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螺旋桨动平衡标准（大纲）一、螺旋桨动平衡概述1.1螺旋桨动平衡的定义1.2螺旋桨动平衡的重要性1.3螺旋桨动平衡的相关标准及法规二、螺旋桨动平衡的基本原理2.1螺旋桨振动产生的原因2.2动平衡的基本概念2.3螺旋桨动平衡的数学模型三、螺旋桨动平衡试验方法3.1试验设备与仪器3.2试验条件与要求3.3试验步骤与操作方法四、螺旋桨动平衡的计算与评定4.1动平衡计算方法4.2动平衡评定标准4.3动平衡结果的处理与优化五、螺旋桨动平衡的修正措施5.1修正原理与方法5.2修正材料与工艺5.3修正效果的评价与验证六、螺旋桨动平衡的维护与管理6.1螺旋桨动平衡的日常检查与维护6.2螺旋桨动平衡的定期检测与评估6.3螺旋桨动平衡管理制度的建立与实施七、螺旋桨动平衡技术的发展与展望7.1螺旋桨动平衡技术的现状7.2螺旋桨动平衡技术的发展趋势7.3螺旋桨动平衡技术在未来的应用前景一、螺旋桨动平衡概述1.1 螺旋桨动平衡的定义螺旋桨动平衡是指在旋转过程中，螺旋桨各个部分的质量中心轴线与旋转轴线保持一致的状态。
动平衡的好坏直接影响到螺旋桨的使用寿命、工作效率以及整个系统的稳定运行。
动平衡包括静平衡和动平衡两个方面，静平衡是指在静止状态下，螺旋桨各个部分的质量中心轴线与旋转轴线重合；动平衡是指在旋转状态下，螺旋桨各个部分的质量中心轴线与旋转轴线无偏移。
轮船螺旋桨工作原理
轮船螺旋桨是船舶运行的重要部分，它的工作原理是利用螺旋桨叶片的旋转产生推进力，推动船体前进。
螺旋桨叶片是由几个弯曲的叶片组成，通常是三叶或四叶，每个叶片的形状和角度都有严格的计算和设计。
当螺旋桨旋转时，水流被推向船尾，在水的反作用下，船体就会向前推进。
螺旋桨推进力的大小取决于叶片的数量和形状、旋转速度、推进器和船体的相对位置等因素。
同时，水的密度、粘性和船体的水动力性能也会影响螺旋桨的推进效果。
一般来说，螺旋桨的直径越大，推进力也就越大。
此外，螺旋桨还可以通过改变叶片的角度或者反转旋转方向来控制船体的运动方向和速度。
因此，螺旋桨的设计和运行都需要高度的专业知识和技术水平。
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螺旋桨的工作原理
螺旋桨是一种用于推动船舶或飞行器的装置，其工作原理基于牛顿第三定律和流体力学原理。
螺旋桨的工作原理可以分为推进理论和螺旋桨理论两个方面。
推进理论是基于牛顿第三定律，即“作用力与反作用力相等，
方向相反”。
当螺旋桨转动时，它会通过切入流体（水或空气）并加速流体质量的运动。
由于牛顿第三定律，被加速的流体将产生相反的反作用力，从而推动船舶或飞行器前进。
螺旋桨理论基于流体力学原理。
当螺旋桨旋转时，在螺旋桨叶片上形成气流或水流。
这些流体会在螺旋桨叶片上产生压力差。
根据伯努利方程，流体在速度较高的地方压力较低，而在速度较低的地方压力较高。
因此，螺旋桨叶片的一个侧面产生了较高的压力，而另一个侧面则产生了较低的压力。
由于压力差的存在，螺旋桨受到了一个推力，从而推动船舶或飞行器前进。
此外，螺旋桨的形状和设计也对其工作原理起着重要作用。
螺旋桨叶片的形状和角度可以调整流体的流动情况，以获得更高的效率和推进力。
一般来说，螺旋桨的叶片越长，推进力越大，但也会增加转动的阻力。
因此，螺旋桨的设计需要在推进力和阻力之间进行权衡。
