《船舶推进学》复习思考题 第二章螺旋桨的几何特性 1.按照系列图谱资料，至少要确定哪些几何参数就可以确定螺旋桨的形状？ 答：螺旋桨的叶数、盘面比、直径。 2.等螺距螺旋桨在不同的半径处的螺旋角是否相等？随着半径的增加，螺距角是增加还是减少？ 答：不相等，由tanθ=P/2πr知等螺距螺旋桨的螺距角在r增加时减少。 3.等螺距螺旋桨和变螺距螺旋桨的螺旋面是怎样形成的？ 答：母线与轴线成固定角度，并使母线以等角速度绕轴线旋转的同时以等线速度沿轴线向上移动，则母线在空间所绘的曲面即为等螺距螺旋面。 母线与轴线成固定角度，并使母线以等角速度绕轴线旋转的同时以随半径递增线速度沿轴线向上移动，则母线在空间所绘的曲面即为变螺距螺旋面。 4.为什么桨叶一般具有侧斜和纵斜？ 答：不对称桨叶的叶梢与参考线间的距离Xs称为侧斜，相应之角度θs为侧斜角。若螺旋桨叶面是斜螺旋面，则参考线与轴线的垂线成某一夹角ε，称为纵斜角。合理选择桨叶的侧斜可明显减缓螺旋桨诱导的船体振动。有纵斜的目的在于增大桨叶与尾框架或船体间的间隙，以减小螺旋桨诱导的船体振动，但纵斜不宜过大（一般ε<15o）,否则螺旋桨在操作时因离心力而增加叶根处的弯曲应力，对桨叶强渡不利。 5.桨叶上辐射参考线OU的含义是什么？ 答：为了正确表达正视图和侧视图之间的关系，取叶面中间的一根母线作为作图的参考线，称为桨叶参考线或叶面参考线。 第三章螺旋桨基础理论及水动力特性 1．理想推进器作为发生推力的工具来说，其理想效率为什么不可能等于1？ 答：推进器必须给水流以向后的诱导速度才能获得推力，ηi A= V A/( V A + 1/2u a)可知，理想推进器的效率总是小于1. 2.试用理想推进器理论说明下列问题: (1)为什么内河船常采用双桨而较少采用单桨？ 答：内河由于吃水受限，船桨的直径不能很大，常采用双桨来提高整体推力，公式R=Zp·Ti.，Zp为桨叶数，Ti.为一个桨的推力。 （2）当船舶吃水受限时，为什么常采用隧道型艉？ 答：ηiA=2/(1+ 2 A oV ι ρ σT T= 1/2A ，Ao=1/4πD 2,对于船舶吃水受限，由于V A一定，船 舶阻力一定，常采用隧道艉以增加直径，从而提高船舶推进效率。 （3）拖轮拖带时其螺旋桨的效率为什么较自航船的低？ 答：对于拖船来说，其拖带时所需要的有效推力，必须克服拖船本身的阻力和拖船拖带时拖钩上的拉力，比 直航时的大，由ηiA=2/(1+ ),2 A oV ι ρ σT T= 1/2A 知，推进效率比直航时低。 （4）在一般船上为什么不采用空气螺旋桨的推进方式？ 答：由ηiA=2/(1+ ),2 A oV ι ρ σT T= 1/2A 知，空气密度远小于水的密度，所以推力小的多。 （5）导管螺旋桨为什么可以提高效率？ 答：采用导管桨可以限制尾流截面A1的收缩，提高A1就可以提高效率ηiA，公式ηiA
机翼升力计算公式 升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N） 机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。 在标识的1位置是抖振点，2位置是自动上仰点， 3位置是反横操纵和方向发散点，4位置是失速点。对称机翼在0角时升力系数=0（由图）非对称一在机身水平时升力系数大于0，因此机身水平时也有升力 滑翔比与升阻比 升阻比是飞机飞行速度不同的情况下升力与阻力的比值，跟飞行速度成曲线关系，一般升阻比最大的一点对应的速度就是飞机的有利速度和有利迎角。滑翔比是飞机下降单位距离所飞行的距离，滑翔比越大，飞机在离地面相同高度飞的距离越远，这是飞机固有的特性，一般不发生变化。 如果有两台飞行器，有着完全相同的气动外形，一台大量采用不锈钢材料的，另一台大量采用碳纤维材料，那么碳纤维材料的滑翔比肯定优于不锈钢材料的。这个在SU-27和歼11-B 身上就能体现出来，歼11-B应该拥有更大的滑翔比。 螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算）
