船槳舵效應橫向力-

船舶操縱與引航適用專業(yè)：海事管理郭國平：教授

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武漢理工大學航運學院

船體、螺旋槳、舵葉三者在水中相互影響而產(chǎn)生力學效應，該效應直接影響船舶操縱。

學習目標：

1．通過本節(jié)內容學習，了解船、槳、舵相互作用的力學本質和力的大小、方向、作用點，能夠畫圖說明；

2．掌握船、槳、舵效應橫向力對船舶操縱的影響；

3．掌握一些實船操縱經(jīng)驗，并能運用所學知識對各種效應橫向力進行綜合分析。

序言：單螺旋槳船的船、槳、舵效應橫向力一．螺旋槳水面效應橫向力（SWT）二．伴流效應橫向力（WT）三．尾流螺旋性效應橫向力（RST）四．課堂教學效果測試題總

目

錄第一講一．螺旋槳水面效應橫向力SWT（沉深效應橫向力）

1．SWT產(chǎn)生原因2．SWT作用方向3．SWT對操船的影響4．影響因素螺旋槳擾動水面空氣吸入空氣吸入圖示分析1．產(chǎn)生原因SWT產(chǎn)生原因圖示（以右旋單槳船為例）2．作用方向（以右旋單槳船為例）由圖可以總結：SWT的方向與螺旋槳旋轉方向相同。右旋式單槳船：正轉時，SWT推尾向右，首左偏；反轉時，SWT推尾向左，首右偏。對于左旋式單槳船，經(jīng)分析可得以下結論：左旋式單槳船：正轉時，SWT推尾向左，首右偏；反轉時，SWT推尾向右，首左偏。3．SWT對操船的影響可總結如下：4．影響因素（1）沉深比（2）螺旋槳負荷的大小（3）水面遮蔽程度①（比如隧洞式船體的螺旋槳、導流管等）②（因為反轉時螺旋槳受船尾遮蔽較差）（4）螺旋槳葉切面形狀正轉時，槳葉切面流線型好，掀起波浪小，吸入空氣少，∴SWT小反轉時，槳葉切面流線型差，掀起波浪大，吸入空氣多，∴SWT大二．伴流效應橫向力（WT）1．伴流

船舶在水中以某一速度向前航行時，附近的水受到船體的影響而產(chǎn)生運動，表現(xiàn)為船體周圍伴著一股水流，這股水流稱為伴流或追跡流。2．伴流速度在螺旋槳盤面處的分布及WT產(chǎn)生的機理；3、WT對船舶操縱的影響；4、影響WT大小的因素。2．伴流速度在螺旋槳盤面處的分布及WT產(chǎn)生機理(1)船尾伴流速度側視圖(2)船尾伴流速度正視圖由于上半圓伴流速度大于下半圓，則我們用伴流－沖角－水動力的關系圖來說明（2）船尾伴流速度正視圖（3）伴流－沖角－水動力關系圖（4）結合以上三圖的分析可得結論：多簡單呀，原來這樣一分析就得到結論啦！3．WT對船舶操縱的影響右旋單槳船：槳正轉前進時，WT推尾向左，首右偏；左旋單槳船：槳正轉前進時，WT推尾向右，首左偏；槳反轉時，WT可忽略。4．影響WT大小的因素三．尾流螺旋性效應橫向力（RST）1．RST產(chǎn)生的原因2．RST的作用方向3．影響RST大小的因素4．RST在船舶操縱中的實踐1．RST產(chǎn)生的原因總體原因分析：（1）螺旋槳正轉時以右旋單槳船為例進行講解Why？Vd>Vu的原因分析（2）螺旋槳反轉時2．RST的作用方向對于右旋單槳船，正轉與反轉的分析如圖（1）、（2）所示對于右旋單槳船，無論螺旋槳正轉／反轉，RST推尾向左，首向右；左旋單槳船則反之。3．影響RST的因素4．RST在船舶操縱中的實踐（1）右旋單槳船：操人力舵時，船向右轉較向左轉舵沉重

