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    船用螺旋槳推進器探討

    日期:2016-06-03

    摘要:船舶推進器螺旋槳研究

    一,船用推進器的發展歷程。 

    船舶推進器的種類很多,最古老的要算篙了,它可撐著船前進。后來又發明了槳和櫓,它們一直沿用至今。隨后是利用風帆作為推進工具,出現了多種形式的帆船。隨著機器在船上的應用,就出現了明輪推進器。19世紀初出現了螺旋槳推進器。為了證明螺旋槳的優越性, 英國海軍組織了一場有趣比賽:把動力相當的“響尾蛇號”螺旋槳輪船和“愛里克托號”明輪進行了競賽。兩艘船的船尾用粗纜繩系起來,讓它們各朝相反的方向駛去。“響尾蛇號”的螺旋槳飛快地旋轉,“愛里克托號”的明輪猛烈地向后撥水。先是互不相讓,但過了一會兒,“響尾蛇號”就把“愛里克托號”拖走了。這場比賽證明了螺旋槳的優越性。從此,螺旋槳輪船就取代了明輪。 

    二,螺旋槳的基本構造與在船舶中的應用基本知識。 

    螺旋槳俗稱車葉,由若干槳葉所組成。槳葉的數目通常為三葉、四葉或五葉,各葉片之間相隔的角度相等。螺旋槳通常裝在船的尾部,螺旋槳與艉軸的連接部分稱為轂,槳葉就固定在轂上。有船尾向船首看時,所看到的螺旋槳槳葉的一面稱為葉面(壓力面),另一面稱為葉背(吸力面)。槳葉的外端為葉梢,而與轂的連接處稱為葉根。螺旋槳旋轉時葉梢的圓形軌跡為梢圓,此圓稱為螺旋槳槳盤,直徑稱為螺旋槳直徑,其面積稱為盤面積。 

    螺旋槳正車旋轉時,有船尾向船首看所見到的旋轉方向為順時針方向的稱為右旋槳,反之為左旋槳。雙槳船的螺旋槳裝在船尾二側,正常旋轉時,若其上都向著船中線轉動的稱為內旋槳,反之為外旋槳。螺旋槳直徑的大小往往受到船舶吃水的限制。一般來說,螺旋槳直徑愈大轉速愈低,其效率愈高。螺旋槳與船的尾框要有良好的配合,避免葉尖露出水面而影響效率。螺旋槳船體間隙要適當,以避免引起嚴重的振動。 

    三,船用螺旋槳的工作原理。

    螺旋槳旋轉時,把水往后推。根據力的作用與反作用的原理,水給螺旋槳以反作用力,這就是推力,推船前進。螺旋槳的運動情況同螺釘的運動情況極為相似。把螺釘旋轉一圈,它就在螺帽中向前推進一段距離,這段距離稱為螺距。螺旋槳的槳葉葉面(壓力面)通常是螺旋面的一部分,就像螺釘的螺紋的一部分那樣,不過螺旋槳是在水中運動的,水取代的螺帽的地位。 

    四,船用螺旋槳的有關幾何參數。 

    槳葉數目(B):可以認為螺旋槳的拉力系數和功率系數與槳葉數目成正比。  

    直徑(D):影響螺旋槳性能重要參數之一。一般情況下,直徑增大拉力隨之增大, 效率隨之提高。所以在結構允許的情況下盡量選直徑較大的螺旋槳。 

    螺距:它是槳葉角的另一種表示方法。各種意義的螺矩與槳葉角的關系。 

    實度(σ):槳葉面積與螺旋槳旋轉面積(πR2)的比值。它的影響與槳葉數目的影響相 似。隨實度增加拉力系數和功率系數增大。  

    槳葉角(β):槳葉角隨半徑變化,其變化規律是影響槳工作性能最主要的因素。習慣 上以70%直徑處槳葉角值為該槳槳葉角的名稱值。

     

    五,船用螺旋槳的效率問題。 

        

    船舶主機產生的動力經過主軸傳遞到達艉部,要有傳遞的能量損失,所以有一個傳遞效率的問題,同時推進器本身也有一個效率問題。把這些損失綜合起來,就是個總效率問題,也就是說機器功率要比推船前進的有效功率大得多,可用下式表示:p1=p2/p3, 

    式中:

    p2——有效功率;       

    P3——機器功率; 

    P1——推進系數,它是各種效率相乘的綜合之稱;p1數值愈大,表示船的推進性能愈好。 

    船舶推進器是將主機發出的功率轉化為推船前進的推力裝置。從上面分析可見,為改善船舶的快速性,除應具備良好的船型以降低航行時的阻力外,還必須配以性能良好、效率較高的推進器,這樣才能收到較好的效果。為了增大效率,可以在螺旋槳的外面套上一個截面為機翼形狀的圓形套筒(稱為導管),導管的外徑一頭較大,另一頭較小,其最小內徑比螺旋槳的直徑稍大。導管的作用是造成一個有利于螺旋槳工作的流暢。這種就叫做導管螺旋槳。 

    水氣噴旋式螺旋槳是裝于船舶艦艇上的螺旋槳結構的改進。在螺旋槳主體上裝有3~9片槳葉,螺旋槳主體裝在主軸上,主軸是雙層空心軸,中心是通氣道,與槳葉背面的噴氣口相連通,包在中心通氣道外圍的是圓環形通水道,與噴水口相連通。優點是減小阻力,增加軸向推力,可以節約能耗,提高航速。這種螺旋槳很好的提高了效率。

     

    標簽: 螺旋槳(85) 船用螺旋槳加工(62)
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