舶采用较大直径D 的螺旋桨； （1分）
B 、理想推进器的效率η
＝
ia
21+
+σ
T
（2分）
σ
T
＝
12
i
2a
（1分）
ρ
A V
D ↑→A 0↑→σ
T
↓→η
↑。 （2分）
ia
5、拖网渔船和拖船等常采用设计纵倾（船体龙骨线与船体基线不重合，使船体尾吃水大于首吃水的现象称为设计纵倾）。试用理想推进器理论分析得出为什么设计纵倾能提高螺旋桨的效率？
答：A 、设计纵倾能使船舶采用较大直径D 的螺旋桨； （1分）
B 、理想推进器的效率η
＝
ia
21+
+σ
T
（2分）
σ
＝
i
（1分）
T
1ρ
A 22
V
a
D ↑→A 0↑→σ
T
↓→η
↑。ia
（2分）
例1：已知螺旋桨型式为B4－55，直径D ＝2.6米，转速N ＝200r/min，进速
V
A
=12. 65kn ，要求发出98100N 推力，如轴系效率为0.97，试求该螺旋桨所需之螺距比
及主机功率。 解：
1）预备计算
n =
20060
=3.33(r /s )
V
A
=0.5144⨯12.65=6.507(m /s )
2
ρn 2）计算J 和K J =
D
4
=1000⨯3.33⨯2.6=506736. 12(N )
24
T
A
n D
=
6.5073.33⨯2.6
=0.752
K
T
=
T
ρn
T
2
D
4
=
[1**********].12
=0.194
3）按算出的J 和K
P D
值查B4－55性征曲线图得
=1.07
K
Q
=0.035
4）求螺旋桨收到功率
P
D
=2πnQ
Q =
K ρn Q
2
D
5
=0.035⨯1000⨯3.33⨯2.6=46112.987(N ⋅m )
25
P
D
=2⨯3.14⨯46112.987⨯3.33=964.333(kW )
5）求主机功率
P
S
=
D
η
=
946.3330.97
=994.158(kW )
S
例2：已知某单桨船，航速V ＝14.85kn ，有效功率P
E
=660.1848kW ，螺旋桨直径D
＝2.6m ，转速N ＝200 r/min，推力减额分数t=0.118，伴流分数ω=0.15，相对旋转效率
η
R
＝1.0，传送效率η＝0.95，求B4－55系列的螺旋桨所需主机功率。
S
解：
1）计算J 和K
T
V ＝14.85⨯0.5144＝7.64(m /s )
V
A
=V (1-ω) =7.64(1-0.15) =6.50(m/s)
R =
V
E
=
660184.87.64
=86411.623(N )
T =
R (1-t ) Z =
T
P
=
86411.623(1-0.118) ⨯1
=97972.362(N )
K
T
ρn
2
D
4
=
97972.362
1000⨯(200
2
=0.193
⨯
60
)
2.6
4
J =
A
n D
=
6.50(200
60) ⨯2.6
=0.75
2）由J 和K
T
值查图谱得
P D
=1.07
K
Q
=0.035
η
2
=0. 6 6
3）求主机功率
Q
=
K ρn Q
2
D
5
=0.035⨯1000⨯(
20060
) ⨯2.6
5
=46.205(kN ⋅m )
Q P P
B
=
Q
η
=
46.2051.0
=46.205(kN ⋅m )
20060
R
D B
=2πn Q
B
=2⨯3.14⨯⨯46.205=967.225(kW )
S
=
D B
η
=
967.2250.95
=1018.132(kW )
S
一、判断
1、当船模和实船的雷诺数相等时，它们的单位排水量的摩擦阻力相等。
