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1、螺旋桨螺旋桨致偏作用1. 单螺旋桨船横向力1）.沉深横向力:螺旋桨桨轴中心线距水面的垂直距离h称为螺旋桨的沉深。沉深h与螺 旋桨直径D之比h/D称为沉深比。原理：当螺旋桨临近水面或部分桨叶露出水面工作时，桨叶扰动水面，掀起波浪，吸入空气，使 得上下桨叶所处的流场不同，下桨叶所处的流场中的水密度大于上桨叶所处的流场水密度。 下桨叶产生的水动力大于上桨叶，下桨叶的旋转阻力大于上桨叶。上下桨叶的旋转阻力的 差值就是沉深横向力。沉深横向力的大小与沉深比密切相关。当h/D0.650.75时，该力很小；当h/DV0.65 0.75时，随着h/D的减小，该力将明显增大。此外，该力的大小还随桨叶进速的降低、转
2、 速的提高而增大（即滑失速度增大时，该力变大）；相同的转速下，倒车时沉深横向力比正 车时大。该横向力受螺旋桨工况影响（即螺旋桨处水面遮蔽程度、桨叶切面形状等）极为明 显，而与操舵无关。结论：对于右旋单车船而言，进车时该力推尾向右，使船首向左偏转；倒车时，使船首向右偏转。 左旋式单车船偏转方向与此相反。2）.伴流横向力船舶航行期间有一股随船前进的水流,这股水流称为伴流.伴流除降低舵力、提高桨之推力外，还产生横向力.原理：船舶前进时,船尾螺旋桨盘面处伴流流速分布规律是：上大下小,左右对称.由于伴流的这种 特点,使得螺旋桨工作时，上桨叶进速较低，冲角较大,水动力较大,旋转阻力也大.相反，下 桨叶旋转
3、阻力较小.这种因伴流的影响而出现的上下桨叶的旋转阻力的差值而构成的横向 力，称为伴流横向力.该力通过桨轴作用与船尾.结论：船舶前进中进车，船速越高,伴流上下的速度差也就越大，则伴流横向力也就越大. 船速一定时，转速提高,该力也增大.此外,该力大小与螺旋桨盘面内伴流分布的均匀程度密切相关.具有U型船尾、导流管以及 螺旋桨的位置离船体较远的船舶，由于桨叶处伴流小，该力很小;V型船尾伴流上下相差较大，伴流横向力大。右旋单车船，前进中进车，伴流横向力推尾向左，首向右偏转；船舶静止中，不管进车还是倒车，由于不存在伴流，不产生伴流横向力。船舶后退中，螺旋桨盘面处伴流很小，而且上下几乎无差别，所以几乎不产
4、生该横向力。3) .排出流横向力前进中的船舶操正舵，螺旋桨排出流以一定冲角作用在舵叶的左上部和右下部，如无伴流 影响，则打在左上方的水流和打在右下方的水流的流速和冲角相等.因此，舵叶左右两侧所受 水动力相等，不存在排出流横向力.若存在伴流时，由于船尾螺旋桨处伴流的分布特点是上大下小，而伴流与排出流反向相反，致 使打在舵叶左上部的排出流因受较大伴流影响，其流速与平均冲角较之打在右下方的排出流 要小，作用力就小.因此，舵叶两侧水动力产生差异，构成排出流横向力.该横向力推尾向左，首向右偏转.船舶前进中进车,影响该横向力大小的因素与伴流横向力相 同，即V型船尾、船速高、转速快、伴流上下分布差异较大，该
5、力较大.螺旋桨倒车时，排出流作用在船尾部两侧，下桨叶产生的排出流斜向打在船尾右上方，上桨 叶产生的排出流斜向打在船尾的左下方.由于船尾上肥下瘦，打在船尾右上方的排出流对船体 的攻角和作用面积均大于左玄下方部位.因此,在船尾两侧产生了横向力，该力推船尾向左,船首向右偏转.若船尾的横剖面形状上下变化不大，则倒车排出流横向力较 小.虽然螺旋桨的进车和倒车排出流横向力作用效果相同，但其成因、作用方式和特点却存在很 大差异.前者由于作用在舵叶两侧的水动力差异，主要需有伴流存在为条件.因此，在船舶静止或后退 中开进车,该横向力很小，可以忽略不计.而倒车排出流作用在船尾部，作用面积大，作用力较强，对船舶操纵