操同樣舵角，向左和向右的旋回直徑相比較：左旋單槳船反之。原因分析因為舵葉右下部所受水動力較大，則水阻力較大，所以操右舵時感覺較重。①因為操中舵時RST便有使艉向左偏、船首向右偏的作用效果，再操右舵將加劇船舶向右偏轉，所以旋回圈相比較：②舵葉右下部所受水動力較大，則操右舵舵壓力大，向右旋回效果好。（2）對右旋單槳船，當螺旋槳反轉時：四．船尾線型斜流效應橫向力（LOT）

船尾線型斜流：螺旋槳正轉前進時，沿船尾線型匯集上升并與槳軸成一角度的水流。

1．LOT產(chǎn)生原因（以右旋單槳船為例）：

2．作用方向：

右旋單車船：

左旋單車船：

在實際船舶設計中，盡量使船尾線型水流平行于螺旋槳軸而流向螺旋槳，以提高其效率，所以實際上力較弱，對操縱影響不大。

3．影響因素：

（1）（2）

五．螺旋槳吸力效應橫向力SST

1．SST產(chǎn)生原因

從吸流的產(chǎn)生過程可知：負壓力（吸力）在吸流產(chǎn)生之前最大，即在倒車開出時最大，其壓力中心接近舵葉形心，所以，對舵桿形成的力矩最大，容易產(chǎn)生“飛舵”現(xiàn)象。飛舵：人力舵船或舵機失靈而啟用人力應急舵的船，若倒車前沒有將舵放在正舵的位置，倒車開動時因吸力作用會使舵葉向滿舵方向急劇旋轉，反映在舵輪上的力也很大，此現(xiàn)象叫飛舵。飛舵的害處：因具有猝發(fā)性，故易傷人，損壞舵設備。為避免其危害，倒車前應通知舵工正舵。

2．SST的作用方向（以右旋單車船為例）

3．影響SST大小的因素：

（1）船尾線型，（2）螺旋槳轉速，（3）螺旋槳與舵葉之間的間隙，（4）舵角、舵面積，

4．船舶操縱技術應用

（1）若某回轉水域較小，右旋單槳船向右掉頭的操縱方法：

A.

停車淌航至①，右滿舵，前進三，此時滑失大，舵效好，船尾向左，船首右偏。船速不大，前進距離不多。

B.

停車，倒車退三，待船開始后退時，操左滿舵，則：

C.

交替使用（1）、（2）步驟，船舶可在有限的水域完成掉頭操縱。

船舶到達位置②（2）倒車后退穩(wěn)首操船法倒車減速或后退時，不希望船首右偏過大的方法：（1）前進中倒車時，可在倒車前使用左舵，使船產(chǎn)生左轉趨勢后再倒車；（2）靜止中倒車，宜采取右滿舵，利用吸入流及船后退速度增大提高舵壓力，但實踐表明，靜止中倒車時的右偏比較難克服。（3）自力靠泊操縱—右單左舷靠：接近泊位時，調整入泊角度，控制余速，泊位前倒車，使船停，船首外偏，減小靠攏角度，近乎平行靠泊。右舷靠：應稍加大船岸間距，盡量減小靠攏角，或倒車前先用左舵使船首有左偏趨勢后再倒車，抑制船尾外偏。（4）系靠單浮時的應用A.風流較弱時，將浮筒置于船首右側，（1—1.5B）入泊。B.接近浮筒前，倒車，減速，首右偏，可恰好使浮筒在船首下方以便系浮操作。以上介紹了、、、等效應力，下面討論船舶（右單）從啟動到常速航行各階段的受力情況：