2、因为形状因了1+K在低速试验求得，所以三因次换算法也只能适用于换算低速船舶的阻力。
3、由于无边界层分离时，就无旋涡，则粘压阻力就不存在。
4、一般说来，随着桨叶数目的增加，螺旋桨效率增加，抗空泡性能与抗激振性能也得到改善。
5、高速螺旋桨易发生空泡的原因在于来流V
很大，致使叶背上的压力P b 很小，从
而具有较高的减压系数，而易发生空泡。
6、系泊时，螺旋桨与主机的匹配若刚好，则其转速保持不变。 7、拖轮常用导管桨，是因为桨受到良好的保护。 8、实效螺距是指实际测量的螺距。
9、敞水性征曲线上效率最高点，即设计图谱上的效率最佳点。 10、军舰速度高，故其伴流分数大。
11、由于船体表面存在纵向和横向弯曲，其摩擦阻力和相当平板的摩擦阻力有差异，此称为尺度效应。
12、某舰试航时，螺旋桨转速达不到设计转速，主机功率不能充分吸收，说明该桨处于负载过轻状态。
二、简答
1、分析浮心纵向位置对阻力的影响。
2、试用理想推进器理论分析提高螺旋桨效率可采取的途径，并举三例。
三、计算
1、某海船模型长度L m ＝9米，湿表面积S 其在V
m
m
＝10平方米，在船池中进行试验，测得
＝3.4公斤，试用
＝1.5米每秒时总阻力R tm ＝4.6公斤。已知船模摩擦阻力R
fm
二因次换算方法，计算缩尺比为25的实船在相应速度时的有效功率P E 。
1957ITTC 公式：c f =
0.075
(lgR e -2)
-3
2
粗糙补贴：∆c f =0.4⨯10
2
2
海水：ρ=104.5kg f ⋅s /m ；ν=1.158m /s 淡水：ρ=101.87kg f ⋅s /m ；ν=1.139m /s
2
4
2
4
T7－7：已知尺度比λ
=25
，船模长6m ，湿面积7m ，
2
在试验池中速度为1.8m /s ，测得总阻力为4.3kgf (42N ) ，试求：
1、实船长；2、实船湿面积；3、实船航速，以节为单位；4、实船总阻力，摩擦阻力按1957ITTC 公式、粗糙度补贴系数取4⨯10；5、此航速下实船所需的有效功率。
5
解： 1、实船船长L
s
=
λL
s
m
=25⨯6=150(m )
==
m
。
2
2、实船湿面积s 3
、实船航速v
s
=
λs
2
m
25
2
⨯7=4375(m )
。
。
=
v
t
1.8=9.0(m /s ) =17.5kn
4、实船总阻力R （用傅汝德法）： 1）计算雷诺数
取标准水温t =15c ，假定实船航行水域为淡水。
R R
es
=
s
s
ν
m
=
9.0⨯1501.13902⨯10
-6
=1.185⨯10
9
6
s
em
=
v m
ν
=
1.8⨯61.13902⨯10
-6
=9.482⨯10
m
2）计算摩擦阻力 A 、实船
C
fs
=
0.075
(lgR es -2)
2
=
0.075
(lg1.185⨯109-2)
2
=1.499⨯10
-3
R
fs
=(C
+fs
∆C
-3
) f
12
ρS s V
s -3
2s
=(1.499⨯10+0.04⨯10) ⨯
12
⨯999.04⨯4375⨯9.0=272430(N )
2
B 、船模
C
R
fm
=
0.075
(lgR em -2)
=
2
=
0.075
(lg9.482⨯10-2)
2m
2
6
2
=3.028⨯10
-3
fm
C
⋅fm
12
-3
ρS m V
m
=3.028⨯10
⨯
12
⨯999.04⨯7⨯1.8=34.3(N )
3）计算剩余阻力 A 、船模R B 、实船R 4
R
ts
rm
=
R
tm
-
R
s
fm
=7.7(N )
⨯
rs
=
ρ
λR ρ
rm
m
3
=7.7⨯