总的来说，螺旋桨是通过加速流体质量和利用压力差来实现推动船舶或飞行器的装置。
它的工作原理基于牛顿第三定律和流体力学原理，同时受到螺旋桨的形状和设计的影响。
第五章船舶推进装置第五章船舶推进装置第⼀节船舶推进装置的传动⽅式船舶推进装置按传递到螺旋桨功率⽅式不同可分为以下⼏种。
⼀、直接传动直接传动是主机动⼒直接通过轴系传给螺旋桨的传动⽅式。
在这种传动⽅式中，主机和螺旋桨之间除了传动轴系外，没有减速和离合设备，运转中螺旋桨和主机始终具有相同的转向和转速。
它的主要优点是：（1）结构简单，维护管理⽅便。
只要安装时定位正确，平时管理中注意润滑冷却，⼀般不会出现⼤问题。
（2）经济性好，传动损失少，传动效率⾼。
主机多为耗油率低的⼤型低速柴油机。
螺旋桨转速较低，推进效率较⾼。
（3）⼯作可靠，寿命长。
因此普遍应⽤于⼤、中功率的民⽤船上。
其缺点是：整个动⼒装置的重量尺⼨⼤，要求主机有可反转性能，⾮设计⼯况下运转时经济性差，船舶微速航⾏速度受到主机最低稳定转速的限制。
⼆、间接传动间接传动是主机和螺旋桨之间的动⼒传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的⼀种传动⽅式。
根据中间传动设备的不同，⼜可分为只带齿轮减速器；只带滑差离合器和同时具有齿轮减速器和离合器三种。
它的主要优点是：（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。
只要适当选择减速⽐，就可使主机的转速适应螺旋桨的转速要求。
（2）轴系布置⽐较⾃由。
主机曲轴和螺旋桨轴可以同⼼布置也可以不同⼼布置，以改善螺旋桨的⼯作条件。
（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不⽤换向，使主机结构简单，⼯作可靠，管理⽅便，机动性提⾼。
（4）有利于多机并车运⾏及设置轴带发电机。
间接传动的主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。
这种传动⽅式多⽤于中⼩型船舶以及以⼤功率中速柴油机、汽轮机和燃⽓轮机为主机的⼤型船舶。
近年来由于动⼒装置节能的需要，提⾼螺旋桨的推进效率越来越被⼈们重视，⽽采⽤⼤直径低转速螺旋桨是有效途径。
在70年代初，低速柴油机利⽤直接传动⽅式带动的螺旋桨转速多在100r/min以上，中速机通过减速箱减速⼀般也不低于90r/min。
船螺旋桨原理船螺旋桨是船舶推进装置的核心部件，它的工作原理直接影响着船舶的推进效率和性能。
了解船螺旋桨的工作原理对于船舶设计和运行至关重要。
本文将从船螺旋桨的结构、工作原理和推进特性等方面进行详细介绍。
船螺旋桨通常由叶片、轴和转子等部件组成。
叶片是最关键的部件，它的形状和布局直接影响着船舶的推进效率。
叶片的形状通常呈螺旋状，这样可以在水中产生推进力。
轴是连接叶片和发动机的部件，它承受着叶片的推进力和扭矩。
转子则是叶片的支撑结构，保证叶片在旋转时保持稳定。
船螺旋桨的工作原理可以简单概括为利用叶片在水中产生的推进力来推动船舶前进。
当船舶的发动机带动轴旋转时，叶片也随之旋转。
由于叶片的螺旋形状，当叶片旋转时，水流被迫沿着叶片的螺旋线方向运动，产生了一个反作用力，即推进力。
根据牛顿第三定律，船舶会受到与推进力方向相反的一个反作用力，从而推动船舶前进。
船螺旋桨的推进特性主要取决于叶片的形状和布局。
一般来说，叶片的螺旋角度越大，推进力越大，但也会带来更大的水动力损失。