你的飞行器完成了，需要的拉力与发动机都计算好了，但螺旋桨需要多大规格呢？下面我们就列一个估算公式解决这个问题 螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速2（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.25）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速2（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.00025）=拉力（克） 前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。1000米以下基本可以取1。 例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得： 100×50×10×502×1×0.00025=31.25公斤。 如果转速达到6000转/分，那么拉力等于： 100×50×10×1002×1×0.00025=125公斤 展弦比： 展弦比即机翼翼展和平均几何弦之比，常用以下公式表示： λ=l/b=l^2/S 这里l为机翼展长，b为几何弦长，S为机翼面积。因此它也可以表述成 翼展（机翼的长度）的平方除以机翼面积，如圆形机翼就是直径的平方除以圆面积，用以表现机翼相对的展张程度。 从空气动力学基础理论来说！展弦比越大，诱导阻力会越小，升阻比会提高。 但同时，较大的展弦比会降低飞机的机动能力，因为较大的展弦比会使诱导阻力减小，但同时使翼面切向阻力加大。飞机维持平飞时稳定性极好，但一旦需要机动，则翼载和阻力都很大。加速性和超音速性能都很差。 相反，随着后掠角的加大，展弦比会呈现一次函数线性衰减，此时诱导阻力增加，升阻比降低，但飞机在超音速飞行时的性能明显改善，机动性也提高。 所以，对于要求长航程，稳定飞行的飞机而言，需要大展弦比设计。而战斗机多采用小展弦比设计。例如：B-52轰炸机展弦比为6.5，U-2侦察机展弦比10.6，全球鹰无人机展弦比更是高达25；而小航程、高机动性飞机，如歼-8展弦比为2，Su-27展弦比为3.5，F-117展弦比为1.65。 低速飞机设计的关键一是加大升力面积二是减轻重量，通过降低翼载荷实现低速。加大翼展可获得大升力面积但从结构强度考虑将大大增加重量，而仅仅通过加大翼弦获得大升力面积
342 第八章 螺旋桨的强度校核 为了船舶的安全航行，必须保证螺旋桨具有足够的强度，使其在正常航行状态下不致破损或断裂。为此，在设计螺旋桨时必须进行强度计算和确定桨叶的厚度分布。螺旋桨工作时作用在桨叶上的流体动力有轴向的推力及与转向相反的阻力，两者都使桨叶产生弯曲和扭转。螺旋桨在旋转时桨叶本身的质量产生径向的离心力，使桨叶受到拉伸，若桨叶具有侧斜或纵斜，则离心力还要使桨叶产生弯曲。此外，桨叶上也可能受到意外的突然负荷，例如：碰击冰块或其他飘浮物体等。同时螺旋桨处于不均匀的尾流场中工作，使桨叶受力产生周期性变化，故较难精确地算出作用在桨叶上的外力。 在计算桨叶的强度时，我们可以把桨叶看作是扭曲的、变截面的悬臂梁，而且其横截面是非对称的，故计算较为复杂，即使能正确地求得桨叶上的作用力，要精确地进行强度计算也是很困难的。目前，对于动态负荷(即计及伴流不均匀性影响)下螺旋桨的强度计算方法虽然有所发展，但计算繁复，付之实用还为时尚早。故在螺旋桨设计的实践中，一般都用理论和实验相结合的近似方法来进行螺旋桨的强度计算。 计算螺旋桨强度的近似方法很多，中国船级社于2001年颁发的《钢质海船入级与建造规范》（以下简称《规范》）中对螺旋桨的强度也有了规定，因为比较偏于安全，用近似方法计算的厚度未必一定能满足规范的要求，因此对“入级”海船应采用规范规定的方法计算。本章中主要介绍我国2001年《规范》的规定，由此确定桨叶厚度。为了使读者了解桨叶上的受力情况，对于分析计算方法也作必要的介绍。 § 8-1 《规范》校核法 一、螺旋桨桨叶厚度的确定 为了保证螺旋桨的安全，中国船级社2001年《钢质海船入级与建造规范》第三分册第三篇第十一章中，对螺旋桨的强度要求作了明确具体的规定。 螺旋桨桨叶厚度t (固定螺距螺旋桨为0.25R 和0.6R 切面处，可调螺距螺旋桨为0.35R 和0.6R 切面处)不得小于按下式计算所得之值： X K Y t -= (mm ) (8-1) 式中 Y —— 功率系数，按(8-2)式求得；