999.04999.04
25
3
=120313(N )
力
）
rs
实船总
5
总
船体阻
=
R
fs
+
R =272430+120313=3.93⨯10(N )
=
5、实船有效功率P
es
R ⋅ts V
s
=3.93⨯10⨯9=3.54⨯10(W )
56
2、某内河单桨船，航速V ＝7.5 m/s ，阻力R ＝17992.8 N ，螺旋桨直径D ＝1.0 m ，转速
n ＝10 m/s ，测得船后桨消耗的转矩Q B ＝2998.8N ⋅m ，该桨敞水性征曲线为K T =0.5－0.5J ；K Q =0.06－0.05J 。若相对旋转效率ηR =1.0，水密度ρ＝1000kg/m3 ，试求： 1、桨的伴流分数ω和推力减额分数t ；
2、船的有效马力P E 和螺旋桨的推马力P T ； 3、螺旋桨的敞水收到马力P D0 。 解：1、求敞水桨消耗的转矩Q 0
Q 0＝η
R
Q B ＝1.0⨯2998.8＝2998.8N ⋅m
2、求敞水桨的转矩系数K Q
K Q ＝
Q
ρn D
25
＝
2998.81000⨯10⨯1.0
2
5
＝0.030
* Q即为Q 0 3、求进速系数J
由K Q =0.06－0.05J ，得J ＝（0.06－K Q ）/0.05
＝（0.06－0.030）/0.05＝0.60
4、求进速V A
由J ＝V A /nD ，得 V A ＝JnD ＝0.60⨯10⨯1.0＝6.0 m/s 5、求伴流分数ω
ω＝1－
V A V
＝1－6.0/7.5=0.2
6、求推力系数K T
K T =0.5－0.5J ＝0.5－0.5⨯0.60＝0.2 7、求推力T
T ＝K T ρn D ＝0.2⨯1000⨯10⨯1.0＝20000 N 8、求推力减额分数t t ＝
2
4
2
4
T －R T
＝
20000－17992.8
20000
=0.10036
9、求有效马力P E
17992.8
P E ＝RV/75＝
75
⨯7.5
＝183.6 hp
10、求推马力P T
20000
P T ＝
T V A 75
＝
75
⨯6.0
＝163.3 hp
11、求敞水效率η0 η0＝
K T K Q
⋅
J 2π
＝
0.2⨯0.600.03⨯2⨯3.14
＝0.637
12、螺旋桨的敞水收到马力P D0
P D0＝
P T
η0
＝
16000.637
＝256.4 hp
3、若已知数据据同上题，且速度为零时的推力减额分数t 0=0.04，轴系传送效率
ηS =0.97。试求系泊时螺旋桨的有效推力T e 及主机发出的功率P S 。
试用理想推进器理论分析得出提高螺桨效率的措施，并列举三例。
答：1、理想推进器效率公式：
21+
A 、η
iA
=
T
+1
其中σ
T
=
12
i
2A
式1
ρ
A V
B 、η
iA
=3+
+
44i
2A
式2
ρ
A V
1
2、由式1可得措施一：增大螺旋桨直径D D ↑→A 0↑→σ
↓→η
↑
iA
T
例如：隧道尾和设计纵倾。
由式2可得措施二：限制尾流收缩 限制尾流收缩→A 1↑→η
例如：导管螺旋桨。
↑
iA
P195 T8－6：已知螺旋桨直径D =5m ，船后桨收到功率P D B
=2100kw ，推进功率
P
T
=1400kw ，转速N =120r /m in ，进速V
A
=12kn 。求桨的转矩系数、推力系数及敞
水效率。取相对旋转效率η解：1、求转矩系数K
R
=0.99。
Q
1）敞水螺旋桨收到马力P
D 0
P
D 0
=
P
D B
⋅η
R
=2100⨯0.99=2079（kw ）=2826.65（hp ）
