進速係數

進速係數是指螺旋槳進程與螺旋槳直徑之比值。常用符號一般以J表示，其計算公式為：J=h_p/D=V_a/nD，式中：h_p是指螺旋槳進程，即螺旋槳旋轉一周軸向前進的距離；V_a表示螺旋槳進速（m/s）；n表示螺旋槳轉速；D位螺旋槳直徑。進速係數J的變化可以對螺旋槳性能有一定影響。

基本介紹

• 中文名：進速係數
• 外文名：Velocity coefficient
• 釋義：螺旋槳進程與螺旋槳直徑之比值
• 表示：J=hp/D=Va/nD

進速係數計算

如果螺旋槳是在剛性介層中工作，像螺釘在螺母巾運動一樣。無疑地，旋轉一周在軸線上前進的距離將等於幾何螺距P。但螺旋槳是在舟艇後工作的，其前進的距離決定於舟艇速度。螺旋槳旋轉一周在軸向前進的距離稱為進程，以h_p表示。進程h_p將小於幾何螺距P，其差值(P-h_p)為滑脫，如圖1所示。滑脫與沖角有一定聯繫，正是由於有滑脫才會產生推力。滑脫與螺距之比稱為滑脫比，以S表示。即：

圖1

或

進程h_p與螺旋槳直徑D之比稱為進速係數，因螺旋槳每秒鐘前進的距離為nh_p=v_A，故進速係數可寫成：

式中：v_A——螺旋槳進速(m/s)；

n——螺旋槳槳轉速(r/s)。

由上式可得進速係數J與滑脫比S之間的關係為：

在螺距P一定的情況下，若不考慮誘導速度，則滑脫(或滑脫比S)的大小即標誌沖角α_k的大小；滑脫比S大(進速係數J小)即表示沖角α_k大，則螺旋槳的推力和轉矩亦大。因此，滑脫比(或進速係數J)是影響螺旋槳性能的重要參數，對於幾何形狀一定的螺旋槳來說，其推力係數和轉矩係數只與進速係數J(或滑脫比S)有關。

螺旋槳的特性曲線

螺旋槳的水動力性能是指一定幾何形體的螺旋槳在水中運動時所產生的推力、消耗的轉矩及效率與進速v_A和轉速n之間的關係。在研究它們之間的關係時，通常不是套用推力和轉力矩的絕對數量，而是以無因次係數來表示。這樣可使所得到的結果不受幾何尺寸的限制，它們的表達式分別為：

推力係數：

轉矩係數：

效率：

式中：T——推力（N）；

Q——轉矩（N·m）；

ρ——水的密度（kg/m³）；

n——螺旋槳轉速（r/s）；

D——螺旋槳直徑(m)。

對於幾何形狀一定的螺旋槳而言，推力係數K_T、轉力矩係數K_Q及效率η₀與進速係數J有關。通常把螺旋槳在不同進速係數時的推力係數K_T、轉矩係數K_Q和效率η₀繪在同一圖上，如圖2所示。因K_Q的數值太小，常增大10倍(10K_Q)與K_T共用一縱坐標。表示螺旋槳水動力係數K_T、K_Q和η₀與進速係數J之間關係的曲線稱為螺旋槳的淌水性徵曲線。通常它是根據敞水螺旋槳模型試驗結果繪製的，也可以用理論方法求得。它表示螺旋槳在正車狀態時的全面性能。

圖2

從圖2中可以看出：

(1)推力係數K_T和轉矩係數K_Q隨進速係數J的增加而減小，其原因主要因為沖角的改變。因為J大則沖角小，J小則沖角大，在一定的範圍內，沖角的增大，會使升力和阻力增加。

(2)當螺旋槳的轉速一定時，即當J=0時，K_T和K_Q均達到最大值。舟艇在系泊試驗時，即為此種情況，這是檢驗螺旋槳在最大推力及轉矩作用下能否滿足強度要求的辦法之一，也可檢查系柱推力是否與設計要求相符。由於系柱試驗時轉矩大，因而主機會超負荷。一般情況下，柴油機在額定轉速時，其功率不能超過額定功率的110%，而且超功率時不能多於1 h，如發生這種情況，必須降低轉速。

(3)當J為某一數值時，K_T=0，即沒有產生推力，但此時K_Q並不為零，但數值很小。例如，當主機由全速變換為低速運轉時，由於舟艇有慣性，仍會保持一定航速前進，即進速係數變化小，而螺旋槳的轉速已很低，致使水流的實際沖角為零升力角，螺旋槳不產生推力。

(4)從效率η₀曲線可知，當J為某一數值時，效率出現最高位，但對不同螺距比的螺旋槳，效率的最高值大小是不同的。螺距比越大(在一定的範圍內)，則最高效率數值也越大。此時所對應的J值也大，即在一定的D、n之下，舟艇速度較快；或在一定航速下，D、n較小。換句話說，負荷輕的螺旋槳，其螺距比稍大一些，所對應的J值也大一些。

進速係數J的變化對螺旋槳性能的影響

進速係數J的變化對螺旋槳性能的影響：當進速係數J=0時，V_A=0，即螺旋槳只旋轉而不前進，推力和轉矩達到最大值；當轉速保持不變，隨著J的增加，攻角減小，推力與轉矩也減小；如J增大到某一值時，螺旋槳不遭受旋轉阻力，此時螺旋槳產生負推力。