直升机螺旋桨升力计算公式 直升机螺旋桨升力计算公式 一般直升机的旋翼系统是由主旋翼.尾旋翼和稳定陀螺仪组成，如国产直－8，直－9。也有共轴反旋直升机，主旋翼是上下两层反转螺旋桨，无尾翼，如俄罗斯的卡－28。 1.现在的直升机螺旋桨（叫旋翼）的桨叶是由碳纤维和玻璃钢纤维与复合材料制造而成。 有一定的弹性，不转时，桨叶略有下垂弯曲。当螺旋桨旋转时，由于离心力的原理，桨叶会被拉直。打个比方，我们看杂技“水流星”吧，两只水碗栓在一根绳子两端，放着不动时，绳子是支持不了水碗的，当旋转起来后，我们看到水碗和绳子象直线一样， 空中飞舞。 2.直升机的主螺旋桨是怎么支撑飞机的重量？这个问题就是直升机的飞行原理：（以一般直升机为例）直升机能在空中进行各种姿态的飞行，都是由主旋翼（你讲的螺旋桨） 旋转产生的升力并操纵其大小和方向来实现的。升力大于重量时，就上升，反之，就下降。 平衡时，就悬停在空中。直升机的升力大小，不但决定于旋翼的转速， 而且决定于旋翼的安装角（又称桨叶角）。升力随着转速.桨叶角的增大而增大； 随着转速.桨叶角的减小而减小。直升机在飞行时，桨叶在转每一圈的过程中， 桨叶角都是不同的；而且，每片桨叶的桨叶角也是不同的。这才使直升机能够前. 后仰， 左.右倾，完成各种姿态。直升机尾旋翼的转速和桨叶角的变化同主旋翼原理相同，控制直升机的左转弯.右转弯和直飞。不管天空有风无风，直升机要稳定飞行， 不变航向，也要靠稳定陀螺仪控制尾旋翼来完成。总之，直升机旋翼系统非常复杂，我只讲直升机空中姿态变化与旋翼的关系。 １，直接影响螺旋桨性能的主要参数有： a.直径D——相接于螺旋桨叶尖的圆的直径。通常，直径越大，效率越高， 但直径往往受到吃水和输出转速等的限制； b.桨叶数N; c.转速n——每分钟螺旋桨的转数； d.螺距P——螺旋桨旋转一周前进的距离，指理论螺距； e.滑失率——螺旋桨旋转一周，船实际前进的距离与螺距之差值与螺距之比； f.螺距比——螺距与直径的比（P/D），一般在0.6~1.5之间；一般地说来，高速轻载船选取的值比较大，低速重载的船选取的值比较小； g.盘面比——各桨叶在前进方向上的投影面积之和与直径为D的圆面积之比。通常，高转速的螺旋桨所取的比值小，低速、大推力的螺旋桨所取的比值大。例如，拖轮的螺旋桨盘面比大于１.2甚至更大的情况也不少见； 机翼升力计算公式 升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N） 机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。
直升机螺旋桨升力计算公式 欧阳学文 直升机螺旋桨升力计算公式 一般直升机的旋翼系统是由主旋翼.尾旋翼和稳定陀螺仪组成，如国产直－8，直－9。也有共轴反旋直升机，主旋翼是上下两层反转螺旋桨，无尾翼，如俄罗斯的卡－28。 1.现在的直升机螺旋桨（叫旋翼）的桨叶是由碳纤维和玻璃钢纤维与复合材料制造而成。有一定的弹性，不转时，桨叶略有下垂弯曲。当螺旋桨旋转时，由于离心力的原理，桨叶会被拉直。打个比方，我们看杂技“水流星”吧，两只水碗栓在一根绳子两端，放着不动时，绳子是支持不了水碗的，当旋转起来后，我们看到水碗和绳子象直线一样，空中飞舞。 2.直升机的主螺旋桨是怎么支撑飞机的重量？这个问题就是直升机的飞行原理：（以一般直升机为例）直升机能在空中进行各种姿态的飞行，都是由主旋翼（你讲的螺旋桨）旋转产生的升力并操纵其大小和方向来实现的。升力大于重量时，就上升，反之，就下降。平衡时，就悬停在空
中。直升机的升力大小，不但决定于旋翼的转速，而且决定于旋翼的安装角（又称桨叶角）。升力随着转速.桨叶角的增大而增大；随着转速.桨叶角的减小而减小。直升机在飞行时，桨叶在转每一圈的过程中，桨叶角都是不同的；而且，每片桨叶的桨叶角也是不同的。这才使直升机能够前.后仰，左.右倾，完成各种姿态。直升机尾旋翼的转速和桨叶角的变化同主旋翼原理相同，控制直升机的左转弯.右转弯和直飞。不管天空有风无风，直升机要稳定飞行，不变航向，也要靠稳定陀螺仪控制尾旋翼来完成。总之，直升机旋翼系统非常复杂，我只讲直升机空中姿态变化与旋翼的关系。 １，直接影响螺旋桨性能的主要参数有：a.直径D——相接于螺旋桨叶尖的圆的直径。通常，直径越大，效率越高，但直径往往受到吃水和输出转速等的限制；b.桨叶数N;c.转速n——每分钟螺旋桨的转数；d.螺距P——螺旋桨旋转一周前进的距离，指理论螺距；e.滑失率——螺旋桨旋转一周，船实际前进的距离与螺距之差值与螺距之比；f.螺距比——螺距与直径的比（P/D），一般在0.6~1.5之间；一般
3.3 螺旋桨设计 3.3.1 已知船体的主要参数 船型：双桨、双机交通工作艇。 设计水线长 WL L=32.052m 设计水线宽B=6.704m 设计吃水d=1.1m 排水量△=106t 方型系数 B C=0.404 菱形系数Cp=0.5 桨轴中心线距基线 P Z=0.53m 螺旋桨数目2个 V设定（kn）11.339 11.879 12.419 12.959 13.499 14.039 14.579 PE（hp）122.18 168.03 224.89 298.49 386.87 443.81 504.85 3.3.2 主机参数 型号TBD234V8高速船用柴油机*2 最大持续功率（单机）296KW（402.6hp） 主机额定转速1800rpm 齿轮箱型号300型 齿轮箱速比 2.54：1 螺旋桨转速708.7rpm 3.3.3 推进因子的决定 根据船舶设计手册推荐值w=0.12 根据新海尔公式推力减额分数t=0.144 取相对旋转效率 R η=1.0 船身效率 1 1 H t w η - = - =0.973
