船舶原理2(推進(jìn))習(xí)題

1、第一章1.除螺旋槳之外，船用推進(jìn)器還有那些類型？簡(jiǎn)述他們的特點(diǎn)及所適用船舶類型?螺旋槳，風(fēng)帆，明輪，直葉推進(jìn)器，噴水推進(jìn)器，水力錐形推進(jìn)器螺旋槳：構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，使用方便，效率較高。風(fēng)帆：推力依賴于風(fēng)向和風(fēng)力以至于船的速度和操縱性都受到限制。僅在游艇，教練船和小漁船上仍采用明輪：構(gòu)件簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，但蹼板入水時(shí)易產(chǎn)生拍水現(xiàn)象，而出水時(shí)又產(chǎn)生提水現(xiàn)象，因而效率較低。目前用于部分內(nèi)河船舶。直葉推進(jìn)器：可以發(fā)出任何方向的推理，操縱性好，推進(jìn)器的效率高，在洶濤海面下，工作情況也較好，但構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)昂貴，葉片保護(hù)性差極易損壞。用于港口作業(yè)船或?qū)Σ倏v性有特殊要求的船舶噴水推進(jìn)器：活動(dòng)部分在船體內(nèi)部，

2、具有良好的保護(hù)性，操縱性能良好，水泵及噴管中水的重量均在船體內(nèi)部，減少了船舶的有效載重量，噴管中水力損耗很大，故推進(jìn)效率較低。多用于內(nèi)河潛水拖船上，近年來也用于滑行艇，水翼艇等高速船上。水力錐形推進(jìn)器：構(gòu)造簡(jiǎn)單，設(shè)備輕便，船內(nèi)無噴管效率比一般噴水推進(jìn)器為高，航行于淺水及阻塞航道中的船只常采用此種推進(jìn)器。2.何謂有效馬力（有效功率）？如何基于船模阻力試驗(yàn)得到有效馬力曲線？（有待商榷）有效功率：若船以速度v航行時(shí)所受到的阻力為R，則阻力R在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的功為Rv，而有效推力Te在單位時(shí)間內(nèi)所作的功為Te*v，兩者在數(shù)值上相等，故Te*v（或者R*v）稱為有效功率。阻力試驗(yàn)R和V都可測(cè)。3.何謂

3、收到馬力？它與主機(jī)馬力的關(guān)系如何？收到馬力：機(jī)器功率經(jīng)過減速裝置，推力軸承及主軸等傳送至推進(jìn)器，在主軸尾端與推進(jìn)器連接處所量得的功率稱為推進(jìn)器的收到功率Pd表示。Pd=Ps*s傳遞效率或軸系功率4.推進(jìn)效率。推進(jìn)系數(shù)如何定義？如何衡量船舶推進(jìn)性能的優(yōu)劣？推進(jìn)效率：由于推進(jìn)器本身在操作時(shí)有一定的能量損耗，且船身與推進(jìn)器之間有相互影響，故有效功率總是小于推進(jìn)器所收到的功率，兩者之比稱為推進(jìn)效率，以d表示。推進(jìn)系數(shù)：有效功率與機(jī)器功率之比稱為推進(jìn)系數(shù)以P.C表示P.C=Pe/Ps P.C=ds5.何謂船舶快速性？快速性優(yōu)劣取決于那些因素？快速性：指船舶在給定主機(jī)功率情況下，在一定裝載時(shí)于水中航行的快

4、慢問題。 船舶于航行時(shí)所遭受的阻力要小，所謂優(yōu)良船型的選擇問題 選擇推力足夠，且效率較高的推進(jìn)器 選擇合適的主機(jī) 推進(jìn)器與船體和主機(jī)之間協(xié)調(diào)一致第二章6.螺旋槳由那些部件構(gòu)成？他們各起什么作用？槳葉和槳轂構(gòu)成 （個(gè)人觀點(diǎn)）槳葉：通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力 槳轂：固定槳葉并傳遞來自尾軸的力和轉(zhuǎn)矩。7.與空氣螺旋槳相比，船舶螺旋槳在幾何特征上有何不同？思考其原因船的盤面比比較大,盤面比影響很多東西：8定義葉根：槳葉與轂連接處稱為葉根葉梢：槳葉的外端導(dǎo)邊:螺旋槳正車旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉邊緣在前面者稱為導(dǎo)邊隨邊：螺旋槳正車旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉邊緣在后面這稱為隨邊。葉面：從船尾后面向前看時(shí)所見到的螺旋槳槳葉的一面葉背：從船首前面向后

