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船用螺旋桨造型的基本参数

日期:2015-08-11

摘要:影响螺旋桨推进性能的因素很多,在对螺旋桨造型时,需要给定以下参数。

螺旋桨直径

船用螺旋桨旋转时,叶梢的轨迹形成一个圆,称为梢圆。梢圆的直径称为螺旋桨直径,用D表示;半径用R表示。螺旋桨直径在设计时就要给出,从船的尾型和池水条检可以确定出螺旋桨直径的大约范围。然后根据船后伴流的影响,选择最佳直径。最佳直径与转速密切相关,转速高则最佳直径小。同时最佳直径海域螺旋桨厚度有关。螺旋桨直径是螺旋桨设计最重要的参数,因为很多其它参数都是根据螺旋桨直径来计算的。

螺距比

小草免费高清在线视频螺旋桨的螺距是指螺旋面的螺距H,为了比较和研究不同的螺旋桨,往往采用无因次的相对尺度,即螺距比,就是螺距H与直径D之比H/D。螺距比是表征螺旋桨桨几何特性的一个重要因素,H/D愈大,桨叶对桨轴的倾斜度愈大。一般船用螺旋桨的螺距比在0.4~1.6之间。桨叶不同半径处的螺旋线螺距相等者,称为等螺距螺旋桨。不同半径处的螺距不相等者称为变螺距螺旋桨。变螺距螺旋桨通常以0.7R处或2R/3(R表示螺旋桨半径)的螺距比代表螺旋桨螺距,记作H0.7R或H2R/3。

盘面比

螺旋桨梢圆的面积称为盘面积,以A表示,显然A=πD2/4,D是螺旋桨直径。把将也不同半径处切面伸直,并放在相应半径的位置上,把其端点连接起来,就形成伸张轮廓。伸张轮廓所包含的面积称为伸张面积。螺旋桨伸张面积等于各桨叶伸张面积之和,以As表示。As与盘面积A之比称为盘面比αs,则αs=As/A=4As/πD2。

小草免费高清在线视频盘面比表示桨叶面积在以D为直径的圆面积里的充实程度。若螺旋桨的直径、螺距、转速和叶数均相等,则推力和转矩均随盘面比的增加而增大。盘面比太大时,制作比较困难。盘面比太小时,因强度需要,势必增加桨叶厚度,这时桨叶单位面积发出的推力较大,容易发生空泡,且会增加涡旋阻力,致使效率反而降低。因此在设计螺旋桨时,一般均选择不发生空泡的最小盘面比。

叶数

螺旋桨叶数在二至六之间。若直径和盘面比相同,则叶数少时效率较高,叶数多时则翼栅作用较严重而使效率较低。二叶螺旋桨振动比较厉害。仅用于小艇或小船。普通船舶的螺旋桨常用的有三叶或四叶。选择螺旋桨叶数时,要考虑船的用途以及螺旋桨的效率、振动和空泡现象等要素。

桨叶后倾角

运输船舶螺旋桨的后倾角约在8~15°之间,B型螺旋桨的后倾角均为15°。采用后倾角的目的是为了适当增加螺旋桨的实际直径和增大叶梢与船体表面间的间隙,从而提高效率、减小振动。但是由于后倾角的存在,当螺旋桨旋转时,桨叶的离心力对叶跟产生附加弯矩,势必加重桨叶负担。对于转速很高的螺旋桨,由于附加转矩相当大,一般不采用后倾角。

螺旋桨桨叶参数与性能的关系http://www.zslongye.com/news/Industry-News/50.html

将叶切面的最大厚度分布

桨叶的厚度主要是为了保证强度,而桨叶强度是保证船舶航行安全的极其重要因素之一。沿桨叶径向某一切面的最大厚度等于0.2R和1.0R处的切面最大厚度之差乘以系数再加上叶梢最大厚度,即Tx=Sx(T0.2-T1.0)+T1.0,其中,Tx是某半径处切面最大厚度;T1.0是叶梢切面最大厚度;T0.2是半径为0.2R处的切面最大厚度;Sx是厚度系数。螺旋桨厚度的计算主要根据桨叶径向受力情况,同时也考虑螺旋桨效率和空泡方面的性能。

桨毂形状和大小

在设计螺旋桨桨叶轮廓时,需要一条基准线来度量桨叶尺寸。因叶面是由母线的运动轨迹构成的,故通常以叶跟处中点的母线作为基准线,或叫辐射参考线。辐射参考线与桨毂表面的交点至桨轴中心线的距离叫做桨毂半径,其二倍即为毂径,常以d表示。毂径与螺旋桨直径之比称为毂径比,以d/D表示。一般毂径比为0.16~0.20,也有低至0.125的。它与桨轴承受的扭矩和桨毂材料有关。

螺旋桨桨毂通常为1/10~1/15锥度的圆锥体或具有鼓形的回转体,而且要与支轴架、毂帽和舵形成一流线整体,以减少水阻力。

小草免费高清在线视频桨毂的长度要大于桨叶投影轮廓在轴线上投影的最大尺寸,为了保证与桨轴的键连接,键必须具有1.5倍桨轴直径的长度,毂长应满足键长的要求。