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船用螺旋槳如何設(shè)計(船用螺旋槳原理與結(jié)構(gòu))
來源:cdfbk.cn 時間:2022-12-16 22:10 點(diǎn)擊:221 編輯:admin

1. 船用螺旋槳原理與結(jié)構(gòu)

螺旋槳規(guī)格,一般由4位數(shù)字表示,,前兩位數(shù)表示直徑,,后兩位表示螺距

2. 船用螺旋槳工作原理

原理CPP 就是通過調(diào)節(jié)螺旋槳的螺距角來改變主機(jī)輸出到槳負(fù)荷的裝 置,直接點(diǎn) CPP 就是主機(jī)負(fù)荷控制器. 以 MAN B&W 8L48 機(jī)為例,它的額定轉(zhuǎn)速為 500rpm.怠速 300rpm. 正常航行時轉(zhuǎn)速在這點(diǎn)個范圍內(nèi)可調(diào).但目前考慮到大部分遠(yuǎn)洋 船舶均配置軸帶發(fā)電機(jī),軸發(fā)由于并網(wǎng)的頻率固定,因此主機(jī)在 大部分航行時間里均以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行.

CPP 的控制目的就是使主 機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時輸出的功率最大.這種模式也稱做恒速模式. MAN B&W 8L48 在 500 轉(zhuǎn)時允許的最大負(fù)荷對應(yīng)到燃油齒條上一 般是 63mm.當(dāng)然由于目前多數(shù) MAN 的機(jī)器均采用 723 電子調(diào)速器, 其燃油齒條信號從電子調(diào)速器直接給出,而不再在機(jī)械齒條上裝 一個齒條刻度反饋裝置.

 CPP 是如何知道主機(jī)的實際負(fù)荷的呢?就是從上面所說的油齒條 信號里獲取主機(jī)負(fù)荷信息的. 那么 CPP 的調(diào)節(jié)就變的簡單了,只要使燃油齒條始終保持在 63mm 即達(dá)到控制目的.一般在 CPP 里已經(jīng)把額定轉(zhuǎn)速時候允許的最大 燃油齒條刻度預(yù)設(shè)在系統(tǒng)里了,也就是 63mm 已經(jīng)預(yù)設(shè)置在系統(tǒng) 里,然后將主機(jī)來的實際燃油信號與之比較,小了則增大螺距,直 到負(fù)荷達(dá)增大到預(yù)設(shè)值.提大了則減少螺距,直到負(fù)荷減少到預(yù) 設(shè)值. ;. . ;. CPP 就是這么工作的,就是這么簡單.

3. 船舶螺旋槳的工作原理

直升機(jī)螺旋槳工作原理如下:

(1)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時,槳葉不斷把大量空氣(推進(jìn)介質(zhì))向后推去,,在槳葉上產(chǎn)生一向前的力,,即推進(jìn)力。槳葉上的氣動力在前進(jìn)方向的分力構(gòu)成拉力,。在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的分量形成阻止螺旋槳旋轉(zhuǎn)的力矩,,由發(fā)動機(jī)的力矩來平衡,槳葉剖面弦(相當(dāng)于翼弦)與旋轉(zhuǎn)平面夾角稱槳葉安裝角,。

(2)螺旋槳旋轉(zhuǎn)一圈,,以槳葉安裝角為導(dǎo)引向前推進(jìn)的距離稱為槳距。為了使槳葉每個剖面與相對氣流都保持在有利的迎角范圍內(nèi),,各剖面的安裝角也隨著與轉(zhuǎn)軸的距離增大而減小,。這就是每個槳葉都有扭轉(zhuǎn)的原因。

(3)螺旋槳效率以螺旋槳的輸出功率與輸入功率之比表示,。隨著前進(jìn)速度的增加,,螺旋槳效率不斷增大,速度在200~700公里/時范圍內(nèi)效率較高,飛行速度再增大,,由于壓縮效應(yīng)槳尖出現(xiàn)波阻,,效率急劇下降。

