第十章船-機-槳的配合工作本章主要內容§10-1船-機-槳的配合工作條件與分析§10-2螺旋槳設計狀態

船舶在設計狀態下航行時，不僅螺旋槳效率最佳，而且船體--螺旋槳--主機間的配合十分完善。能量的需求者能量的轉換器機械能的發生器但船舶的實際航行狀態比較復雜，外界情況的改變(例如風浪、污底、航道深度、裝載情況等)直接引起船體阻力的變化，因而航速、螺旋槳的工作情況、主機的功率及轉速等都將發生變化。船體-螺旋槳-主機之間能量轉換及工作狀態是相互牽制和相互關聯的。§10-1船-機-槳的配合工作條件與分析船速變化時螺旋槳的工作情況

當船在剛開航時，此時螺旋槳的進速系數J＝0，其發出之推力啟動船舶作加速運動。其后，船速漸增，阻力加大，而螺旋槳的進速系數也隨之漸增。若轉速保持不變，則推力因進速系數增加而略減，如轉速繼續增加，則推力可能續增。當船速與轉速達到適當的關系后，螺旋槳發出的推力恰能克服船體阻力，螺旋槳所遭受的轉力矩亦恰為主機所能供給者，則供求互相平衡，船即以等速度前進，螺旋槳也在一定的進速系數下操作。

普通低速船舶在保持排水量不變的情況下，其阻力與船速V約略成平方關系，即有效馬力與V三次方成比例。若伴流分數ω，推力減額分數t和相對旋轉效率ηR不隨船速變化的話，則螺旋槳推力與進速VA成平方關系。螺旋槳在不同轉速下工作時所要求的主機馬力約略與轉速的三次方成比例，表示此種關系的Ps-n3曲線通常稱為推進特性曲線。

船舶阻力發生變化時螺旋槳的工作情況

第一種情況：船舶在壓載航行時因吃水減小，故阻力降低，阻力曲線如圖8-24(c)中Rl-V所示。因為T(1-t)＝R，故T(1-t)>R1，使船加速。第二種情況：船舶由于污底或風浪而增加阻力，如圖8-24(c)中R2-V所示。因為T(1-t)=R，故T(1-t)<R2，使船速降低。

第一種情況①若主機轉速n保持常數，由于螺旋槳的進速VA提高，則進速系數J上升，KT及KQ均減小。當船速達到V1時進速系數為J1，其相應的推力及轉矩系數為KT1及KQ1。克服船速為V1時的阻力R1，船體與螺旋槳在V1＞V的狀態平衡。此時KQ1＜KQ，故Q1＝KQ1·ρn2D5＜Q，Q為主機在轉速n時所能提供的轉矩。表明：當船體阻力減小時，若主機轉速不能提高，則必然不能充分利用馬力，螺旋槳處于“輕載”狀態工作。②若轉速可以提高，則進速系數J約略維持不變，當轉速增加到n1時，由于n1＞n，故使主機與螺旋槳達平衡狀態。同時，使。表明：當船體阻力減小時，若主機轉速能夠提高，則船速可以增大。第二種情況

①若主機轉速保持常數，由于螺旋槳的VA減小，則進速系數J下降，KT及KQ均增大。當船速降至V2時進速系數為J2，其相應的推力及轉矩系數為KT2及KQ2，克服船速為V2時的阻力R2，船體與螺旋槳在V2＜V的狀態平衡。此時，KQ2＞KQ，故Q2＝KQ2ρn2D5＞Q。表明：當船體阻力增加時，若主機轉速保持不變，則要求能供給的轉矩Q2大于原設計時的轉矩Q。②若主機轉矩Q不能增加，則只能靠降低主機轉速至n2。使。顯然，由于，故，使船速繼續減小。這就表明：當船體阻力增加時，若主機供給的轉矩不能再增加．則螺旋槳將不得不減小轉速，而主機仍處于最大轉矩下工作，這種現象，稱螺旋槳處于“重載”狀態工作。

船體-螺旋槳-主機的配合問題①船舶在經濟航速時的功率及轉速，也即螺旋槳在不周轉速時可以達到的航速和所需的主機馬力；②船舶的排水量或外界情況發生變化時，船舶能夠達到的航速、主機的功率及轉速；③多螺旋槳船在部分螺旋槳工作時能達到的最大航速、主機功率和轉速；④關于螺旋槳的設計工況。一、特性曲線①船體：表征船體阻力特性的是有效馬力曲線。②螺旋槳的特性曲線：螺旋槳的特性是由敞水性征曲線來表示的。③主機的特性曲線：船用主機一般有蒸汽往復機、蒸汽渦輪機及內燃機三種，而目前以內燃機使用最為普遍，因此這里主要介紹內燃機的外特性。

柴油機的外特性曲線

二、船體、螺旋槳和主機三者的關系

校核曲線(或稱航行特性曲線)

該圖的上半部分表示不同航行狀態在不同轉速時可達的航速，下半部分表示相應情況下所需的馬力。§10-2螺旋槳設計狀態一、螺旋槳設計工況點

在設計螺旋槳時，必須留有一定的貯備。目前有兩種通行的方法：①功率貯備：以100%額定轉速n、85~90%額定馬力Ps作為螺旋槳設計工況點；②轉速貯備：以100%額定馬力Ps、103.5~105%額定轉速n作為螺旋槳設計工況點。二、多工況船舶螺旋槳設計的特點拖船、拖網漁船、破冰船及掃雷艇等都具有兩種典型的航行狀態：自航狀態和拖航(或破冰、掃雷)狀態。在多工況船螺旋槳設計的計算中，必須對各種速度