船身效率

船之有效馬力P_E與螺旋槳推力功率P_T之比值稱為船身效率（hull efficiency）。船身效率是船舶推進效率的一部分，提高船身效率可提高船舶推進效率。通常船身效率η_H=(1-t)/(1-W)，其中，t為推力減額，W為伴流分數。

基本介紹

• 中文名：船身效率
• 外文名：hull efficiency
• 定義：船舶有效功率與螺槳推力功率之比
• 數學表達：Pe/Pt
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶術語

定義

船身效率（hull efficiency）是指船舶有效功率 和螺旋槳推力功率 之比。

用泰勒符號表示為

用傅汝德符號表示為

式中， 為總阻力； 為船速； 為螺旋槳推力； 為進速； 為推力減額， 和 分別為泰勒和傅汝德伴流分數。

伴流

船在水中以速度Vs航行時，船體周圍伴隨著一股水流跟船一起運動，這股水流稱為伴流。伴流運動的速度以u表示，則螺旋槳盤處的水流速度比船速Vs要小，成為螺旋槳的進速，以Va表示，則有：Va=Vs-u。
伴流分數ω=u/Vs=1-Va/Vs，已知半流分數，則螺旋槳進速為Va=Vs(1-ω)。

推力減額

由於螺旋槳的吸水作用，使螺旋槳槳盤前面的水流速度加快，壓力降低，造成船尾處壓阻力和摩擦阻力增加，這部分的阻力增加稱為阻力增額或推力減額。若螺旋槳發出的推力為T，則其中的一部分用於克服船的阻力R（不帶螺旋槳時），另一部分用於克服阻力增額ΔR（或稱推力減額ΔT），因此，T=R+ΔR。實際上用推力減額分數來表示推力減額的大小，即t=ΔT/T=(T-R)/T=1-R/T。

影響

能說明單槳潛艇高推進係數的最大單個因素是船身效率。船身效率的不同是這一事實的反映，即配置在迴轉體軸線後的單推進器對收回推進器前面的艇體在水中運動時轉到界層中的部分能量來就是一個理想的位置。雖然“魟魚號”和“鯀魚號”在垂直面內對稱地配置雙推進器在這一方面要比“鵜鳥號”非對稱地配置推進器要好一些，但雙推進器配疆在潛艇兩側的這一位置就不能像單推進器那樣收回同樣多的能量。

在水面船舶模型試驗的歷史上有許多例子，由於船身效率大而獲致非常高的推進係數。但是船身效率大幾乎無例外的是阻力大的結果，因此對於這些特定的船舶，其總的功率消耗仍是不利的。可是在迴轉體潛體軸線後面配置推進器卻例外地獲致推進係數大而阻力低。

圖1

這一有趣現象業已進一步地被探封。很清楚，如果軸向配置的推進器能收回其前面的艇體損耗的能量，則推進器直徑與艇體直徑之比必將是影響船身效率的一重要參數。這樣的情況如圖1所示，該圖是以單個潛艇模型推進試驗數據(自然地包括了所有附屬體的影響)和比維雷奇氐(Beveridge)所發表的一迴轉體裸艇體模型配以不同直徑的推進器的一系列推進試驗為根據。可以看到對一固定直徑的艇體來稅，推進器直徑增大到超過某一點時將使船身效率減小。由於推進器直徑的增加同時會增大推進器效率。因而有可能存在產生一最佳推進係數的推進器直徑值和每分鐘轉數值的粗合。

圖1指出潛艇通常安裝附屬體後比之裸艇體條件下的船身效率有所提高。很可能這一提高在很大程度上是由於直接配置在推進器前面的艉操縱面所致，按照圖1可見伴流速度()增大時，推力減額()相應增大得很小。這樣就使原來為了完全與推進無關的理由而在所有潛艇上安裝的艉操縱面對推進起了重要的兩重性作用。一方面它在被拖帶情況下增大阻力；另一方面在自航條件下卻又提高推進係數。根據圖1和圖2的計算表明，很意想不到，對於所提到的三艘潛艇而言，後者的有利影響抵消了前者的不利影響而尚有餘；亦即根據模型弒驗秸果，“大青花魚一I”、“白魚號”和“飛魚號”潛艇的艉操縱面似乎對其功率損耗增加甚小或無所增加，甚至還可以稍微減小一點需要的總功率。這是一種極有益的可能性，而且能夠簡單地用這些潛艇模型移去艉操縱面後進行航行推進試驗得到證明。

圖2

當然，上述論斷是否能正確地用於實船是值得懷疑的。船模的界層厚度相對地比實船要大得多，這不但傾向於更有利的相互影響，而且也傾向於減小船模的附屬體阻力。此外，在船模自航試驗中正常使用的修正船模和實船摩擦阻力差別的方法也損害著上述論斷的結構。儘管如此。