六．螺旋槳斜流效應橫向力SOT

斜流：與螺旋槳軸成某一夾角的相對水流。

產(chǎn)生斜流的原因：

a.船改變航向/旋回運動；

b.風致漂移；

c.遭遇橫流/局部性水流；

d.船舶倒航時舵葉導流。

1．產(chǎn)生原因

A.如下圖：若船舶（右單，正轉）受到右側斜流時

B.如下圖：若船舶（右單，正轉）受到左側斜流時

2．作用方向：推艉順流（順）方向偏轉。

3．SOT對船舶運動的影響

（1）螺旋槳正轉時

A.對航向穩(wěn)定有利：當船首受到斜流作用偏離航向時，船尾相應產(chǎn)生SOT，抑制首偏，從而穩(wěn)定航向；

B.阻礙旋回；

C.側風航行時，逆風掉頭不利。

（2）螺旋槳停轉時

A.SOT=0；

B.螺旋槳橫向阻力SOT（本質不同）；螺旋槳轉動時，螺旋槳橫向阻力。

（3）螺旋槳反轉時

A.無船體整流作用，SOT顯著些；（∵槳正轉時，船體具有整流作用，使前進時，斜流效應橫向力SOT不顯著）

B.舵葉導流致斜流，SOT與相反，舵效下降；

C.倒航尾找風，倒航軌跡成“S”型（只考慮SOT）。

4．影響SOT大小的因素

（1）螺旋槳的直徑：；（2）螺旋槳的轉速：；（3）；（4）船尾形狀：

四．課堂教學效果測試題1．螺旋槳的沉深比是指（）。

A．螺旋槳中軸距水面的距離與螺旋槳直徑之比

B．螺旋槳中軸距水面的距離與螺旋槳半徑之比C．螺旋槳上葉距水面的距離與螺旋槳直徑之比D．螺旋槳上葉距水面的距離與螺旋槳半徑之比2．沉深比（），螺旋槳沉深橫向力明顯增大。

A．h./D<3.65~3.75B．h/D<2.65~2.75C．h./D<1.65~1.75D．h/D<0.65~0.753．對于右旋螺旋槳，沉深橫向力方向為（）。

A．正車時推尾向左，倒車時推尾向左B．正車時推尾向左，倒車時推尾向右C．正車時推尾向右，倒車時推尾向右D．正車時推尾向右，倒車時推尾向左4．伴流在螺旋槳盤面周圍分布情況是（）。

A．螺旋槳盤面左半圓伴流比右半圓大B．螺旋槳盤面右半圓伴流比左半圓大C．螺旋槳盤面下半圓伴流比上半圓大D．螺旋槳盤面上半圓伴流比下半圓大5．伴流橫向力的作用方向（船進中由尾向首看）（）

A．與螺旋槳旋轉方向無關B．與螺旋槳旋轉方向相同C．與螺旋槳旋轉方向相反D．與船本身運動方向無關

6．伴流對推進器和舵效的影響是（）A．增加推進效率和舵效B．增加推進器效率，降低舵效C．降低推進器效率和舵效D．降低推進器效率，增加舵效7．船速與伴流橫向力的關系是（）

A．船速為零，伴流橫向力最大

B．船速增大，伴流橫向力增大

C．船速為零，伴流橫向力最小

D．船速增大，伴流橫向力減小8．對于右旋螺旋槳，排出流橫向力方向為（）

A．正車時推尾向左，倒車時推尾向左B．正車時推尾向左，倒車時推尾向右C．正車時推尾向右，倒車時推尾向右D．正車時推尾向右，倒車時推尾向左9．右旋單車船倒車時，螺旋槳橫向力致偏效應為（）A．沉深橫向力使船首左轉，排出流橫向力使船首右轉B．沉深橫向力使船首右轉，排出流橫向力使船首右轉C．沉深橫向力使船首左轉，排出流橫向力使船首左轉D．沉深橫向力使船首右轉，排出流橫向力使船首右轉10．右旋單車船的車舵綜合效應為（）

A．船舶前進中進車、正舵，船首右轉

B．船舶后退中倒車、正舵，船首右轉C．船舶前進中進車、正舵，船首左轉

D．船舶前進中倒車、正舵，船首左轉參考答案：ADDDCBBABB

雙螺旋槳船的船槳舵效應橫向力一．概述：

1．雙螺旋船的優(yōu)點：（1）一螺旋槳損壞，仍可航行；（2）舵損壞，可用車操縱；（3）對于淺吃水船，可提高螺旋槳效率；（4）各種效應橫向力相