5、看時(shí)看到的槳葉葉面盤面積：螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)葉梢的圓形軌跡稱為梢圓，梢圓的面積稱為螺旋槳的盤面積。Ao伸張面積：將各半徑處共軸圓柱面與槳葉相截的各切面展成平面后，以其弦長(zhǎng)置于相應(yīng)半徑的水平線上，并光順連接端點(diǎn)所得之輪廓稱為伸張輪廓。其包含的面積為展開面積：將槳葉葉面近似展放在平面上所得輪廓稱為展開輪廓，其包含的面積盤面比：展開面積與伸張面積極為接近，故可稱為葉面積，而葉面積與盤面積的比稱為盤面比。9.何謂槳葉切面（槳葉剖面）？槳葉切面的弦線（長(zhǎng)）及螺距有哪些定義方法？何謂等螺距及變螺距螺旋槳？對(duì)等螺距螺旋槳。槳葉切面螺距角沿半徑如何變化？槳葉切面：與螺旋槳共軸的圓柱面和槳葉相截所得的截面稱為槳葉的切

6、面。面螺距：螺旋槳的葉面為等螺距螺旋面之一部分。則P稱為螺旋槳的面螺距。等（變）螺距螺旋槳：若螺旋槳葉面各半徑處的面螺距等（不等），則稱為等（變）螺距螺旋槳。P13圖2-8比較啟迪。10.槳葉切面有哪些常用形狀？它們各自的水動(dòng)力及空泡性能如何？弓形，梭形，機(jī)翼形，月牙形機(jī)翼：葉型效率較高，但空泡性能較差。弓型：葉型效率較低，空泡性能好。11螺旋槳制圖中，使用哪些輪廓（或投影）來表達(dá)槳葉外形？槳葉面積有哪幾種表達(dá)方式？正視圖：從船后向船首所看到的為螺旋槳正視圖側(cè)視圖：從船側(cè)看過去所看到的為側(cè)視圖。投影面比，伸張面比，展開面比。第三章12.何謂理想推進(jìn)器？何謂理想螺旋槳？為什么理想螺旋槳效率低于理

7、想推進(jìn)器效率？理想推進(jìn)器理論要滿足下列假定（重點(diǎn)） 推力器為一軸向尺度趨于零，水可自由通過的盤，此盤可以撥水向后，稱為鼓動(dòng)盤（具有吸收外來功率并推水向后的功能） 水流速度和壓力在盤面上均勻分布 水為不可壓縮的理想流體理想推進(jìn)器：推進(jìn)器為一直徑為D的沒有厚度的圓盤面，此盤面具有吸收外來功率并推水使其獲得軸向誘導(dǎo)速度的功能，這樣一個(gè)被理想化了的推進(jìn)器稱為理想推進(jìn)器，又稱為鼓動(dòng)盤。理想螺旋槳：理想推進(jìn)器是通過吸收外來功率而產(chǎn)生軸向誘導(dǎo)速度，而對(duì)于螺旋槳而言，是利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來吸收外來功率的，因此除了產(chǎn)生軸向誘導(dǎo)速度之外，還要產(chǎn)生周向誘導(dǎo)速度。對(duì)于理想螺旋槳?jiǎng)t是忽略離心力及尾流收縮的影響，此時(shí)螺旋槳產(chǎn)生