3.3.4 规定航速下的标准螺旋桨要素 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10％ 轴系效率s η=0.92 螺旋桨敞水收到马力：P D =402.6×0.9×s η×R η=402.6×0.9×0.92×1.0=333.35hp 根据MAU4—40，MAU4—55，MAU4—70的P B —δ图谱列表计算： 按图谱 设计的计算表 项目 单位 数值 假定航速 kn 12 13 14 15 V=（1-w ）V kn 10.56 11.44 12.32 13.2 B p =NP 0.5D /V 2.5A 90.691 74.243 61.687 51.914 sqrt(Bp) 9.52 8.62 7.85 7.21 MAU 4-40 δ 80.133 74.223 69.323 65.533 P/D 0.565 0.578 0.594 0.614 η0 0.368 0.394 0.421 0.445 P TE =P D *ηH *η0 hp 119.254 127.820 136.515 144.471 MAU 4-55 δ 78.601 72.995 72.000 63.617 P/D 0.601 0.618 0.638 0.659 η0 0.361 0.387 0.412 0.436 P TE =P D *ηH *η0 hp 117.176 125.461 133.669 141.257 MAU 4-70 δ 74.701 69.248 64.587 60.663 P/D 0.604 0.621 0.641 0.663 η0 0.346 0.449 0.397 0.421 P TE =P D *ηH *η0 hp 112.300 145.611 128.656 136.653 根据上表中的计算结果可绘制TE P 、δ、P/D 及0η对V 的曲线：如图3.2 5. 空泡校核 按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。 桨轴沉深 1.100.530.57s P h T Z m =-=-= 2 01 033010000.9617411116v a s v p p p h p k g f m γ-=+-=+?-= 计算温度15t =℃，2174v p kgf m =，104.76D P hp =，24102.08kgf s m ρ=?。 表四 空泡校核计算结果 序号 项目 单位 数值 p B δ-
螺旋桨的计算 我只讲直升机空中姿态变化与旋翼的关系。 ,，直接影响螺旋桨性能的主要参数有: a.直径D——相接于螺旋桨叶尖的圆的直径。通常，直径越大，效率越高，但直径往往受到吃水和输出转速等的限制; b.桨叶数N; c.转速n——每分钟螺旋桨的转数; d.螺距P——螺旋桨旋转一周前进的距离，指理论螺距; e.滑失率——螺旋桨旋转一周，船实际前进的距离与螺距之差值与螺距之比; f.螺距比——螺距与直径的比(P/D)，一般在0.6~1.5之间;一般地说来，高速轻载船选取的值比较大，低速重载的船选取的值比较小; g.盘面比——各桨叶在前进方向上的投影面积之和与直径为D的圆面积之比。通常，高转速的螺旋桨所取的比值小，低速、大推力的螺旋桨所取的比值大。例如，拖轮的螺旋桨盘面比大于,.2甚至更大的情况也不少见; 机翼升力计算公式 升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数 (N) 机翼升力系数曲线如下注解:在小迎角时曲线斜率是常数。 在标识的1位置是抖振点，2位置是自动上仰点， 3位置是反横操纵和方向发散点，4位置是失速点。对称机翼在0角时升力系数=0(由图)非对称一在机身水平时升力系数大于0，因此机身水平时也有升力 滑翔比与升阻比 升阻比是飞机飞行速度不同的情况下升力与阻力的比值，跟飞行速度成曲线关系，一般升阻比最大的一点对应的速度就是飞机的有利速度和有利迎角。滑翔比是