叶片的数量和布局也会影响推进效率，一般来说，叶片数量越多，推进效率越高。
此外，船舶的速度、载重量和水流条件等因素也会对船螺旋桨的推进特性产生影响。
总的来说，船螺旋桨是船舶推进装置中至关重要的部件，它的工作原理直接影响着船舶的推进效率和性能。
了解船螺旋桨的结构、工作原理和推进特性对于船舶设计和运行都具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解船螺旋桨的工作原理，为船舶的设计和运行提供参考。
螺旋桨工作原理
螺旋桨是飞机、船舶等交通工具的动力装置，它的工作原理是利用螺旋桨叶片在空气或水中运动，产生推进力，从而推动交通工具前进。
螺旋桨的工作原理涉及流体力学、动力学等多个领域的知识，下面我们将详细介绍螺旋桨的工作原理。
首先，螺旋桨的工作原理与牛顿第三定律有关。
根据牛顿第三定律，任何物体受到的作用力都会产生一个大小相等、方向相反的反作用力。
在螺旋桨工作时，螺旋桨叶片向后推动空气或水，而空气或水也会产生一个相反的推动力，从而推动飞机或船舶前进。
其次，螺旋桨的工作原理与气动力学有关。
螺旋桨叶片在运动时，会产生气动力学效应。
当螺旋桨叶片向前运动时，它会推动空气向后运动，从而产生一个向前的推进力。
这种推进力可以推动飞机或船舶向前运动。
另外，螺旋桨的工作原理还与叶片的设计有关。
螺旋桨叶片的形状、倾斜角度等设计参数会影响螺旋桨的推进效率。
合理的叶片设计可以减小阻力，提高推进效率，从而使交通工具更加节能高效。
除此之外，螺旋桨的工作原理还涉及到动力传递和转动运动。
螺旋桨通常由发动机驱动，通过传动装置将动力传递给螺旋桨叶片，使其产生旋转运动。
螺旋桨的旋转运动将动能转化为推进力，推动交通工具前进。
总的来说，螺旋桨的工作原理是利用螺旋桨叶片在空气或水中运动，产生推进力，推动交通工具前进。
这涉及到牛顿第三定律、气动力学、叶片设计、动力传递和转动运动等多个方面的知识。
了解螺旋桨的工作原理有助于我们更好地理解交通工具的运行原理，为相关领域的研究和应用提供理论基础。
船螺旋桨工作原理
船螺旋桨是船舶推进的关键部件之一，它的工作原理是通过向后喷出水流产生推力，推动船只前进。
具体而言，螺旋桨通常由一片或多片螺旋状的叶片组成，这些叶片连接在一个轴上，并围绕轴线旋转。
当螺旋桨旋转时，它快速地将水从一侧"抓住"，然后将水流向另一侧。
船螺旋桨的工作原理可以通过牛顿第三定律来解释。
根据该定律，当螺旋桨将水推向后方时，水对螺旋桨也会产生一个相等且方向相反的推力。
这就导致了一个推力对船只产生的效应，使船只沿着相反方向移动。
螺旋桨的设计和形状对其工作效率和推力产生了重要影响。
通常，螺旋桨的叶片会倾斜，这样在旋转时可以更有效地推动水流。
此外，螺旋桨的叶片形状也可根据船只的特定需求进行设计，以提高推进效果。
船螺旋桨的工作还受到水流的影响。
例如，在水流速度较快的情况下，螺旋桨的推力可能会降低，因为水流会减弱螺旋桨推动水流的能力。
综上所述，船螺旋桨通过将水流推向相反方向，利用牛顿第三定律产生的推力推动船只前进。
螺旋桨的设计和水流速度对其工作效果产生重要影响。
第五章螺旋桨与船体间的相互作用在上面各章中，我们只讨论了孤立螺旋桨在敞水中(或称在均匀流场中)的水动力性能，而在“船舶阻力”课程中也只研究了孤立船体(即不带螺旋桨)在静水中航行时所遭受的阻力。
实际螺旋桨是在船后工作的，螺旋桨和船体成为一个系统，两者之间必然存在相互作用。