8、的周向誘導(dǎo)速度在槳盤緊后方至遠(yuǎn)后方保持不變，為一常數(shù)，這一被理想化了的螺旋槳稱之為理想螺旋槳。理想螺旋槳的效率=理想推進(jìn)器的效率*理想螺旋槳的周向誘導(dǎo)效率13從理想推進(jìn)器理論出發(fā)，討論提高推進(jìn)器效率的措施？P20 增大直徑，盤面積變大，推進(jìn)器效率提高。14.依據(jù)理想推進(jìn)器理論，推進(jìn)器載荷系數(shù)越低，效率越高，實(shí)際螺旋槳的敞水效率與載荷系數(shù)之關(guān)系（圖3-2）卻并非總是如此，試研究其原因。（答疑）.15.螺旋槳吸收主機(jī)功率，產(chǎn)生推力的同時(shí)，使通過槳葉周圍的流體向后加速并產(chǎn)生周向旋轉(zhuǎn)。由于螺旋槳工作對(duì)周圍流體產(chǎn)生這兩部分?jǐn)_動(dòng)，那一部分是可能回收的？哪些可能的回收方法16.槳葉切面有哪些工作狀態(tài)？試畫出

9、各種狀態(tài)下來流及水動(dòng)力的關(guān)系圖P28 3-12圖第四章17.何謂螺旋槳的敞水性能？如何表達(dá)它？孤立螺旋槳的性能推力系數(shù)，轉(zhuǎn)矩系數(shù)，效率18何謂螺旋槳模型的敞水試驗(yàn)？理論上要求槳模與實(shí)槳之間滿足哪些相似關(guān)系？實(shí)際試驗(yàn)?zāi)芊褡龅剑繛槭裁?？敞水試?yàn)：螺旋槳模型單獨(dú)地再均勻水流中的試驗(yàn)相似條件：進(jìn)速系數(shù)J，雷諾數(shù)，付汝德數(shù)弗如德：大于沉沒深度，興波的影響可以忽略不計(jì)。雷諾數(shù)：大于臨界雷諾數(shù)300000，無法滿足雷諾相似，如果進(jìn)速系數(shù)和雷諾數(shù)同時(shí)相等的條件下，則槳模的轉(zhuǎn)速和進(jìn)速都將過高而難以實(shí)現(xiàn)，推力過大而無法測(cè)量。19.何謂螺旋槳的尺度作用？工程實(shí)踐中對(duì)該尺度作用有哪些處理方法?尺度作用：至于槳模和實(shí)槳

10、因雷諾數(shù)不同而引起兩者水動(dòng)力性能之差異。修正：1不修正 2只修正K 3ITTC1978修正方法20敞水試驗(yàn)如何實(shí)施？P37第五章21何謂伴流，其產(chǎn)生機(jī)理是什么？那一種原因?qū)е碌陌榱鞒煞肿钪匾?？伴流：船在水中航行時(shí)，附近的水受到船體的影響而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為船體周圍伴隨著一股水流，這股水流稱為伴流。成因：1、勢(shì)伴流船身周圍的流線運(yùn)動(dòng) 2、摩擦伴流水的粘性作用與船型、表面粗糙度、雷諾數(shù)、槳的位置有關(guān) 3、波浪伴流船舶的興波作用摩擦伴流為主。22何謂標(biāo)稱伴流？如何通過模型試驗(yàn)確定標(biāo)稱伴流分布？標(biāo)稱伴流：在未裝螺旋槳之船模后面，用各種流速儀測(cè)定螺旋槳盤面處水流速度。畢托耙P4323伴流的軸向，徑向和周向

11、分量，對(duì)螺旋槳性能的影響程度分別如何？24.為何螺旋槳性能預(yù)報(bào)及設(shè)計(jì)中，通?？梢圆豢紤]伴流的徑向分布？伴流的徑向分量在何種情況下，可能需要考慮？與軸向伴流速度相比較，周向和徑向兩種分量均為二階小量。25.試寫出標(biāo)稱伴流的體積平均值的表達(dá)式，并簡(jiǎn)述其物理意義。26.如何根據(jù)標(biāo)稱伴流分布計(jì)算徑向非均流？螺旋槳設(shè)計(jì)方法中，哪種方法可以考慮徑向非均流？27.實(shí)效伴流：根據(jù)船后螺旋槳實(shí)驗(yàn)或自航試驗(yàn)結(jié)果與敞水試驗(yàn)結(jié)果比較 分析可得出的相當(dāng)伴流測(cè)量方法P4428.試解釋標(biāo)稱伴流與實(shí)效伴流之差別的成因差別來自于是否考慮了螺旋槳的工作的影響。因?yàn)楫?dāng)船尾有螺旋槳工作時(shí)，螺旋槳產(chǎn)生抽吸作用，從而改變了船尾的流線，界