飞机下降单位距离所飞行的距离，滑翔比越大，飞机在离地面相同高度飞的距离越远，这是飞机固有的特性，一般不发生变化。 如果有两台飞行器，有着完全相同的气动外形，一台大量采用不锈钢材料 的，另一台大量采用碳纤维材料，那么碳纤维材料的滑翔比肯定优于不锈钢材料的。这个在SU-27和歼11-B身上就能体现出来，歼11-B应该拥有更大的滑翔比。 螺旋桨拉力计算公式(静态拉力估算) 你的飞行器完成了，需要的拉力与发动机都计算好了，但螺旋桨需要多大规格呢,下面我们就列一个估算公式解决这个问题 螺旋桨拉力计算公式:直径(米)×螺距(米)×浆宽度(米)×转速²(转/秒)×1大气压力(1标准大气压)×经验系数(0.25)=拉力(公斤) 或者直径(厘米)×螺距(厘米)×浆宽度(厘米)×转速²(转/秒)×1 )=拉力(克) 大气压力(1标准大气压)×经验系数(0.00025 前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。1000米以下基本可以取1。 例如:100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得: 100×50×10×50²×1×0.00025=31.25公斤。
螺旋桨扭矩计算公式 螺旋桨扭矩计算公式是用来计算船舶螺旋桨所产生的扭矩的公式。螺旋桨扭矩是指船舶螺旋桨所产生的扭矩力，它是船舶行驶时推进力的来源之一。螺旋桨扭矩的大小直接影响着船舶的推进效率和性能。 螺旋桨扭矩计算公式可以表示为： T = K * ρ * n^2 * D^4, 其中，T表示螺旋桨的扭矩，K为系数，ρ为介质密度，n为螺旋桨的转速，D为螺旋桨的直径。 螺旋桨扭矩计算公式的具体含义如下： 1. 系数K：系数K是螺旋桨的特性参数，与螺旋桨的设计和制造有关。不同类型的螺旋桨具有不同的系数K，通常需要通过实验或计算来确定。 2. 介质密度ρ：介质密度ρ是指水的密度，一般为常数。在海洋工程中，可以根据水的温度和盐度来确定介质密度ρ的具体数值。 3. 转速n：转速n是指螺旋桨每分钟旋转的圈数，单位为转/分钟。转速的大小决定了螺旋桨产生扭矩的大小。 4. 直径D：直径D是指螺旋桨的直径，单位为米。螺旋桨的直径越
大，扭矩越大。 根据螺旋桨扭矩计算公式，可以得出以下几点结论： 1. 扭矩与转速的平方成正比：螺旋桨的扭矩与转速的平方成正比，即扭矩随着转速的增加而增加。 2. 扭矩与直径的四次方成正比：螺旋桨的扭矩与直径的四次方成正比，即扭矩随着直径的增加而增加得更快。 3. 扭矩与介质密度成正比：螺旋桨的扭矩与介质密度成正比，即在不同介质中，扭矩的大小也会有所不同。 螺旋桨扭矩计算公式的应用范围广泛，不仅适用于船舶的推进系统设计和性能评估，也可用于其他领域，如水力发电、水泵等。 螺旋桨扭矩计算公式是一种重要的工程计算工具，可以帮助工程师准确计算螺旋桨的扭矩，为船舶和其他相关设备的设计和运行提供依据。通过合理使用螺旋桨扭矩计算公式，可以优化船舶的推进效率，提高工程设备的性能。
螺旋桨设计说明书课程设计 螺旋桨图谱设计计算说明书“XX号”学院航运与船舶工程学院专业船舶与海洋工程学生姓名班级船舶班学号组员指导教师目录一、前言1二、船体主要参数1三、主机主要参数1四、推进因子1五、阻力计算2六、可以达到最大航速的计算2七、空泡校核4八、强度校核5九、螺距修正7十、重量及惯性矩计算7十一、敞水性征曲线的确定9十二、系柱特性计算10十三、航行特性计算11十四、螺旋桨计算总结13十五、桨毂形状及尺寸计算13十六、螺旋桨总图(见附页)14十七、设计总结及体会14十八、设计参考书15一、前言本船阻力委托XX研究所进行船模拖曳试验，并根据试验结果得出阻力曲线。实验时对吃水情况来进行。虽然在船舶试验过程中将本船附体部分（舵、轴支架、舭龙骨等）也装在试验模型上，但考虑本船建造的表面粗糙度及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加15%。 本船主机最大持续功率额定转速750转/分，考虑本船主机的经济性和长期使用后主机功率折损。在船速计算中按来考虑。螺旋桨转速为300转/分。 二、船体主要参数表1船体主要参数水线长70.36m垂线间长68.40m型宽B15.80m型深H4.8m设计吃水d3.40m浆轴中心高1.30m排水量2510t本船的 =3.292； =1.41； =4.329； =4.647三、主机主要参数型号：8230ZC二台额定功率：=1080kw(1469hp)额定转速：750r/min减速比：2.5传送效率：=0.95四、推进因子伴流分数； 推力减额t=0.165船身效率； 相对旋转效率五、阻力计算本船曾在七零八所水池进行船模阻力试验，表中数值为吃水3.4m时船的阻力试验结果。 表2模型试验提供的有效功率数据航速（节） 1112131415d=3.4mEHP3.4（kw） 457.1634.8890.01255.01766.11.15EPH3.4525.7730.01023.51443.22031.4六、可以达到最大航速的计算采用MAU4叶桨图谱进行计算。