这种相互作用表现为船体所形成的速度场和螺旋桨所形成的速度场之间的相互影响。
在船后工作的螺旋桨因受到船体的影响，故进入桨盘处的水流速度及其分布情况与敞水者不同，而船体周围的水流速度分布及压力分布受螺旋桨的影响也与孤立的船体不同。
因此，船后螺旋桨与水流的相对速度不等于船速，螺旋桨发出的推力也不等于孤立船体所遭受的阻力。
如何把孤立螺旋桨和孤立船体联系起来，正是研究螺旋桨和船体相互影响的目的。
严格说来，应把船体与螺旋桨作为统一的整体来考虑。
近年来也确有一些学者从事这方面的研究，但由于问题相当复杂，未能付诸实用。
所以，目前仍采用近似方法来解决，即分别研究船体和螺旋桨的单独性能，然后再近似地考虑两者之间的相互影响。
这种近似方法的实质是：把船体和螺旋桨仍然看作是孤立的，即认为螺旋桨是在船后流场中单独工作，而船体位于螺旋桨所影响的水流中运动。
这样就可以把孤立螺旋桨和孤立船体相联系起来，亦即考虑到上述情况以后，可以把螺旋桨敞水试验的结果和船模阻力试验的结果用之于船体-螺旋桨的整个系统。
§5-1 船体对螺旋桨的影响-伴流一、伴流的成因和分类船在水中以某一速度V向前航行时，附近的水受到船体的影响而产生运动，其表现为船体周围伴随着一股水流，这股水流称为伴流或迹流。
由于伴流的存在，使螺旋桨与其附近水流的相对速度和船速不同，在船舶推进中，所感兴趣的问题是船体对螺旋桨的影响，故通常所指的伴流即为船尾装螺旋桨处(即浆盘处)的伴流。
船后伴流的速度场是很复杂的，它在螺旋桨盘面各点处的大小和方向是不同的。
一般来说，伴流速度场可以用相对于螺旋桨的轴向速度，周向(或切向)速度和径向速度三个分量来表示。
测量结果表明，与轴向伴流速度相比较，周向和径向两种分量为二阶小量，在螺旋桨设计问题中，常可不予考虑。
因此，在本书中如无特别说明，所谓伴流均系指轴向伴流。
伴流的速度与船速同方向者称为正伴流，反之则为负伴流。
产生伴流的原固有下列三种：(1)船身周围的流线运动：船在水中以速度V向前航行时，船体周围水流的流线分布情况286287大致如图5-l 所示。
首尾处的水流具有向前速度，即产生正伴流，而在舷侧处水流具有向后速度，故为负伴流。
由此而形成的伴流称为形势伴流或势伴流。
因流线离船身不远处即迅速分散，故在船体略远处其作用即不甚显著，亦即离船体愈远，形势伴流之数值愈小。
(2)水之粘性作用：因水具有粘性，故当船在运动时沿船体表面形成界层，界层内水质点具有向前速度，形成正伴流，通常称为摩擦伴流。
摩擦伴流在紧靠船身处最大，由船身向外急剧减小，离船体不远处即迅速消失，但在船后相当距离处摩擦伴流依然存在。
图5-2表示船身附近的界层(或称摩擦伴流带)，界层（实际上是尾流）在尾部后具有相当的厚度，与螺旋桨直径相差不多，故摩擦伴流常为总伴流中的主要部分。
摩擦伴流的大小与船型、表面粗糙度、雷诺数及螺旋桨的位置等有关。
(3)船舶的兴波作用：船在航行时水面形成波浪，若螺旋桨附近恰为波峰，则水质点具有向前速度，如恰为波谷，则具有向后速度。
由于船舶本身兴波作用而形成的伴流称为波浪伴流，其数值常较前两者为小。
但对于高速双桨船(例如驱逐舰)因其尾部常为波谷，且螺旋桨的位置处于船后两侧，摩擦伴流和势伴流较小，故其总伴流可能为负值。
由伴流之成因可知，伴流是一股很复杂的水流，在螺旋桨盘面各处伴流速度的大小和方向各不相同。
因而，在利用螺旋桨系列敞水图谱设计螺旋桨时，常取盘面处伴流的平均轴向速度近似地估计桨盘处的速度场。