12、面厚度，波形等。29何謂伴流的尺度效應(yīng)？試說明其產(chǎn)生的機(jī)理？由于船模與實(shí)船的雷諾數(shù)相差很大而導(dǎo)致伴流分別存在差別。因此實(shí)船的邊界層的厚度在比例上較船模的邊界層為薄。因而實(shí)船的摩擦伴流帶在比例上較船模為薄，也就是說，實(shí)船摩擦伴流帶在實(shí)槳盤面內(nèi)所占的面積比較模型摩擦伴流帶在槳模盤面內(nèi)所占的面積比例較小，致使實(shí)船的摩擦伴流分?jǐn)?shù)小于模型的摩擦伴流分?jǐn)?shù)30何謂推力減額？試說明其成因及成分。為什么推力減額的尺度效應(yīng)可以忽略？推力減額：由于螺旋槳的抽吸作用，使船尾流速增加，壓力降低，從而導(dǎo)致阻力增加 R ，需一部分推力 T 來克服它。T 推力減額31.相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率如何定義？進(jìn)速和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，同一螺旋槳的敞水

13、效率與船后效率是否相同？為什么相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 R 敞水收到馬力與船后收到馬力之比不同。差個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率。32.何謂推進(jìn)因子？通過模型試驗(yàn)分析確定推進(jìn)因子時(shí)，需要進(jìn)行哪些試驗(yàn)？33推進(jìn)系數(shù)。推進(jìn)效率如何定義？他們各自包含哪些成分？這些成分對(duì)推進(jìn)效率的影響分別如何？第六章34.螺旋槳在水中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為何會(huì)產(chǎn)生空泡？會(huì)產(chǎn)生哪些類型的空泡？定義:螺旋槳在水中工作時(shí)，槳葉的葉背壓力降低形成吸力面，若某處的壓力降至臨界值以下時(shí)，導(dǎo)致爆發(fā)式的汽化，水汽通過界面，進(jìn)入氣核并使之膨脹，形成汽泡。氣化空泡，汽化空泡，似是空泡35.螺旋槳片空泡分為哪些階段？他們對(duì)水動(dòng)力性能的影響分別如何？第一階段：局部空泡，對(duì)水動(dòng)力性

14、能無明顯影響，但可能產(chǎn)生剝蝕第二階段：空泡區(qū)拖到隨邊之外，無剝蝕，但使對(duì)水動(dòng)力性能惡化36.在均勻流場(chǎng)中不產(chǎn)生空泡的螺旋槳，在船后伴流中是否可能產(chǎn)生空泡？為什么？如果產(chǎn)生空泡，可能是哪些類型？37設(shè)計(jì)階段可以通過哪些方法判斷螺旋槳是否產(chǎn)生空泡？螺旋槳模型空泡試驗(yàn)或大量實(shí)船資料整理所得的圖譜，或由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)歸納而成的近似公式進(jìn)行空泡校核。38要推遲或避免螺旋槳產(chǎn)生空泡，設(shè)計(jì)上有哪些方法？1、從降低最大減壓系數(shù)著手 在書P73頁 a、增加盤面比 b、采用壓力分布較均勻的切面 c、減小葉根處的螺距2、從提高空泡數(shù)著手 a、增加槳的浸深 b、減小槳的轉(zhuǎn)速39螺旋槳空泡有哪些危害？如果無法避免，怎么辦？允許槳葉上有部分空泡存在，在使用過程中根據(jù)其剝蝕情況予以調(diào)換速度在高時(shí)，干脆設(shè)法促使其再第二階段空泡狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，即所謂全空泡螺旋槳的設(shè)計(jì)問題。第七章40為何要進(jìn)行螺旋槳強(qiáng)度校核？從設(shè)計(jì)角度看，強(qiáng)度校核最終是要確定哪些幾何參數(shù)？安全航行保證螺旋槳的強(qiáng)度流體動(dòng)力，離心力，撞擊41強(qiáng)度校核有哪些方法？分別需要基于哪些已知數(shù)據(jù)？1、分析計(jì)算法 2、規(guī)范校核