螺旋槳在飛行中的最高效率可達(dá)85%~90%,。螺旋槳的直徑比噴氣發(fā)動機(jī)的大得多,,作為推進(jìn)介質(zhì)的空氣流量較大,在發(fā)動機(jī)功率相同時,,螺旋槳后面的空氣速度低,產(chǎn)生的推力較大,,這對起飛(需要大推力)非常有利。

4. 船螺旋槳作用

一,、飛行原理不同

渦槳飛機(jī)使用的是渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī),,這種發(fā)動機(jī)主要是靠螺旋槳提供拉力,、噴氣反作用提供推力,本質(zhì)上來說,,它是一種噴氣式發(fā)動機(jī),。但是實際上,它是以螺旋槳推力為主,、噴氣推力為輔的混合型發(fā)動機(jī),。渦槳飛機(jī)能夠起飛是這兩種推力共同作用的結(jié)果。

螺旋槳飛機(jī)使用的是活塞式發(fā)動機(jī),,這種發(fā)動機(jī)與汽車內(nèi)燃機(jī)額工作原理一致,,主要分為吸氣、壓縮,、膨脹和排氣4個過程,,在發(fā)動機(jī)動作的同時帶動活塞曲柄轉(zhuǎn)動,從而帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn),。螺旋槳飛機(jī)能夠起飛,,只靠螺旋槳轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的的升力。

二,、使用燃料不同

渦槳飛機(jī)使用的事航空煤油,,而且其要求非常嚴(yán)格,幾乎不能使用其他種類的燃料,。螺旋槳飛機(jī)主要使用的是汽油,,也可以使用柴油,其對燃料的要求沒有渦槳飛機(jī)那么嚴(yán)格,。

三,、使用的發(fā)動機(jī)及排氣通道的外觀布置不同

渦槳飛機(jī)使用的渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)一般較長,其排氣孔一般向后布置,。螺旋槳飛機(jī)的發(fā)動機(jī)比較短小,,其排氣孔的位置無特殊要求,因此我們可以看到螺旋槳飛機(jī)的排氣孔是任意布置的,。

5. 船用螺旋槳原理與結(jié)構(gòu)圖解

船用螺旋槳工作原理可以從兩種不同的觀點(diǎn)來解釋,,一種是動量的變化,另一種則是壓力的變化,。在動量變化的觀點(diǎn)上,,簡單地說,,就是螺旋槳通過加速通過的水,,造成水動量增加,產(chǎn)生反作用力而推動船舶,。由于動量是質(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的原理,。螺旋槳是由一群翼面構(gòu)建而成,因此它的作動原理與機(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,,螺旋槳開始工作,把螺旋槳看成不動,,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,推動螺旋槳前進(jìn),,即推動船艇前進(jìn),。船艇運(yùn)動會產(chǎn)生頂流和伴流。繼續(xù)把船艇看成不動,,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,,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)船艇靜止不動時,螺旋槳轉(zhuǎn)動時,,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,不宜用高速,;同理,,船艇在前進(jìn)中換倒車時或從后退中換正車時,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。

6. 船用螺旋槳原理與結(jié)構(gòu)圖

螺旋槳排出的氣體使得螺旋槳獲得反作用力,。你把螺旋槳槳盤(或者旋翼,、涵道)看成一個通道,通道排出空氣的時候會受到空氣的反作用力,,即推力,。

螺旋槳推進(jìn)時,由于槳葉材料的對槳尖載荷的限制,,槳尖速度一般限制在當(dāng)?shù)匾羲僖韵隆?/p>

螺旋槳的幾何因素:翼型剖面,、展長、扭轉(zhuǎn)角、槳距,。。,。

螺旋槳的翼型剖面和展長在很大程度上決定了螺旋槳的推力,,產(chǎn)生推力對應(yīng)所需的扭轉(zhuǎn)力矩(來自發(fā)動機(jī))。對于螺旋槳背風(fēng)面被排出的流動結(jié)構(gòu)(下洗氣流-直升機(jī),,滑流-螺旋槳推進(jìn)器),,可以看作是每一小段螺旋槳翼型前飛所產(chǎn)生下洗氣流的綜合效果。

