推力減額系數(shù)基本概念

螺旋槳對(duì)船的影響表現(xiàn)為推力減額。在船后工作的螺旋槳對(duì)尾部船體表面的水流有抽吸作用，使尾部船體表面的水流速度增加、壓力下降，如圖1所示。這種尾部壓力下降引起的船體阻力增加量稱作阻力增額。這部分阻力增加量是由螺旋槳工作引起的，故將它理解為螺旋槳推力減小量，分配到每個(gè)槳上的這種推力減小量即稱為推力減額，記作△T。按推力減額的概念，在船后工作的螺旋槳作用下的艦船阻力不發(fā)生變化，只是螺旋槳本身的推力損失了一部分。記入推力減額后的螺旋槳推力稱為有效推力，有時(shí)也稱為船后槳推力，記作T_E。有效T_E與敞水槳推力T之間的關(guān)系為

R為船體阻力?！鱐與T的比值稱為推力減額分?jǐn)?shù)，記作t，即

于是有效推力表示為

各種艦船的推力減額分?jǐn)?shù) t 如圖2所列。

一般研究的螺旋槳特性都是槳的單獨(dú)性能，實(shí)際上，螺旋槳和船體構(gòu)成為一個(gè)系統(tǒng)，兩者之間存在著相互作用。這種作用表現(xiàn)為船體所形成的速度場(chǎng)和螺旋槳所形成的速度場(chǎng)之間的相互影響。在船后工作的螺旋槳因受到船體的影響，故進(jìn)入槳盤(pán)處的水流速度及其分布情況下敞水條件不同，而船體周?chē)乃魉俣确植技皦毫Ψ植家蚴苈菪龢挠绊懸才c孤立的船體有所不同。因此，船后螺旋槳與水流的相對(duì)速度不等于船速，即產(chǎn)生伴流問(wèn)題；螺旋槳發(fā)出的推力也不等于孤立船體所遭受的阻力，即產(chǎn)生推力減額問(wèn)題。

推力減額分?jǐn)?shù)不能直接進(jìn)行測(cè)量。它必須做船模拖曳試驗(yàn)求出阻力R和做螺旋槳自航試驗(yàn)求出螺旋槳推力T。通常不可能在正好相同的速度下測(cè)出R和T。因此必須畫(huà)出R和T曲線，并根據(jù)這些曲線就可計(jì)算推力減額分?jǐn)?shù)

這種方法可用在單螺旋槳船上，也可用在螺旋槳布置對(duì)稱于船中心平面并且船是對(duì)稱的雙槳船上。如果不是這種情況和如果船上有三個(gè)以上螺旋槳時(shí)，由船模試驗(yàn)不可能估算出每個(gè)槳的推力減額分?jǐn)?shù)，只能求出一個(gè)平均值。通過(guò)做船模試驗(yàn)估算出推力減額分?jǐn)?shù)各個(gè)分量這也是不可能的。

在真正的勢(shì)流中(見(jiàn)圖3上部分)不發(fā)生能量交換。在真正勢(shì)流中，使一固體克服力R以速度V 運(yùn)動(dòng)所需要的能量一定等于螺旋槳發(fā)出的能量：

式中T是螺旋槳推力，V_A是螺旋槳進(jìn)速。重新整理上等式可得到

和

因此

象在很多雙槳船上那樣，只要螺旋槳離開(kāi)摩擦帶，推力減額分?jǐn)?shù)差不多就和伴流分?jǐn)?shù)值相同。

由下面所述可得出摩擦推力減額分?jǐn)?shù)的意義。有一假想固體(見(jiàn)圖3中部)，它由若干彼此同心的很薄的圓柱平板所組成，并在流體中(例如水中)沿軸向移動(dòng)，產(chǎn)生一真正的粘性流動(dòng)，勢(shì)流可不計(jì)。而且，用一同軸螺旋槳推動(dòng)該固體。雖然該系統(tǒng)前方流體處于靜止，由于和固體摩擦，流體獲得相當(dāng)速度。結(jié)果固體正后方的水獲得一定量的動(dòng)能?？柯菪龢饔檬顾谙喾捶较蚣铀佟Ｒ虼?，阻力增加，這表示對(duì)推進(jìn)來(lái)說(shuō)需要的推力一定要增加。所以，推力減額分?jǐn)?shù)將有一正值。

在船尾處的波系將受到螺旋槳作用的影響（見(jiàn)圖3下部）。由于這樣，船的興波阻力將變化，這樣就可解釋波浪推力減額分?jǐn)?shù)。