氣墊船是利用大功率鼓風(fēng)機(jī)將空氣壓入船底下,,再由船底周圍的柔性圍裙或剛性側(cè)壁等氣封裝置限制其逸出,,而使高壓空氣在船底和水面或地面間形成氣墊,讓船體全部或部分墊升,。 接著再利用噴氣,、噴水,、螺旋槳(空氣槳或水槳)等相關(guān)推進(jìn)器推動(dòng)船舶前進(jìn),。 因?yàn)闅鈮|的存在,從而大大減小了船體航行時(shí)的阻力,,所以能實(shí)現(xiàn)船舶的高速航行 船用螺旋槳推進(jìn)器工作原理,?船用螺旋槳工作原理可以從兩種不同的觀點(diǎn)來解釋,一種是動(dòng)量的變化,,另一種則是壓力的變化,。在動(dòng)量變化的觀點(diǎn)上,簡單地說,,就是螺旋槳通過加速通過的水,,造成水動(dòng)量增加,產(chǎn)生反作用力而推動(dòng)船舶,。由于動(dòng)量是質(zhì)量與速度的乘積,,因此不同的質(zhì)量配合上不同的速度變化,可以造成不同程度的動(dòng)量變化,。 另一方面,,由壓力變化的觀點(diǎn)可以更清楚地說明螺旋槳作動(dòng)的原理。螺旋槳是由一群翼面構(gòu)建而成,,因此它的作動(dòng)原理與機(jī)翼相似,。機(jī)翼是靠翼面的幾何變化與入流的攻角,,使流經(jīng)翼面上下的流體有不同的速度,且由伯努利定律可知速度的不同會(huì)造成翼面上下表面壓力的不同,,因而產(chǎn)生升力,。而構(gòu)成螺旋槳葉片的翼面,它的運(yùn)動(dòng)是由螺旋槳的前進(jìn)與旋轉(zhuǎn)所合成的,。若不考慮流體與表面間摩擦力的影響,,翼面的升力在前進(jìn)方向的分量就是螺旋槳的推力,而在旋轉(zhuǎn)方向的分量就是船舶主機(jī)須克服的轉(zhuǎn)矩力,。 以一片槳葉的截面為例:當(dāng)船艇靜止時(shí),,螺旋槳開始工作,把螺旋槳看成不動(dòng),,則水流以攻角α流向槳葉,,其速度為2πnr(n為轉(zhuǎn)速;r為該截面半徑),。根據(jù)水翼原理,,槳葉要受升力和阻力的作用,推動(dòng)螺旋槳前進(jìn),,即推動(dòng)船艇前進(jìn),。船艇運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生頂流和伴流。繼續(xù)把船艇看成不動(dòng),,則頂流以與艇速大小相等,,方向相反的流速向螺旋槳流來,而伴流則以與艇速方向相同,,流速為ur向螺旋槳流來,。通過速度合成,我們可以得到與螺旋槳成攻角α,,向槳葉流來的合水流,。則槳葉受到合水流升力dL和阻力dD的作用,將升力和阻力分解,,則得到平行和垂直艇首尾線的分力: dT=dL?cosβ-dD?sinβ dQ=dL?sinβ+dD?cosβ dT使船艇前進(jìn)稱為推 力,;dQ稱為橫向力,即槳葉的旋轉(zhuǎn)阻力,。 顯然,,攻角α和流入槳葉的水流合速度V合決定了T和Q的大小。通常螺旋槳轉(zhuǎn)速越高,,而航速越低,,即攻角α較大時(shí),T和Q也越大。 設(shè)艇速V不變,,如伴流流速增加(合速度減?。瑒t攻角增大,,推力和阻力也大,;如果螺旋槳轉(zhuǎn)速增加(合速度增加),則攻角增大,,推力和阻力也大,。當(dāng)船艇靜止不動(dòng)時(shí),螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),,水流攻角很大,,則推力和阻力可能達(dá)到很大的值。阻力過大,,對主機(jī)工作不利,。所以船艇在從靜止開始用車時(shí),不宜用高速,;同理,,船艇在前進(jìn)中換倒車時(shí)或從后退中換正車時(shí),都應(yīng)經(jīng)過停車階段,,讓艇速下降后再行轉(zhuǎn)換,,而不宜直接轉(zhuǎn)換。主要是防止出現(xiàn)大攻角,,產(chǎn)生巨大的旋轉(zhuǎn)阻力,,造成主機(jī)超負(fù)荷。 |
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