若船速为V ，桨盘处伴流的平均轴向速度为u ，则螺旋桨与该处水流的相对速度(即进速)V A 为V A = V - u (5-1)根据伴流的成因，可将伴流速度u 写成u ＝ u p + u f + u w (5-2)式中 u p ── 桨盘处形势伴流的轴向平均速度； u f ── 桨盘处摩擦伴流的轴向平均速度； u w ── 桨盘处波浪伴流的轴向平均速度。
二、伴流分数伴流的大小通常用伴流速度u 对船速V 的比值ω来表示，ω称为伴流分数或泰洛伴流分数，即ω =V u =V V V A= 1-VV A (5-3)若已知伴流分数，则可由下式决定螺旋桨的进速：V A ＝(1-ω)V (5-4)根据伴流的成因，伴流数ω也叫写作：ω＝ωp +ωf +ωw (5-5)摩擦伴流带图5-1 图5-2288 式中 ωp ── 形势伴流分数； ωf ── 摩擦伴流分数； ωw ── 波浪伴流分数。
各类船舶的伴流分数数值大致如表5-1所示。
表 5-1船 舶 类 型 伴 流 分 数 船 舶 类 型 伴 流 分 数快速船和邮船 0.10～0.18 轻巡洋舰 0.035～0.10 单桨商船（C B ＝0.5～0.7） 0.20～0.30 大型驱巡舰 0.00～0.10 双桨商船（C B ＝0.5～0.7） 0.08～0.20 驱逐舰和护航舰 0.00～0.03 肥大船（C B 为0.8左右） 0.30～0.40 潜水艇 0.10～0.25 主力舰及重巡洋舰 0.15～0.20 鱼类快艇 0.00～0.04三、伴流的测定伴流的大小一般系用试验方法求得，因测量的方法不同可分为标称伴流和实效伴流两种。
在未装螺旋桨之船模(或实船)后面，用各种流速仪测定螺旋桨盘面处水流速度，可得标称伴流；根据船后螺旋桨试验或自航试验结果与螺旋桨敞水试验结果比较分析可得实效伴流。
经验证明，上述两种测量结果是不同的。
其差别在于是否考虑了螺旋桨工作的影响，因为当船尾有螺旋桨工作时，螺旋桨产生抽吸作用，从而改变了船尾的流线、界层厚度、波形 等。
由于螺旋桨在船后工作，以实效伴流分数来计算螺旋桨进速比较合理，故通常说的伴流 分数均指实效伴流分数。
1．测量标称伴流的方法现时测量船模(或实船)标称伴流场最常用的仪器是毕托耙。
图5-3所示之照片为上海交通大学船舶流体力学研究室在测量伴流时毕托耙安装在船模尾部的情况。
为了测得整个桨盘面处的速度场，毕托耙需在360º范围内转动，测试角度的间隔一般为10º。
由此我们可 以测得桨盘面处若干同心圆周上等距离点的水流轴向速度[图5-4(a )]，此速度即为螺旋桨在该点的“局部进速”V A (r ，θ)，由船模(或实船)速度减去V A (r ，θ)便可得到伴流速度u (r ，θ)。
图5-4(b )为某单螺旋桨船桨盘面上不同半径处伴流分数在圆周方向的分布曲线，在某一半径处伴流分数分布曲线变化的大小表示该半径处伴流沿图 5-3289周向的不均匀程度。
图5-4(c )为盘面上伴流的等值曲线，该图完整地表示了桨盘面处的伴流场，其变化的大小表示整个桨盘处伴流的不均匀程度。
根据测量结果，即可求得各半径处圆周上的平均伴流及整个盘面上(除去桨毂部分)的平均伴流，在计算时一般可用体积积分法。
例如半径为r 圆周上的平均伴流分数为：ω(r ) =⎰⎰⎰⋅=⋅π20π20π20d ),(π21d d ),( θr θr ω θr θr θr ω (5-6) 整个盘面上的平均伴流分数为：ω =⎰⎰⎰⎰⋅π20π20hhd d d d ),( R r Rr θr r θr r θr ω (5-7)式中，R 为螺旋桨半径，h r 为桨毂半径。
