5.1螺旋桨,基础知识
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螺旋桨是指靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力的装置或有两个或较多的叶与毂相连,叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种船用推进器。
螺旋桨分为很多种,应用也十分广泛,如飞机、轮船等。
1、古代的车轮,即欧洲所谓“桨轮”,配合蒸汽机,将原来桨轮的一列直叶板斜装于一个转毂上。
构成了螺旋桨的雏型;2、古代的风车,随风转动可以输出扭矩,反之,在水中,输入扭矩转动风车,水中风车就有可能推动船运动;3、在当时,已经使用了好几个世纪的阿基米德螺旋泵,它能在水平或垂直方向提水,螺旋式结构能打水这一事实,作为推进器是重要的启迪。
伟大的英国科学家虎克在1683年成功地采用了风力测速计的原理来计量水流量,于此同时,他提出了新的推进器——推进船舶,为船舶推进器作出了重大贡献。
船用螺旋桨的发展1752年,瑞士物理学家白努利第一次提出了螺旋桨比在它以前存在的各种推进器优越的报告,他设计了具有双导程螺旋的推进器,安装在船尾舵的前方。
1764年,瑞士数学家欧拉研究了能代替帆的其它推进器,如桨轮(明轮)。
喷水,也包括了螺旋桨。
潜水器和潜艇在水面下活动,传统的桨、帆无法应用,笨重庞大的明轮也难适应。
于是第一个手动螺旋桨,不是用在船上,而是作为潜水器的推进工具。
蒸汽机问世,为船舶推进器提供了新的良好动力,推进器顺应蒸汽机的发展,成为船舶推进的最新课题。
第一个实验动力驱动螺旋桨的是美国人斯蒂芬,他在1804年建造了一艘7.6米长的小船,用蒸汽机直接驱动,在哈得逊河上做第一次实验航行,实验中发现发动机不行,于是换上瓦特蒸汽机,实验航速是4节,最高航速曾达到8节。
斯蒂芬螺旋桨有4个风车式桨叶,它锻制而成,和普通风车比较它增加了叶片的径向宽度,为在实验中能选择螺距与转速的较好配合,桨叶做成螺距可以调节的结构。
在哈得逊河上两个星期的试验航行中,螺旋桨改变了几个螺距值,但是实验的结果都不理想,性能远不及明轮。
这次实验使他明白,在蒸汽机这样低速的条件下,明轮的优越性得到了充分发挥,它的推进效率高于螺旋桨是必然的结论。
螺旋桨基础知识船舶在海上航行,靠的是螺旋桨在水下旋转产生推力实现的,如果我们把主机称为船舶的心脏,则我们可把螺旋桨称为船舶的腿,别以为螺旋桨很简单,其实它也相当的复杂,造一条船,要保证船舶的性能,就要靠机桨和船体的匹配,所以通常螺旋桨和船体需要做实验才能知道其性能,而船舶的其它设备则无需做船模实验,只要做出厂实验满足规范要求即可。
下面我们就浅谈一下螺旋桨的基础知识效率曲线螺旋桨效率曲线图如是图1所示K F是螺旋桨推力系数,和转速是二次方的关系。
按照相似定理通过船模实验求得。
K M是螺旋桨轴的扭距系数,螺旋桨转速也是二次方的关系,按照相似定理通过船模实验求得。
纵坐标是螺旋桨的效率,横坐标是进速系数值,用J表示J=v/nDV螺旋桨相对于水的速度n表示螺旋桨转速D表示螺旋桨直径公式的含义是螺旋桨每转一圈相对于水的进程与直径的比值。
通常是根据这个曲线来设计螺旋桨的最佳工作点的,以此达到最好的效率。
螺旋桨操作工况定距桨操作工况定距桨只有一个最佳工作点,就是在设计转速下达到设计的转距,此时螺旋桨才能达到设计的功率 .如图2的1号线所示通常这个设计点是船舶处于设计的负载状态下,船体清洁,水面无风浪,自由航行状态。
当由于船体有污,或风浪很大时,或水很浅,此时航速变慢,船的进速系数J值变小,轴的扭距增加,由公式M=9550*P/n 可知,必然引起原动机的功率增加,,M表示扭距,P表示功率,n表示转速。
如图2的3号线所示,原动机的转速达不到设计转速,原动机要降速运行,否则会引起超负荷。
当船舶货没装满,半载前行时,此时船舶的阻力变小,航速就会变快,J值增加,如是图2 的2号线所示,轴的扭距变小,原动机的转速达到设计转速时,扭距达不到设计的扭距,此时原动机的功率达不到设计的功率,不能充分发挥作用。
调距桨操作工况由于调距桨的螺距可以改变,所以在任何情况下都可以使原动机在设计的转速下获得最佳的的扭距,使得原动机可以充分利用其功率。
关于螺旋桨的一些知识.txt为什么我们在讲故事的时候总要加上从前?开了一夏的花,终落得粉身碎骨,却还笑着说意义。
关于螺旋桨的一些知识(转)螺旋桨 3d3v$\,f5W$h F3o一、工作原理:@,H"X3D,J7h"P!E;C可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。
流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。
在螺旋桨半径r1和r2(r1<r2)两处各取极小一段,讨论桨叶上的气流情况。
