舰艇推进中的效率概述

舰艇在航行过程中，舰艇的船体、主机和螺旋桨构成一个推进系统，从能量的角度来看，由于船体在海洋航行时一定会受到阻力，船体要克服运动阻力以一定的速度前进，船体就是能量的需求者。舰艇要航行，主机得开动起来，主机是舰艇的心脏、能量之源。

螺旋桨的船后收到功率PD的直接作用就是驱动螺旋桨旋转。设船后螺旋桨的转速为n，该转速下的转矩为QB，那么螺旋桨的船后收到功率的表达式可写为

式中　n——船后螺旋桨的转速，r/s；

QB——船后螺旋桨的转矩，N·m；

PD——螺旋桨的船后收到功率，W。

船后螺旋桨的水动力要与敞水螺旋桨的水动力联系起来，必须要将螺旋桨的船后收到功率转化为螺旋桨的敞水收到功率（即为驱动在敞水条件下工作的螺旋桨所需要的功率），螺旋桨的敞水收到功率PD0的表达式为

式中　n——船后螺旋桨的转速，r/s；

Q0——敞水螺旋桨的转矩，N·m；

PD0——敞水螺旋桨的收到功率，W。

计算螺旋桨的敞水收到功率PD0与螺旋桨的船后收到功率PD的比值：

根据12.1.3节，伴流不均匀性对转矩的影响可通过QB=i2Q0来考虑，可得

螺旋桨的敞水收到功率PD0与螺旋桨的船后收到功率PD和主机的轴功率PS的关系为

式中　ηS——舰艇轴系传送效率。

螺旋桨的敞水收到功率还是一种旋转运动的功率，螺旋桨的功能就是把旋转运动的功率转化为推船前进的功率，这是对作为推进器的螺旋桨的本质要求。定义螺旋桨的推功率：

式中　T——敞水螺旋桨的推力，N，根据测量桨盘面伴流分数的等推力法，螺旋桨的敞水推力与船后推力应该相等；(www.xing528.com)

vA——敞水螺旋桨的进速，m/s；

PT——螺旋桨的推功率，W。

从螺旋桨敞水收到功率PD0转化为敞水螺旋桨的推功率PT，存在一个转化效率，这个转化效率就是这两种功率的比值：

此式即为11.2节中螺旋桨的效率η0的表达式。

螺旋桨的推功率PT与螺旋桨的敞水收到功率PD0、船后螺旋桨的收到功率PD和主机的轴功率PS的关系为

对于在海洋航行的舰艇，其航速为vs、在该航速下受到的阻力为R，那么它要保持该航速稳定前进所需要的有效功率PE为

螺旋桨有效功率与推功率的比为

这个比值只和船体与螺旋桨相互影响的伴流分数、推力减额分数有关，称为船身效率，用符号ηH表示。

舰艇航行的有效功率PE与螺旋桨的推功率PT、螺旋桨的敞水收到功率PD0、螺旋桨的船后收到功率PD和主机的轴功率PS的关系为

为更清晰地表示螺旋桨推进效率成分和各种功率间的关系，给出功率转换关系示意图，如图12-4所示。

图124　螺旋桨推进效率成分与功率转换关系

综上所述，主机功率转化为有效功率的过程中，总效率分为机械效率和水动力效率两部分，通常以P.C表示：

P.C称为推进系数。