2）敞水螺旋桨消耗的转矩Q
P
D 0
=
2πn Q 75
0h p ）
→Q =
75D 0
2πn
=
75⨯2826.652⨯3.14⨯
12060
=16878.8（8k g f ⋅m ）
3）转矩系数K
Q
=
10259.80665
16878.88⨯(
=0.0129 ⨯5
5
K
Q
=
Q
ρn
2
D
5
12060
2
)
注：式中Q 即为Q 。
2、求推力系数K 1）求推力T
T 75
A
T
P
T
=
h p ）
→T =
7575⨯1400⨯
T
1000
V
T
=
A
=23127.3（0k g f ）
12⨯0.5144
2）推力系数K
=
10259.80665
23127.30⨯(
=0.0885 ⨯5
4
K
T
=
T
ρn
2
D
4
12060
2
)
3、求敞水效率η
方法一、η
=
P
1400⨯
T D 0
1000
=
735.499=0.673
2826.65
12⨯0.5144
方法二、η=
K
T Q
⋅
J 2π
=
K
T Q
A
0.0885
⋅nD =⨯2π0.0129
⨯5
60
2⨯3.14
120
=0.674
注：两方法所得计算结果基本一致，说明本题计算过程基本正确。
课外思考题：
为什么敞水桨模的性征曲线组能用于主机带动的船后实桨的设计？ 答题要点：
1）敞水桨模与敞水实桨的关系（敞水桨模→敞水实桨）：敞水效率（若敞水实桨与敞水桨模几何相似、进速系数相等，两者的性征曲线一致）；
2）敞水实桨与船后实桨的联系（敞水实桨→船后实桨）：相对旋转效率；
3）船后实桨的设计应考虑船（船体）、机（主机）、桨（船后实桨）三者是一个整体，
它们之间的联系：
A 、船体与船后实桨的联系：船身效率； B 、主机与船后实桨的联系：传送效率。
通过上述关系，敞桨模的性征曲线组可用于主机带动的船后实桨的设计。
课外思考题：
在螺旋桨强度的规范校核法和螺距修正等计算中，常需计算螺旋桨叶切面厚度和切面弦长等。已知某系列标准桨AU5－50 的直径D ＝5.6m ，试用有关图表求出下列数据：
1）0.6R 处的切面弦长 b0.6R ； 解：查课本表8－4，得
b 0.6R ＝0.9911 bmax ＝0.9911×0.226D ·a E /0.1Z
＝0.9911×0.226×5.6×0.5 / (0.1×5) ＝1.254 m
2）0.7R 处的叶切面厚度t0.7R 。 解：查课本表8－4，得
t 0.7R ＝1.71%·D ＝1.71% ×5.6 ＝0.09576 m
P150 T7－3：简述船舶阻力的分类。 答：
1、在船舶工程中，船舶的雷诺数R e =VL ，式中：1）“L ”指船的水线长，单位为米（m ）；2）“ν”指水的运动粘性系数，单位为m 2/s。
2、在船舶工程中，船舶的F r =V
gL 称为傅汝德数，式中：1）“L ”指船的水线长，
单位为米（m ）；2）“V ”指船的速度，单位为m/s。
3、在船舶工程中，船的速度常用节（kn ）来表示，。若某船的速度为20kn ，相当于。
4、船体阻力是船舶阻力的主要组成部分。根据船体周围水的流动现象，船体阻力一般分为摩擦阻力、粘压阻力和兴波阻力。对于低速船，船体阻力中摩擦阻力是主要的。
5成分中，粘压阻力和兴波阻力占的比例很小。
6、在避免或延缓空泡发生的措施中，增加螺旋桨的盘面比可减小减压系数，而降低螺旋桨的转速可增大空泡数。
7、螺旋桨产生空泡现象的条件为ξ≥σ，其中：ξσ 8、目前世界上比较著名的螺旋桨系列有荷兰的B 型、日本的AU 型和英国的高恩型等，各系列均有一定的系列代号，如“B4－70”，其中： “4”指螺旋桨的桨叶数为4，“70”指螺旋桨的盘面比为0.70。