7. 船螺旋槳的原理

1)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時,,槳葉不斷把大量空氣(推進(jìn)介質(zhì))向后推去,,在槳葉上產(chǎn)生一向前的力,即推進(jìn)力,。槳葉上的氣動力在前進(jìn)方向的分力構(gòu)成拉力,。在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的分量形成阻止螺旋槳旋轉(zhuǎn)的力矩,由發(fā)動機(jī)的力矩來平衡,,槳葉剖面弦(相當(dāng)于翼弦)與旋轉(zhuǎn)平面夾角稱槳葉安裝角,。

相當(dāng)于翼弦)與旋轉(zhuǎn)平面夾角稱槳葉安裝角。

(2)螺旋槳旋轉(zhuǎn)一圈,,以槳葉安裝角為導(dǎo)引向前推進(jìn)的距離稱為槳距,。為了使槳葉每個剖面與相對氣流都保持在有利的迎角范圍內(nèi),各剖面的安裝角也隨著與轉(zhuǎn)軸的距離增大而減小,。這就是每個槳葉都有扭轉(zhuǎn)的原因,。

(3)螺旋槳效率以螺旋槳的輸出功率與輸入功率之比表示。隨著前進(jìn)速度的增加,,螺旋槳效率不斷增大,,速度在200~700公里/時范圍內(nèi)效率較高,飛行速度再增大,由于壓縮效應(yīng)槳尖出現(xiàn)波阻,,效率急劇下降,。

8. 船舶螺旋槳理論與應(yīng)用

螺旋槳由兩個或者多個槳葉以及一個中軸組成,槳葉安裝在中軸上,。飛機(jī)螺旋槳的每一個槳葉基本上是一個旋轉(zhuǎn)翼,。由于他們的結(jié)構(gòu),螺旋槳葉類似機(jī)翼產(chǎn)生拉動或者推動飛機(jī)的力,。 旋轉(zhuǎn)螺旋槳葉的動力來自引擎,。引擎使得螺旋槳葉在空氣中高速轉(zhuǎn)動,螺旋槳把引擎的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換成前向推力,。

        空氣中飛機(jī)的移動產(chǎn)生和它的運(yùn)動方向相反的阻力,。所以,飛機(jī)要飛行的話,就必須由力作用于飛機(jī)且等于阻力,,而方向向前,。這個力稱為推力。

        典型螺旋槳葉,。槳葉的橫界面可以和機(jī)翼的橫截面對比,。一種槳葉的表面是拱形的或者彎曲的,類似于飛機(jī)機(jī)翼的上表面,,而其他表面類似機(jī)翼的下表面是平的,。弦線是一條劃過前緣到后緣的假想線。類似機(jī)翼,,前緣是槳葉的厚的一側(cè),,當(dāng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時前緣面對氣流。

        槳葉角一般用度來度量單位,,是槳葉弦線和旋轉(zhuǎn)平面的夾角,,在沿槳葉特定長度的的特定點(diǎn)測量。因為大多數(shù)螺旋槳有一個平的槳葉面,,弦線通常從螺旋槳槳葉面開始劃,。螺旋角和槳葉角不同,但是螺旋角很大程度上由槳葉角確定,,這兩個術(shù)語長交替使用,。一個角的變大或者減小也讓另一個隨之增加或者減小。

當(dāng)為新飛機(jī)選定固定節(jié)距螺旋槳時,,制造商通常會選擇一個螺旋距使得能夠有效的工作在預(yù)期的巡航速度,。然而,不幸運(yùn)的是,,每一個固定距螺旋槳必須妥協(xié),,因為他只能在給定的空速和轉(zhuǎn)速組合才高效。飛行時,,飛行員是沒這個能力去改變這個組合的,。

        當(dāng)飛機(jī)在地面靜止而引擎工作時,或者在起飛的開始階段緩慢的移動時,,螺旋槳效率是很低的,,因為螺旋槳受阻止不能全速前進(jìn)以達(dá)到它的最大效率。這時,,每一個螺旋槳葉以一定的迎角在空氣中旋轉(zhuǎn),,相對于旋轉(zhuǎn)它所需要的功率大小來說產(chǎn)生的推力較少。