船舶原理 螺旋桨 螺距
螺旋桨旋转时,叶梢的圆形轨迹称梢圆。梢圆的直径 为螺旋桨的直径D,叶梢至桨毂中线的距离称螺旋桨半径 R。梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积A0。
螺旋桨正车旋转时,由船尾向前观察,若转向为顺时 针时称右旋,反之为左旋。
双桨船正车旋转时,两螺旋桨的上部向船的中线方向 旋转时称内旋,反之为外旋。
二、螺旋面和螺旋线
第一章 绪 论 第二章 螺旋桨的几何特征
一、主要内容 1、本课题的主要研究内容; 2、有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进系数的
概念; 3、螺旋桨的外形和名称及几何特征的有关专业术语。
二、重点内容 1、有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进系数的
概念; 2、桨叶数、桨的直径、螺距比和盘面比等概念。
展开面(积)比=AD /A0 。 螺旋桨桨叶的展开面积和伸张面积极为接近,故均可 称为叶面积,而伸张面积比和展开面积比均可称为叶面比 或盘面比。盘面比的大小实质上表示桨叶的宽窄程度,在 相同的叶数下,盘面比愈大,桨叶愈宽。
思考和总结
对于某特定的型式的螺旋桨,一般以 哪些主要几何要素来表征?
答:叶数、直径、螺距比和盘面比。
二、马力及效率
1、有12) )效公 英马制 制有 有力效 效P马 马E 力 力(本P教E=材T常76ev用)R76vP(UE=KTh7p5ev)
Rv 75
(UShp或hp)
式中,Te为有效推力(kgf),R为阻力(kgf),v为船速(m/s)
思考:在船舶专业中常用的速度单位还有哪些?
2、主机马力和传送效率
推进船舶所需要的功率由主机供给,主机发出的马力 称为主机马力,以PS表示。
主机马力经减速装置、推力轴承及主轴等传送至推进 器,在主轴尾端与推进器联接处所量得的马力称为推进器 的收到马力,以PD表示。
传送效率ηs= PD/ PS,它反映了推力轴承、轴承地、 尾轴填料函及减速装置等的摩擦损耗。
2、推进效率和推进系数
推进效率ηD= PE/ PD,它反映了推进器在操作时有一定的能量 损耗,及船身与推进器间的相互影响的能量损耗。推进效率也称为似 是推进系数或准推进系数QPC。
推进系数PC= PE/ PS,它反映了用某种机器及推进器以推进船 舶的全面性能。推进系数越高,船舶的推进性能越好。
P C P E P D
对于系列图谱螺旋桨来说,通常称外弦为弦线,而对于理论设计 的螺旋桨来说,则常以内弦为弦线。弦长的定义应与弦长相对应。
切面的厚度以垂直于所取弦线方向与切面上、下面交点间的距离
来表示。其最大厚度t称为叶厚,t与切面弦长b之比称为切面的相对厚
度或叶厚比δ=t/b。切面的中线或平均线称为拱线或中线,拱线到内 弦线的最大垂直距离称为切面的拱度,以fM表示。 fM与弦长b之比称 切面的拱度比f= fM /b。
桨叶在垂直于桨轴平面上的投影称为正投影,其外形轮廓称为投
射轮廓。螺旋桨所有桨叶投影轮廓包含面积的总和称为螺旋桨投射面 积,以AP表示。
投射面(积)比= AP /A0 投影轮廓对称于参考线的称为对称叶形,若其外形与参考线不对
称,则为不对称叶形。不对称桨叶的叶梢与参考线的距离XS,称为侧 斜,相应之角度θS为侧斜角。桨叶的侧斜方向一般与螺旋桨的转向相 反,合理地选择桨叶的侧斜可明显减缓螺旋桨诱导的船体振动。
c、d:母线为曲线,扭曲螺旋 面。
母线上任一固定点的运动轨迹为一螺旋线,任一共轴 圆柱面与螺旋面相交的交线也为螺旋线。
节线、螺距三角形、螺距角如下图所示。
三、螺旋桨的几何特征 一)螺旋桨的面螺距
螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分。若将螺旋线段B0C0引长 绕轴线一周,则其两端之轴向距离等于此螺旋线的螺距P。若螺旋桨 的叶面为等螺距螺旋面之一部分,则P即称为螺旋桨的面螺距。面螺 距P与直径D之比P/D称为螺距比。将圆柱面展成平面后即得螺距三 角形。
PD PS
D
S
第二章 螺旋桨的几何特征
一、螺旋桨的外形和名称 螺旋桨俗称车叶,通常装于船的尾部,根据船尾桨数
目(ZP)的多少,船分别称为单桨船、双桨船等。
螺旋桨通常由桨叶和桨毂构成。
螺旋桨与尾轴联接部分为桨毂,它一般为锥形体。为 减小水阻力,在桨毂后端加一整流罩(毂帽),与桨毂形 成一光顺流线体。
与桨毂相连处的切面最大厚度称叶根厚度(除去两边填角料)。 为假想辐厚射度参,考它线与与直最径大D厚的度比线值的t0延/长D线称在为轴叶线厚上分的数交。点的距离t0称
桨毂直径(简称毂径)是 指辐射参考线与桨毂表面相交 处(略去叶根处的填角料)至 轴线距离的两倍,并以d来表 示,毂径d与螺旋桨直径D的比 值d/D称为毂径比。
螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分。
设线段ab与轴线oo1 成固定角度,并 使ab以等角速度绕轴oo1旋转的同时以等 线速度沿oo1向上移动,则ab线在空间所 描绘的曲面为等螺距螺旋面。线段ab称为 母线,母线绕行一周在轴向前进的距离称 为螺距(P)。
a:母线为直线且Βιβλιοθήκη 直于轴 线,正螺旋面;b:母线为直线但不垂直于轴 线,斜螺旋面;
三、教学方法 多媒体授课、结合螺旋桨模型组织教学
四、思考题 1、什么是有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进
系数? 2、表征螺旋桨几何特征的主要参数有哪些?
