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1.3 侧推装置基本理论与特性研究

1.3.1侧推装置的用途

低速航行又要保持良好操纵性、受风面积大又不用拖轮就能方便靠离码头的船舶，一般都要安装侧推器，如需要通过狭窄航道及进出拥挤港口的大型船舶以及低速的海上运输补给船、调查船、考察船、电缆敷设船、领航船等。

1.3.2侧推器的构造及工作原理

槽式侧推器应用较多，它在船首或船尾开设一个与船舶中纵剖面相互垂直的槽道，螺旋桨安装在槽道里，利用螺旋桨的喷流对船体产生的横向力，对船舶进行控制，具体如图1-2所示。

图1-2侧推器的构成示意图

侧推器的螺距短，使用电机带动，操作灵活，可以在驾驶台直接操纵。利用不同档位的手柄控制侧推的方向。有些船舶为了加强自身在低速情况下的操纵性，除了在船首装有首侧推器以外，还在船尾安装了尾侧推器，尾侧推器的构造和首侧推器完全相同，如图1-3所示。

图1-3船舶侧推器的布置示意图

螺旋桨旋转时产生横向推力，对船产生侧推力矩。运用动量理论分析可知：单位时间的流量越大，侧推力和侧推力矩也越大；单位时间的流量越小，侧推力和侧推力矩也越小。

1.3.3侧推器水动力特性

侧推器的流动力学模型如图1-4所示。假设船侧与中纵剖面平行、槽道与中纵剖面相互垂直。侧推器在假想界面的封闭流管内产生喷流，假想界面的一部分有个圆形截面。假定水为理想流体，喷流内部的流速为一定值，水流压力在螺旋桨叶面上均匀分布。

图1-4理想侧推器水动力特性图

侧推器产生的作用与周围水流的情况有关，所以通过研究侧推器形成的流动图来获得侧推器的水动力特性。侧推器在理想流体中运转时，在半球形的控制面ADBC处，入流垂直地通过控制面流向转子，类似于处在进口处的三维水动力汇Q。这样，可以用动量定理来求轴向动量和喷流流速。

1.4本文主要研究内容及研究步骤

按照设计任务书的要求，调研收集相关资料，了解有关静音式侧向推进器的相关知识。再运用ANSYS建模，对侧推器运转时的振动进行模拟运算，计算出侧推器运转时的主要振动方式。随后运用LMS建模，对侧推器运转时的噪音进行模拟运算，计算出侧推器运转时的主要噪音来源。在原有模型基础上加入改进措施后，再运用Ansys及LMS进行模拟运算，验证所添加的减振降噪技术的工作效果。最后通过实验进行验证，得到准确的结论。