V—轴向速度;n—螺旋桨转速;φ—气流角,即气流与螺旋桨旋转平面夹角;α—桨叶剖面迎角;β—桨叶角,即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。
显而易见β=α+φ。
+h)q4g'a {1Q9|8D空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,见图1—1—19,合成后总空气动力为ΔR。
ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT,与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。
将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。
4A2_9?6^9A8P:| k从以上两图还可以看到。
必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作,才能获得较大的拉力,较小的阻力矩,也就是效率较高。
螺旋桨工作时。
轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变化。
因此在接近桨尖,半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。
而在接近桨根,半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。
螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。
所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。
&A4V7P8l;j3^7G/U9^2`/Y从图中还可以看到,气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。
对某个螺旋桨的某个剖面,剖面迎角随该比值变化而变化。
迎角变化,拉力和阻力矩也随之变化。
用进矩比“J”反映桨尖处气流角,J=V/nD。
式中D—螺旋桨直径。
理论和试验证明:螺旋桨的拉力(T),克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算:/L4p&M0[9l+X#p:w2P8]-dT=Ctρn2D4.J0].a%t)h;S(D,j0G*]P=Cpρn3D5 #I(l"z4},R1g0fη=J·Ct/Cp #w9A7D'j2L式中:Ct—拉力系数;Cp—功率系数;ρ—空气密度;n—螺旋桨转速;D—螺旋桨直径。
关于螺旋桨的一些知识螺旋桨是船舶和飞机等交通工具的重要部件,具有推动物体前进的功能。
在本文中,我们将介绍螺旋桨的工作原理、结构构造、选材等相关知识。
一、螺旋桨的工作原理螺旋桨依靠空气或水流动的原理产生推力,从而推动船舶或飞机前进。
其工作原理可简单归纳为以下几个方面:1. 流体动力学理论:根据流体动力学理论,螺旋桨叶片受到流体的作用会形成载荷,通过迎角改变和旋转速度调节,将动力转化为推进力。
2. 套氏定理:套氏定理指出,在涉及固定的螺旋桨时,液体或气体在进入螺旋桨以前,质量流率保持不变,但速度和压力会发生变化。
这种速度和压力的变化使得螺旋桨产生了推力。
二、螺旋桨的结构构造螺旋桨的结构构造通常由叶片、轴、轴套等组成。
1. 叶片:螺旋桨叶片是螺旋桨的最重要部分,其形状和数量会直接影响推力的大小和效率的高低。
通常,螺旋桨叶片会根据具体设计要求进行定制,以达到最佳的推进效果。
2. 轴和轴套:螺旋桨的轴起到支撑和固定作用,通常由高强度合金钢或碳纤维材料制成,以确保其在高速旋转时的安全可靠性。
轴套则用于固定轴与螺旋桨叶片的连接。
三、螺旋桨的选材螺旋桨的选材对于其使用寿命和推进效果有着重要影响。
常见的螺旋桨选材有以下几种:1. 铝合金:铝合金螺旋桨具有重量轻、制造成本低的优点,适用于速度较低的船舶和小型飞机。
2. 不锈钢:不锈钢螺旋桨在耐蚀性、强度和硬度方面表现出众,适用于海洋环境和高速航行的船舶和飞机。
3. 青铜:青铜螺旋桨具有较好的耐腐蚀性和抗磨损性能,适用于大型船舶和高负荷工况下的飞机。
四、螺旋桨的维护保养为了确保螺旋桨的正常运行和延长其使用寿命,维护保养工作至关重要。
以下是一些建议:1. 定期清洗:螺旋桨表面容易附着赘物,定期清洗可以减少其阻力,提高推进效率。
2. 检查叶片状态:定期检查螺旋桨叶片的变形、裂纹和磨损情况,及时修复或更换叶片,以确保其正常工作。
3. 螺母紧固:定期检查螺旋桨的连接螺母是否紧固,防止因螺母松动而导致螺旋桨脱落或异常运转。
船舶螺旋桨栏杆上注意标志1. 引言船舶螺旋桨栏杆上的注意标志是航海安全中的重要组成部分。
螺旋桨是船舶的主要推进装置,而螺旋桨栏杆则是保护螺旋桨的重要设施。
