船用螺旋槳的設(shè)計(jì)原理.doc

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1、船用螺旋槳的設(shè)計(jì)原理摘要：螺旋槳是造船行業(yè)必備的推進(jìn)部件，它的設(shè)計(jì)精度將直接影響船的推進(jìn)速度，它為船的前進(jìn)提供的推力。螺旋槳設(shè)計(jì)是整個(gè)船舶設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，它是保證船舶快速性的一個(gè)重要方面。一般螺旋槳設(shè)計(jì)是在初步完成了船舶線型設(shè)計(jì)，并通過估算或用船模試驗(yàn)的方法確定了船體有效功率之后進(jìn)行的。船在水面或水中的航行時(shí)遭受阻力，為了使船舶能保持一定的速度向前航行，必須供給船舶一定的推力，以克服其所承受的阻力。作用在船上的推力是依靠專門的裝置或機(jī)構(gòu)通過吸收主機(jī)發(fā)出的能量并把它轉(zhuǎn)換成推力而得，而這種專門吸收與轉(zhuǎn)換能量的裝置或轉(zhuǎn)換能量的裝

2、置或機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為推進(jìn)器。推進(jìn)器種類很多，例如風(fēng)帆，民輪，直葉推進(jìn)器，噴水推進(jìn)器及龍葉螺旋槳等，螺旋槳構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，使用方便，效率較高，是目前應(yīng)用最廣的推進(jìn)器。結(jié)構(gòu)組成螺旋槳俗稱車葉，通常由槳葉和漿轂組成。螺旋槳與尾軸連接部分叫漿轂，漿轂是一個(gè)錐形體。為了減小水的阻力，在漿轂后端加一整流罩，與漿轂形成一光順流線形體，稱為轂帽。螺旋槳在水中產(chǎn)生推力的部分叫槳葉，槳葉固定在漿轂上。普通螺旋槳常為3葉或4葉，2葉螺旋槳僅用于機(jī)帆船或小艇上，近年來有些船舶（如大噸位大功率的油船），為避免震動(dòng)而采用5葉或5葉以上的螺旋槳。?由船尾向前看時(shí)

3、所見到的螺旋槳槳葉的一面稱為葉面，另一面稱為葉背。槳葉與轂連接處稱為葉根，槳葉的外端稱為葉梢。螺旋槳正車旋轉(zhuǎn)時(shí)先入水的一邊稱為導(dǎo)邊，另一邊稱為隨邊。螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)葉梢的圓形軌跡稱為梢圓。梢圓的直徑稱為螺旋槳直徑，以D表示。梢圓的面積稱為螺旋槳的盤面積以Ao表示，可用下式表示它們之間的關(guān)系：?Ao=πD2/4。結(jié)構(gòu)計(jì)算要素1）螺旋槳直徑：首先考慮與尾型和吃水的關(guān)系，在繪制船體線型時(shí)，已基本決定了螺旋槳的軸線位置和可能的最大直徑。從尾型和吃水條件看，普通船舶的螺旋槳直徑大約在下列范圍：?jiǎn)螛狣=(0.7~0.8)Tw;雙槳D=(0.6~0

4、.7)Tw.式中Tw為船舶滿載時(shí)的船尾吃水。只要螺旋槳直徑未超過尾型和吃水條件的限制，就可以通過設(shè)計(jì)圖譜求得敞水效率最佳的螺旋槳直徑。但是由于船后伴流不均勻性的影響，敞水最佳直徑與船后最佳直徑略有差別。隨著伴流不均勻的程度，最佳直徑應(yīng)有不同程度的減?。?jiǎn)螛幍奈恢玫陌榱鞑痪鶆蛐暂^大，最佳直徑要減3~5%；雙槳所處的位置伴流比較均勻，最佳直徑約減少2~4%。2）盤面比：若螺旋槳的直徑、螺距、轉(zhuǎn)速和葉數(shù)均相等，則推力和轉(zhuǎn)距均隨盤面比的增加而增大。但盤面比大時(shí)，翼柵作用較甚，槳葉的摩擦阻力也較大，螺旋槳的效率就較低。盤面比太小時(shí)，因強(qiáng)

5、度需要，勢(shì)必增加槳葉厚度，這時(shí)槳葉單位面積所發(fā)出的推力較大，容易發(fā)生空泡，且會(huì)增加渦旋阻力，致使效率反而降低。所以在設(shè)計(jì)螺旋槳時(shí)，均選擇不發(fā)生空泡的最小盤面比。?3）槳葉輪廓形狀：槳葉的外形輪廓多螺旋槳的效率和空泡性都能有影響。但是通過我們現(xiàn)場(chǎng)反饋的意見表明，對(duì)一般接近橢圓形的槳葉，葉形的變化對(duì)螺旋槳效率影響不大。4）葉數(shù)：螺旋槳葉數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)船型、吃水、推進(jìn)性能、振動(dòng)和空泡多方面加以考慮。一般認(rèn)為若螺旋槳的直徑及展開面積相同，則葉數(shù)少者效率略高，葉數(shù)多者因葉片與葉片間產(chǎn)生的相互干擾作用較大，效率常略低。葉數(shù)多者對(duì)減小振動(dòng)有利，

6、葉數(shù)少者對(duì)避免空泡有利。?5）螺旋槳轉(zhuǎn)速：螺旋槳轉(zhuǎn)速低一些，則直徑可以較大，效率也會(huì)較高，但對(duì)主機(jī)來說，轉(zhuǎn)速高，則機(jī)器效率高，主機(jī)的重量和尺寸也可以減小，從這里可以看出螺旋槳轉(zhuǎn)速和主機(jī)轉(zhuǎn)速要求之間是相互對(duì)立而又互相聯(lián)結(jié)。因此就需要螺旋槳的轉(zhuǎn)速和主機(jī)的轉(zhuǎn)速之間要匹配好。但在進(jìn)行一般民用船舶的螺旋槳設(shè)計(jì)時(shí)，主機(jī)往往是從現(xiàn)已生產(chǎn)的一定功率的幾種船用主機(jī)中加以比較選取，更多的情況是先有主機(jī)再進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)。因此在設(shè)計(jì)螺旋槳時(shí)，螺旋槳的轉(zhuǎn)速常是給定的。??在功率相同的情況下，則但螺旋槳船的推進(jìn)效率高于雙螺旋槳，這時(shí)因?yàn)閱温菪龢挥诖部v中剖面

7、上，伴流較大，而且單槳的直徑較雙槳大，故其效率較高。