9、目前世界上比较著名的螺旋桨系列有荷兰的B 型、日本的AU 型和英国的高恩型等，各系列均有一定的系列代号，如“AU5－50”，其中： “5”指螺旋桨的桨叶数为5，“50”指螺旋桨的盘面比为0.50。
（×）1、对于某些阻力性能优良的船型，当不发生边界层分离现象（不发生旋涡现象）时，粘压阻力可能不存在。
（×）2、船舶在风浪中航行时，由于风浪作用使其阻力较静水中航行时大，此时船舶所受到的水阻力称为汹涛阻力。
（√）3、三因次法计算船体阻力时，把船体阻力分为粘性阻力和兴波阻力两部分：且认为兴波阻力由船模的兴波阻力用比较定率换算得出。
（×）4、螺旋桨旋转一周轴向前进的距离称为螺旋桨的螺距P 。
（√）5、船身效率
η
H
表示伴流与推力减额的合并作用，反映了船桨的相互影响。
（√）6、对于一般的民用船舶，球鼻首的主要作用是为了减小船舶的兴波阻力。 （×）7、船舶在有风的航区中航行，由于风的作用兴起波浪，波浪会改变船舶首尾的压力分布，使首部压力大于尾部压力，则船舶受到一个阻碍运动的阻力作用，此阻力成分一般称为兴波阻力。
（√）8、傅汝德法计算船体阻力时，把船体阻力分为两个独立部分：剩余阻力和摩擦阻力。其中实船的剩余阻力由船模剩余阻力用比较定率换算得出，而实船的摩擦阻力则根据“相当平板”理论计算得出。
（×）9、螺旋桨之所以称为螺旋桨是因为桨的叶背为螺旋面的一部分。
（√）10、由于螺旋桨和船体间的相互作用，一般认为螺旋桨的进速不等于船速，螺旋桨发生的总推力不等于孤立船体受到的阻力。
（C ）1、球鼻球的主要作用降低船的：
A 、摩擦阻力 B 、粘压阻力 C 、兴波阻力 D 、附加阻力
（C ）2、螺旋桨工作时使水产生的运动速度增量称为：
A 、伴流速度 B 、进速
C 、诱导速度 D 、来流速度
（A ）3、引起船舶受到摩擦阻力作用的根本原因是：
A 、水的粘性 B 、波浪的大小 C 、水下船体形状 D 、船速
（C ）4、螺旋桨旋转一周轴向前进的距离称为：
A 、螺距 B 、滑脱 C 、进程 D 、拱度
1、形似船、母型船和“标准船型”的含义分别什么？
答：A 、形似船：仅大小不同，而形状完全相似（即几何相似）的船舶之间的统称。如实船（s ）和它的船模（m ）即为形似船。
B 、母型船：与设计船船型相近、尺度和航速差不多、性能优良的船舶。
C 、具有如下四个标准参数的船型称为设计船的“标准船型”：标准方形系数、标
准宽度吃水比、标准浮心纵向位置和标准水线长。
2、什么是螺旋桨的水动力性能？
答：一定形状的螺旋桨在水中工作时所产生的推力、消耗的转矩和效率与其运动
间的关系。
3、螺旋桨的敞水性征曲线
答：对于一定几何形状的螺旋桨而言，推力系数、转矩系数和效率与进速系数的关
系曲线。
4、浅吃水船常采用隧道尾。试用理想推进器理论分析得出为什么隧道尾能提高螺旋桨的效率？
答：A 、隧道尾能使船舶采用较大直径D 的螺旋桨； （1分）
B 、理想推进器的效率η
＝
ia
21+
+σ
T
（2分）
σ
T
＝
12
i
2a
（1分）
ρ
A V
D ↑→A 0↑→σ
T
↓→η
↑。 （2分）
ia
5、拖网渔船和拖船等常采用设计纵倾（船体龙骨线与船体基线不重合，使船体尾吃水大于首吃水的现象称为设计纵倾）。试用理想推进器理论分析得出为什么设计纵倾能提高螺旋桨的效率？
答：A 、设计纵倾能使船舶采用较大直径D 的螺旋桨； （1分）
B 、理想推进器的效率η
＝
ia
21+
+σ
T
（2分）
σ
＝
i
（1分）
T
1ρ
A 22
V
a
D ↑→A 0↑→σ
T
↓→η
↑。ia
（2分）