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    船用螺旋槳造型的基本參數

    日期:2016-08-11

    摘要:影響螺旋槳推進性能的因素很多,在對螺旋槳造型時,需要給定以下參數。

    螺旋槳直徑

    船用螺旋槳旋轉時,葉梢的軌跡形成一個圓,稱為梢圓。梢圓的直徑稱為螺旋槳直徑,用D表示;半徑用R表示。螺旋槳直徑在設計時就要給出,從船的尾型和池水條檢可以確定出螺旋槳直徑的大約范圍。然后根據船后伴流的影響,選擇最佳直徑。最佳直徑與轉速密切相關,轉速高則最佳直徑小。同時最佳直徑海域螺旋槳厚度有關。螺旋槳直徑是螺旋槳設計最重要的參數,因為很多其它參數都是根據螺旋槳直徑來計算的。

    螺距比

    螺旋槳的螺距是指螺旋面的螺距H,為了比較和研究不同的螺旋槳,往往采用無因次的相對尺度,即螺距比,就是螺距H與直徑D之比H/D。螺距比是表征螺旋槳槳幾何特性的一個重要因素,H/D愈大,槳葉對槳軸的傾斜度愈大。一般船用螺旋槳的螺距比在0.4~1.6之間。槳葉不同半徑處的螺旋線螺距相等者,稱為等螺距螺旋槳。不同半徑處的螺距不相等者稱為變螺距螺旋槳。變螺距螺旋槳通常以0.7R處或2R/3(R表示螺旋槳半徑)的螺距比代表螺旋槳螺距,記作H0.7R或H2R/3。

    盤面比

    螺旋槳梢圓的面積稱為盤面積,以A表示,顯然A=πD2/4,D是螺旋槳直徑。把將也不同半徑處切面伸直,并放在相應半徑的位置上,把其端點連接起來,就形成伸張輪廓。伸張輪廓所包含的面積稱為伸張面積。螺旋槳伸張面積等于各槳葉伸張面積之和,以As表示。As與盤面積A之比稱為盤面比αs,則αs=As/A=4As/πD2。

    盤面比表示槳葉面積在以D為直徑的圓面積里的充實程度。若螺旋槳的直徑、螺距、轉速和葉數均相等,則推力和轉矩均隨盤面比的增加而增大。盤面比太大時,制作比較困難。盤面比太小時,因強度需要,勢必增加槳葉厚度,這時槳葉單位面積發出的推力較大,容易發生空泡,且會增加渦旋阻力,致使效率反而降低。因此在設計螺旋槳時,一般均選擇不發生空泡的最小盤面比。

    葉數

    螺旋槳葉數在二至六之間。若直徑和盤面比相同,則葉數少時效率較高,葉數多時則翼柵作用較嚴重而使效率較低。二葉螺旋槳振動比較厲害。僅用于小艇或小船。普通船舶的螺旋槳常用的有三葉或四葉。選擇螺旋槳葉數時,要考慮船的用途以及螺旋槳的效率、振動和空泡現象等要素。

    槳葉后傾角

    運輸船舶螺旋槳的后傾角約在8~15°之間,B型螺旋槳的后傾角均為15°。采用后傾角的目的是為了適當增加螺旋槳的實際直徑和增大葉梢與船體表面間的間隙,從而提高效率、減小振動。但是由于后傾角的存在,當螺旋槳旋轉時,槳葉的離心力對葉跟產生附加彎矩,勢必加重槳葉負擔。對于轉速很高的螺旋槳,由于附加轉矩相當大,一般不采用后傾角。

    螺旋槳槳葉參數與性能的關系http://www.zslongye.com/news/Industry-News/50.html

    將葉切面的最大厚度分布

    槳葉的厚度主要是為了保證強度,而槳葉強度是保證船舶航行安全的極其重要因素之一。沿槳葉徑向某一切面的最大厚度等于0.2R和1.0R處的切面最大厚度之差乘以系數再加上葉梢最大厚度,即Tx=Sx(T0.2-T1.0)+T1.0,其中,Tx是某半徑處切面最大厚度;T1.0是葉梢切面最大厚度;T0.2是半徑為0.2R處的切面最大厚度;Sx是厚度系數。螺旋槳厚度的計算主要根據槳葉徑向受力情況,同時也考慮螺旋槳效率和空泡方面的性能。

    槳轂形狀和大小

    在設計螺旋槳槳葉輪廓時,需要一條基準線來度量槳葉尺寸。因葉面是由母線的運動軌跡構成的,故通常以葉跟處中點的母線作為基準線,或叫輻射參考線。輻射參考線與槳轂表面的交點至槳軸中心線的距離叫做槳轂半徑,其二倍即為轂徑,常以d表示。轂徑與螺旋槳直徑之比稱為轂徑比,以d/D表示。一般轂徑比為0.16~0.20,也有低至0.125的。它與槳軸承受的扭矩和槳轂材料有關。

    螺旋槳槳轂通常為1/10~1/15錐度的圓錐體或具有鼓形的回轉體,而且要與支軸架、轂帽和舵形成一流線整體,以減少水阻力。

    槳轂的長度要大于槳葉投影輪廓在軸線上投影的最大尺寸,為了保證與槳軸的鍵連接,鍵必須具有1.5倍槳軸直徑的長度,轂長應滿足鍵長的要求。

     

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