在船舶操作中,必须加强对螺旋桨栏杆上注意标志的认识和理解,以确保航海安全。
2. 注意标志的作用螺旋桨栏杆上的注意标志起着引导、警示和提醒的作用。
它们通过图标、文字或颜色的方式,向船员传达重要信息,以确保螺旋桨的安全运行和船舶的正常操作。
2.1 引导注意标志可以引导船员正确操作船舶。
例如,标示螺旋桨旋转方向的箭头标志,可以帮助船员正确判断螺旋桨的运行状态,避免操作失误。
2.2 警示注意标志可以警示船员注意螺旋桨的危险性。
例如,标示禁止靠近螺旋桨的标志,提醒船员不要接近螺旋桨,以避免发生人身伤害。
2.3 提醒注意标志可以提醒船员注意螺旋桨的维护和保养。
例如,标示螺旋桨维护时间的标志,提醒船员按时进行螺旋桨的检查和维护,以确保其正常运行。
3. 注意标志的种类螺旋桨栏杆上的注意标志有多种类型,根据其作用和形式的不同,可以分为以下几种。
3.1 图标标志图标标志是通过图形符号来传达信息的标志。
例如,标示螺旋桨旋转方向的箭头标志,标示禁止靠近螺旋桨的禁止标志等。
图标标志通常具有直观、简洁的特点,便于船员理解和识别。
3.2 文字标志文字标志是通过文字信息来传达信息的标志。
例如,标示螺旋桨维护时间的文字标志,标示螺旋桨安全操作规定的文字标志等。
文字标志通常具有明确、详细的特点,可以传达更加具体的信息。
3.3 色彩标志色彩标志是通过颜色来传达信息的标志。
例如,红色标志通常表示危险,黄色标志通常表示警示,蓝色标志通常表示指示等。
色彩标志可以通过色彩的鲜明度和对比度来吸引船员的注意,以达到警示和提醒的目的。
4. 注意标志的设置和管理为了确保注意标志的有效性和可靠性,需要对其进行合理的设置和管理。
4.1 设置位置注意标志应设置在螺旋桨栏杆的显眼位置,以便船员能够清晰地看到和识别。
船用螺旋桨的功率计算功率(W)直径(D)螺距(P) 转/分(N)功率(W) = (D/10 )的4 次方* ( P/10) * ( N/1000 )的 3 次方*0.45 速度(SP) km/h=(P/10) * (N/1000) *15.24静止推力(Th) g=(D/10)的3 次方* ( P/10) * (N/1000 )的2 次方*22船用螺旋桨的工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。
流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。
在螺旋桨半径r1和r2(r1<r2)两处各取极小一段,讨论桨叶上的气流情况。
V —轴向速度;n —螺旋桨转速;气流角,即气流与螺旋桨旋转平面夹角;a—桨叶剖面迎角;B—桨叶角,即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。
显而易见3 =a +。
空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力AD和升力AL,合成后总空气动力为AR AR沿飞行方向的分力为拉力AT,与旋螺桨旋转方向相反的力△ P阻止螺旋桨转动。
将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。
从以上两图还可以看到。
必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作,才能获得较大的拉力,较小的阻力矩,也就是效率较高。
螺旋桨工作时。
轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变化。
因此在接近桨尖,半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。
而在接近桨根,半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。
螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。
所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。
从图中还可以看到,气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。
对某个螺旋桨的某个剖面,剖面迎角随该比值变化而变化。
迎角变化,拉力和阻力矩也随之变化。
用进矩比“ J 反映桨尖处气流角,J=V/nD。
式中D —螺旋桨直径。
理论和试验证明:螺旋桨的拉力(T),克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(n可用下列公式计算:T=Ct p n2D4 P=Cp p n3D5 n =J • Ct/Cp 式中:Ct—拉力系数;Cp —功率系数;p—空气密度;n —螺旋桨转速;D —螺旋桨直径。