螺旋桨在冰桨铣削下的强度计算分析 常欣;王锡栋;王超;孙盛夏 【摘要】When sailing in ice region , the ice-load caused by ice milling is more harmful to propeller compared to the hydrodynamic , so ships sailing in ice region need high strength requirements .After analyzing and sorting out relevant research at home and abroad , and based on explicit algorithm , this paper first proved the correctness of the calculation method by comparing related experiment with numerical simulation , then simulated the load response of propeller under the ice-milling working condition and got the result of equivalent stress of blade , displacement of blade and the process of the ice breaking .By analysis of the result , this paper concludes that the equivalent stress of ice milling process is mainly concentrated in the tip region and leading edge , the equivalent stress value rapidly will reach the peak once the ice come into contact with propeller , in the milling process the deformation of the tip region is most serious , so designer should focus on the tip part in ice propeller design process .%冰区航行时,相比于水动力,螺旋桨冰铣削工况下的冰载荷对螺旋桨的危害更大,故冰区航行对螺旋桨的强度要求较高.本文以显示算法理论为基础,利用ANSYS/LS-DYNA为工具,在模拟球形冰和刚体的碰撞与相关实验对比验证选用的计算方法的正确性后,冰桨铣削工况下的螺旋桨载荷响应进行了模拟研究,计算监视了冰桨铣削过程中桨叶的等效应力、位移响应以及冰的破坏过程并得到分析计算结果.计算结果表明:冰桨铣削过程螺旋桨受到的等效应力主要集中在叶梢及导边区域,
桨叶的迎角只会影响升力的大小，不会前进。直升机前进是靠螺旋桨的旋转面向前倾斜实现的，桨叶的迎角变化，指的只是桨叶本身绕横向的轴旋转。就是对称的两只桨，成一条直线，以这个直线为轴旋转。迎角增大，旋转阻力增大，如果转速不变的情况下，升力就会增大，直升机上升。 飞机螺旋桨由两个或者多个桨叶以及一个中轴组成，桨叶安装在中轴上。飞机螺旋桨的每一个桨叶基本上是一个旋转翼。由于他们的结构，螺旋桨叶类似机翼产生拉动或者推动飞机的力。 旋转螺旋桨叶的动力来自引擎。引擎使得螺旋桨叶在空气中高速转动，螺旋桨把引擎的旋转动力转换成前向推力。空气中飞机的移动产生和它的运动方向相反的阻力。所以，飞机要飞行的话，就必须由力作用于飞机且等于阻力，而方向向前。这个力称为推力。 典型螺旋桨叶的横截面如图3－26。桨叶的横界面可以和机翼的横截面对比。一种桨叶的表面是拱形的或者弯曲的，类似于飞机机翼的上表面，而其他表面类似机翼的下表面是平的。弦线是一条划过前缘到后缘的假想线。类似机翼，前缘是桨叶的厚的一侧，当螺旋桨旋转时前缘面对气流。 桨叶角一般用度来度量单位，是桨叶弦线和旋转平面的夹角，在沿桨叶特定长度的的特定点测量。