三、下讲主要内容 理想推进器理论。
第一章 绪 论
一、本课题的研究对象和内容 1、船舶快速性 船舶在给定主机马力(功率)情况下,在一定装载时于 水中航行的快慢问题。 2、推进器 将能源(发动机)发出的功率转换为推船前进的功率的 专门装置或机构。常见的推进器为螺旋桨。 3、主要内容 1)推进器在水中运动时产生推力的基本原理及其性能 好坏; 2)螺旋桨的图谱设计方法。
半径r处的螺距角θ,
tan P 2 r
半径r处的螺距角θ的大小,表 示桨叶叶面在该处的倾斜程度。
等螺距螺旋桨的螺距三角形见 右上图所示。
变螺距螺旋桨(各半径处的面 螺距不等的螺旋桨)的螺距三角形 见右下图所示。对此类螺旋桨常取 0.7R或0.75R(R为螺旋桨半径)处 面螺旋距代表螺旋桨的螺距,为注 明其计量方法,在简写时可记作 P0.7R或P0.75R。
二)桨叶切面 与螺旋桨共轴的圆柱面与桨叶相截所得的截面称为桨叶切面,简
称叶切面或叶剖面。展为平面后则得叶切面形状,通常有如下几种: 圆背式切面(弓形切面)、机翼形切面、梭形切面和月牙形切面。其 中弓形和机翼形较为常见。
切面的弦长一般有内弦和外弦之分。连接切面导边与随边的直线 AB称为内弦,图中线段BC称为外弦。
旋面,则参考线与轴线成夹角ε(纵斜角)。参考线OU在轴线上的投
影长度称为zR(纵斜)。
纵斜螺旋桨一般都是 向后倾斜的,其目的在于 增大桨叶与尾框架或船体 间的间隙,以减少螺旋次 诱导的船体振动,但纵斜 不宜过大,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 的强度不利。
侧投影图上应作出最大厚度线,最大厚度线与参考线OU间的 轴向距离t表示该半径处叶切面的最大厚度。它仅表示不同半径处切 面最大厚度沿径向的分布情况,并不表示最大厚度沿切面弦向的位 置。
桨叶固定在桨毂上,螺旋桨一般有2-6片桨叶,桨叶 数(Z)越多,桨的振动越小。
当船舶前进时,桨叶推水的那一面(即由船尾向前看 时所见到的一面)称为叶面;相反的另一面称为叶背。
与桨毂连接的桨叶下端称为叶根,此处的桨叶剖面最 厚;桨叶的最外端称为叶梢,此处的桨叶剖面最薄。
螺旋桨正车旋转时,桨叶先与水接触的一边称导边, 另一边称随边。
将各半径处共轴圆柱面与桨叶相截的各切面展成平面 后,以其弦长置于相应半径的水平线上,并光顺连接端点 所得的轮廓称为伸张轮廓。螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的 面积的总和称为伸张面积,以AE表示。
伸张面(积)比= AE /A0
将桨叶叶面近似展放在平面上所得的轮廓称为展开 轮廓。各桨叶展开轮廓所包含面积总和称为展开面积,以 AD表示。
三)桨叶的外形轮廓和叶面积 桨叶的外形轮廓可以用螺旋桨的正视图和侧视图来表示。从船后
向船首所看到的为螺旋桨的正视图,从船侧看过去过去所看到的为侧 视图。
桨叶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
参考线或辐射参考线,即图中的直线OU。
若叶面是正螺旋面,则在侧视图上参考线与轴线垂直;若为斜螺