6、的影响比较明显.高速前进 中倒车，开始时船速较高,排出流打到船尾的速度较小，但随着船速降低，该力迅速增大.4) .推力中心偏位横向力船向前行进时，由于船尾部线形影响,从船底沿船体线形流向螺旋桨盘面的水流中有自下而上 的斜流，称线形斜流.这种斜流具有向上分速，故又称上升斜流.由于上升斜流作用,右旋单车船,前进中进车,右边桨叶向下转动时迎向上升斜流，使得作用在 桨叶上的水流相对流速增加，推力增大；左边桨叶向上转动和上升斜流同向，水流速度变小，推力减弱.这样使得螺旋桨总的推力中心 不在桨轴中心线上，而偏向右方，这种现象称为推力中心偏位。其偏心方向与螺旋桨的旋转方向相一致。这种现象在船速很小时，几乎不
7、出现，只有船速增大后，出现了上升斜流后方才出现。船舶前进时，右旋单桨船，推力中心偏右，使船首向左偏转。该偏转可等效地看成 是一作用于螺旋桨上产生的船首向左偏转的横向力，该横向力称为推力中心偏位横向力。船速越高，转速越高时，推力中心偏位越明显，推力中心偏位横向力越大。同时偏位与船尾形状有关，船尾线形平顺，倾斜度小，上升斜流小，偏位则小。船舶静止或 后退时，船尾螺旋桨没有上升斜流作用，因此不存在推力中心偏位现象。故而无推力中心偏 位横向力。2. 右旋单桨船的船、桨、舵综合效应综合以上各种横向力作用，下面讨论在几种情况下的船舶的偏转现象。1) .静止中进车船舶静止中进车，开始时船速低，伴流横向力和排
8、出流横向力以及推力中心偏位横 向力的影响均不显著。此时，若螺旋桨的沉深较小(h0.75D)，如重载尾吃水较深时，因沉深横向 力很小，船首偏转极小或几乎不发生偏转。随着船速提高，沉深横向力减弱，而伴流增大，伴流横向力、排出流横向力增大， 使船首右转，其影响会削弱沉深横向力的使船向左偏转的作用，但同时由于上升斜流速度增 加，推力中心偏位横向力使船首左偏。不管左偏还是右偏，这种偏转均较小，可以用舵克服。2) .静止中倒车船舶静止中倒车时，由于在尾部没有伴流和上升斜流，故不存在伴流横向力和推力中 心偏位横向力作用.倒车时，排出流横向力推尾向左，尾吃水较浅(h 0.65D)的船，沉深横向力也推尾向左，使
9、船首向右偏转。由于此时吸入流速度慢，舵速低，用舵无法克服这种偏转。随着船舶退速的提高，沉深横向力减弱，同时在船首向右船尾向左偏转过程中受到 船两侧，尤其船尾左侧的水动力作用，船首右转减缓，偏转速度将趋于稳定。船舶退速较大时，舵速提高，舵力能起一定的作用。实船表明，若此时操左满舵， 则加快船舶向右转头；若操右满舵，则可抑制船首右偏，有些船舶可保持直退状态。3) .前进中倒车开始倒车时，船舶前进速度尚高,倒车后，排出流横向力推首向右作用不 明显,此时伴流横向力使船首向左，尾吃水较浅的船沉深横向力推首向右，综合 影响结果，通常船舶偏转方向不定.随着前进速度降低,倒车排出流横向力逐渐增加，而伴流减弱，
10、伴流横 向力减小，故船首出现明显右偏。此时船虽仍在前进，但倒车的排出流阻碍了 正常舵效，因此用舵无法克服偏转。为控制船首右转，只有在倒车开出前先操左舵，使船有左转趋势，上述右偏现象才能有所缓解。4).后退中进车后退中，伴流横向力、进车排出流横向力、推力中心偏位横向力均很小，由于船舶原来在后 退中往往首右偏，在进车后，沉深横向力作用使船首右偏减弱或开始首左偏，但一进车,排出流 使舵速得以迅速提高，用舵完全可以克服首偏转.3. FPP船螺旋桨致偏作用的运用实例FPP右旋单桨船的效应横向力最为明显的是,船舶在静止中、低速前进中或后退中倒车 时，均出现首右偏现象，而且用舵难以克服.因此，在实际操船时应注意加以利用或防止.1).倒车后退稳向操船法在狭窄水域或港内航道中，常常出现既需要用倒车减低前进速度，又不至于产生过大的首 右偏，则可采用如下操纵方法:前进中倒车,可在倒车前先用左舵，使船产生左转趋势后再 倒车;静止中倒车，则操右满舵，在吸入流的作用下产生舵力,使舵压力转船力矩减弱首右 偏，但是，当船舶退速较低时很难达到目的，只有在船舶有相当大的退速时,才能起到一定 的作用.