因为大多数螺旋桨有一个平的桨叶面，弦线通常从螺旋桨桨叶面开始划。螺旋角和桨叶角不同，但是螺旋角很大程度上由桨叶角确定，这两个术语长交替使用。一个角的变大或者减小也让另一个随之增加或者减小。 当为新飞机选定固定节距螺旋桨时，制造商通常会选择一个螺旋距使得能够有效的工作在预期的巡航速度。然而，不幸运的是，每一个固定距螺旋桨必须妥协，因为他只能在给定的空速和转速组合才高效。飞行时，飞行员是没这个能力去改变这个组合的。 当飞机在地面静止而引擎工作时，或者在起飞的开始阶段缓慢的移动时，螺旋桨效率是很低的，因为螺旋桨受阻止不能全速前进以达到它的最大效率。这时，每一个螺旋桨叶以一定的迎角在空气中旋转，相对于旋转它所需要的功率大小来说产生的推力较少。 为理解螺旋桨的行为，首先考虑它的运动，它是既旋转又向前的。因此，如图3－27中显示的螺旋桨力向量，螺旋桨叶的每一部分都向下和向前运动。空气冲击螺旋桨叶的角度就是迎角。这个角度引起的空气偏向导致了在螺旋桨引擎侧的气动压力比大气压力大，所以产生了推力。 桨叶的形状叶产生推力，因为它的弯曲就像机翼的外形。所以，空气流过螺旋桨时，一侧的压力就小于另一侧。如机翼中的情形一样，这产生一个向较低压力方向的反作用力。对于机翼，它的上面气压低，升力是向上的。对于螺旋桨，它是垂直安装的，而不是水平的飞机上，压力降低的区域是螺旋桨的前面，这样推力就是朝前的。按照空气动力学的说法，推力是螺旋桨外形和桨叶迎角的结果. 考虑推力的另外一个方法是螺旋桨应对的空气质量方面。这方面，推力等于它的空气质量，螺旋桨引起的滑流速度越大，飞机速度就越小。产生推力所消耗的功率取决于空气团的运动速度。一般来说，推力大约是扭距的80％，其他20%消耗在摩擦阻力和滑移上。对于任何旋转速度，螺旋桨吸收的马力平衡力引擎输出的马力。对螺旋桨的任意一周，螺旋桨处理的空气总量依赖于桨叶角，它确定了螺旋桨推动了多少的空气。所以，桨叶角是一个很好的调整螺旋桨负荷的方法来控制引擎转速。 桨叶角也是一个很好的调整螺旋桨迎角的方法。在横速螺旋桨上，对所有引擎和飞机速度，桨叶角必须可调以提供最大效率迎角。螺旋桨和机翼的升力－阻力曲线，表明最大效率迎角是一个小的值，从2到4度变化的正值。实际桨叶角必须维持这个随飞机前进速度而变化的小迎角. 为一周旋转和前进速度的效率最好而设计了固定桨距和地面可调节(ground-adjustable)螺旋桨。这些螺旋桨设计用于特定的飞机和引擎配合。螺旋桨可以在起飞，爬升和巡航或高速巡航时提供最大螺旋桨效率。这些条件的任何改变将会导致螺旋桨和引擎效率的降低。由于任何机械的效率是有用的输出功率和实际输出功率的比值，那么螺旋桨效率就是推力功率和制动功率的比值。螺旋桨的效率范围一般是50%到87%，和螺旋桨的滑距(Slip)有关。
某沿海单桨散货船螺旋桨 设计计算说明书 刘磊磊 2008101320 2011年7月
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书 1.已知船体的主要参数 船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米 由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 4045 2.主机参数 型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.98 3.相关推进因子 伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0 船身效率 0777.111=--= w t H η 4.可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 hp
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.5 69.013042 69.01304 69.01304225 69.013042 25 Bp 268.96548 323.7116 384.6505072 451.99967 07 MAU 4-40 δ 75.6 72.10878 64.87977369 60.744 P/D 0.64 0.667321 0.685420561 0.720498 ηO 0.5583333 0.582781 0.605706806 0.62606 P TE =P D ·ηH ·ηO hp 2863.9907 2989.395 3106.994626 3211.4377 MAU 4-55 