过去曾有人用叶轮伴流仪或环形伴流仪量取桨盘面上各半径处伴流在圆周方向的平 均值，但此类仪器目前已极少使用。
近年来已有用激光测速仪量取船模的伴流场，由于仪器本身比较复杂，价格昂贵，使用尚不普遍。
2．测量实效伴流的方法当船速和螺旋桨的转速一定时，伴流的大小直接决定螺旋桨的进速，因而决定螺旋桨所发生之推力及吸收之转矩，故根据螺旋桨的推力或转矩亦可测定伴流。
参阅图5-5，首先在船模后试验螺旋桨，量出船模速度V 及螺旋桨的转速n 、推力T B 、转矩Q B 。
然后，将螺旋桨进行敞水试验，保持转速n 不变，调节进速直到发出之推力等于上述T B 值时，量取其进速V A 及转矩Q 0，则u=V -V A 即为实效伴流速度。
(c )(b )(a )ω0.90.80.70.60.50.40.30.20.19π/ 211cm5731π11cm109876543r = 2cm π3π / 4π / 2π / 41.00.80.60.40.20图5-4T B (b )(a )T B 图 5-5290 上述测定实效伴流的方法系使螺旋桨在船后与敞水中于同一转速时发生相同的推力，故称为等推力法，但此时Q 0 ≠Q B 。
若螺旋桨进行敞水试验时，保持转速n 不变，调节进速直至Q 0＝Q B 时，量取其进速V A及推力T 0，则得u 1=V -V A ，也为实效伴流速度。
这种方法称为等转矩方法，但此时T 0≠T B 。
用等推力法得到的实效伴流u 与等转矩法得到的实效伴流u 1是不相等的。
等推力法是目前为大家广泛采用的方法。
除上述方法外，还可以用船模自航试验或实船试验来测定实效伴流，这将在第六章中再讨论。
大量试验资料表明，用各种方法测得的伴流分数有一定的差异。
一般说来，以等推力法所得到的实效伴流较等转矩法所得者约大4%。
至于标称伴流与实效伴流之间的大小视方形系数C B 之大小有所不同。
四、伴流不均匀性的影响在上面的讨论中，已经提到用等推力法决定实效伴流时，Q 0≠Q B ，用等转矩法决定实效伴流，则T 0≠T B 。
引起这种差别的原因是由于船后桨盘处伴流的不均匀。
船后桨盘处各点的伴流速度(包括大小和方向)是不同的，伴流的轴向速度在盘面上的分布也是不均匀的。
因而以平均伴流来估计船后螺旋桨的速度场是近似的。
如果把同一螺旋桨分别在敞水中和船后进行试验，在转速和进速(对船后情况说来，进速为船速与平均伴流速度之差)相同时，两者的推力和转矩是不同的，引起这种差别的原因在于两者之流动状态不同。
螺旋桨在敞水中工作时，盘面上各处的进速都相同，而在船后工作时，盘面上各处的局部进速不同。
故在同一进速系数时，两者的推力和转矩不同。
如以带下标“0”者表示敞水中测得的数值，带下标“B ”表示船后相应的数值，则：i 1=0B T T为伴流不均匀性对推力的影响系数；i 2=0B Q Q 为伴流不均匀性对转矩的影响系数；i=21i i 为伴流不均匀性对效率的影响系数，表示在同一进速系数下敞水螺旋桨效率0η和船后螺旋桨效率B η之间的关系。
即21B 00B 0A 0B A B 0B π2π2i i Q Q T T nQ V T nQ V T ηη=⋅== 或210B i i ηη⋅= (5-8) 如前所述，目前广为采用的是以等推力法来确定实效伴流，故T 0=T B ，而Q 0≠Q B ，亦即i 1＝1.0，而i 2=0B Q Q或02B 1ηi η⋅==0R ηη⋅ (5-9) 式中，2R 1i η=称为相对旋转效率。