δ 74.629121 68.63576 63.56589147 59.341025 P/D 0.6860064 0.713099 0.740958466 0.7702236 ηO 0.5414217 0.567138 0.590941438 0.6111996 P TE =P D ·ηH ·ηO hp 2777.2419 2909.156 3031.255144 3135.1705 MAU 4-70 δ 73.772563 67.77185 63.03055556 58.68503 P/D 0.69254 0.723162 0.754280639 0.7861101 ηO 0.5210725 0.54571 0.565792779 0.5828644 P TE =P D ·ηH ·ηO hp 2672.8601 2799.238 2902.2542 2989.8239 据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如下图所示。
当前位置：首页> 网络课堂> 第八章> 螺旋桨的工作原理 螺旋桨的几何特征 鱼雷螺旋桨位于鱼雷的尾部，由发动机带动以产生推力，利用该推力克服鱼雷运动时的阻力，使鱼雷以既定的速度航行。不难理解，为了经商鱼雷的速度，不仅要求鱼雷具有阻力最小的雷体外形，还须要配置效率较高的螺旋桨，才能获得较好的推进效果。 螺旋桨通过推进轴直接由发动机驱动，当螺旋桨旋转时，将水流推向鱼雷后方。根据作用与反作用原理，水便对螺旋桨产生反作用力，该反作用力即称为螺旋桨的推力。 我们研究螺旋桨的几何特征时，首先要对螺旋面有所了解。 设有一水平线AB（图8-1），匀速地绕线EE旋转，同时又以均匀速度向上移动，则线AB上每一个点就形成一条螺旋线，由这些螺旋线所组成的面叫做螺旋面。线段AB称为螺旋面的母线，它可以是直线或曲线。 展开了的螺旋线与圆柱体底线间的角度称为螺旋角，以表示，其值可按下式求得 （8-1）式中H为螺距。 图8-1 螺旋面的形成 （螺旋面的形成演示动画） 当母线的圆周运动和直线运动均为匀速运动时，所得到的螺旋面称为等螺距螺旋面。其螺旋线的展开图形如图8-1所示，不同半径处具有相同的螺距。
图8-2a 径向变螺距螺旋面螺旋线的展开图 螺旋面也可以由不同螺距的螺旋线组成。例如母线AB以均匀的速度绕EE轴线旋转。也以均匀速度直线上升，只是在不同的半径上具有不同的上升速度，则得到径向变螺距螺旋面，不同的半径处螺距是不同的，其螺旋线的展开图如图8-2（a）所示。假若母线的旋转运动和前进运动不是均匀的．或者其中任一种运动不是均匀的，则得到轴向变螺距螺旋面，其螺旋线的展开图如图8-2（b）所示。 图8-2b 轴向变螺距螺旋面螺旋线的展开图
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螺旋桨图谱设计计算说明书 “信海11号” 学院航运与船舶工程学院 专业船舶与海洋工程 学生姓名李金檑 班级船舶1403班 学号 0315 组员李金檑、刘敬 指导教师赵藤
目录 一、前言 (1) 二、船体主要参数 (1) 三、主机主要参数 (1) 四、推进因子 (2) 五、阻力计算 (3) 六、可以达到最大航速的计算 (3) 七、空泡校核 (6) 八、强度校核 (7) 九、螺距修正 (9) 十、重量及惯性矩计算 (9) 十一、敞水性征曲线的确定 (11) 十二、系柱特性计算 (12) 十三、航行特性计算 (13) 十四、螺旋桨计算总结 (14) 十五、桨毂形状及尺寸计算 (15) 十六、螺旋桨总图(见附页) (16)
十七、设计总结及体会 (16) 十八、设计参考书 (17)
一、前言 本船阻力委托七零八研究所五室进行船模拖曳试验，并根据试验结果得出阻力曲线。实验时对 3.4m d =吃水情况来进行。虽然在船舶试验过程中将本船附体部分（舵、轴支架、舭龙骨等）也装在试验模型上，但考虑本船建造的表面粗糙度及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加15%。 本船主机最大持续功率kw 10802⨯额定转速750转/分，考虑本船主机的经济性和长期使用后主机功率折损。在船速计算中按%8510802⨯⨯kw 来考虑。螺旋桨转速为300转/分。 二、船体主要参数 表1 船体主要参数 本船的 H B =； d H =； B L pp =； d B = 三、主机主要参数 型 号：8230ZC 二台 额定功率：s P =1080kw(1469hp) 额定转速：750r/min 减速比： 传送效率：M η=