《船舶推进学》--chapter6--螺旋桨的空泡现象 - 给学生
船用螺旋桨的空泡效应
船用螺旋桨的空泡效应 船用螺旋桨的空泡现象 1、涡空泡 涡空泡发生在叶梢和毂部。桨叶随边出现的自由涡片的不稳定性，在尾端不远处就卷起两股大旋涡，在叶梢形成梢窝，在跟部处的涡汇集成毂涡。涡核中压力最低，当降至某一临界压力时就产生空泡。 2、泡状空泡 泡状空泡通常指在叶背上切面最大厚度处所产生的空泡，呈泡沫状。这时叶切面的攻角较小，导致没末出现负圧峰。 泡状空泡对螺旋桨的性能影响不大，但对桨叶材料有剥蚀作用。 3、片状空泡 片状空泡通常指在桨叶外半径部分导边附近产生，呈膜片状，长度不一。在攻角较大时最容易产生这类空泡。 超空泡流动：若空泡从叶切面导边一直延伸到随便以外，即叶片切面全部为空泡所覆盖。影响龙叶螺旋桨性能而无剥蚀作用。 局部空泡：若空泡起源于导边而在到随边之前结束。对螺旋桨有剥蚀作用。 空泡对螺旋桨性能的影响 第一阶段空泡对螺旋桨的水动力性能不产生影响，但使叶面产生剥蚀。 第二阶段空泡对螺旋桨的水动力性能产生影响，但对叶面无剥蚀作用。
延缓螺旋桨空泡发生的措施 1、从降低最大减压系数入手 减小叶跟附近切面的螺距。单桨船在叶根部分的拌流较大，易产生空泡现象，故可将根部切面的螺距适当减小，从而使该处的最大减压系数值降低，并易保持相当的叶宽以免厚度过大。 采用弓形切面或压力分布较均匀的其他切面形式，有利于延缓空泡的产生。 增加螺旋桨的盘面比，以减低单位面积上的平均推力，使叶背上的减压系数降低。 2、从提高螺旋桨的空泡数入手 尽量增加螺旋桨的浸没深度。 减小螺旋桨的转速，即尽可能选用低转速的主机。 提高桨叶的加工精度。 改善船尾部分的形状与正确安装桨轴位置可减小斜流拌流不均匀性的影响等。 3、其他措施 对高速船，特别是高速军舰而言，往往螺旋桨空泡在所难免。一般作如下处理： 允许桨叶上有部分空泡存在，在使用过程中应根据其剥蚀情况予以调换。 速度再高时，干脆设法促使其在第二阶段空泡下运转，即所谓全空泡（或称超空泡）螺旋桨的设计问题。
船用螺旋桨的设计关键分析
船用螺旋桨的设计关键分析 船、机、桨系统中，船体是能量的需求者，主机是能量的发生器，螺旋桨是能量转换装置，三者之间是相互紧密联系的，但同时又要遵从各自的变化特性。 1.螺旋桨 民用船使用的图谱桨，一般以荷兰的B型桨和日本的AU桨为主。AU桨为等螺距桨、叶切面为机翼型；B型桨根部叶切面为机翼型、梢部为弓形，除四叶桨0.6R至叶根处为线性变螺距外，其余均为等螺距，桨叶有15°的后倾。为便于设计方便，由．KT、KQ——J敞水性征曲线图转换为BP一δ图谱。 桨与船体各自在水中运动时，都会形成一个水流场。水流场与桨的敞水工作性能和船的阻力性能密切相关。当桨在船后运动时，2个原本独立的水流场必然会相互作用、相互影响。船体对螺旋桨的影响体现在2个方面：（1）伴流。由于船尾部螺旋桨桨盘处因水的粘性等因素作用，形成一股向前方向的伴流，使得螺旋桨的进速小于船速。（2）伴流的不均匀性。船后桨在整个桨盘面上的进速不等(在实用上可取相对旋转效率为1)。 2.螺旋桨对船体的影响 由于螺旋桨对水流的抽吸作用，造成桨盘处的水流加速，由伯努利定律可知，同一根流线上，水质点速度加快，必然会导致压力下降，从而造成船的粘压阻力增加。也就是桨产生的推一部分用于克服船体产生的附加阻力。 如果用伴流分数ω表征伴流与船速的比值，用推力减额t表征船体附加阻力与船体自身阻力的比值。那么，敞水桨与船后桨的差别就在于一个船身效率(1一t)／(1一ω)从中可以看出，伴流分数ω越大、推力减额t越小，则船身效率越高。 从螺旋桨图谱可以看出，横坐标的参数为√BP或BP。BP称为收到功率系数(或称为载荷系数)，其值为：BP=NPD0.5 /VA2.5式中：N为螺旋桨转速；PD为螺旋桨敞水收到功率；VA为螺旋桨进速。 BP值越小，对应的螺旋桨敞水效率越高；反之，则螺旋桨效率越低。从个体因素来讲，N值和PD0.5 /VA2.5值越小，BP 值就越小。PD和VA参数有联动关系，在相对低速的范围内，PD值变大、BP值变小；在相对高速的范围内，PD值变大、BP值也变大。这取决于船的阻力特性。 实际船螺旋桨设计时，还要考虑以下的先决条件：螺旋桨直径有无限制、船舶航速的具体要求。 一般情况下，螺旋桨设计工况都对应船舶满载航行的状态，在该航行状态下，主机发出预定功率、螺旋桨效率达到最佳，船、机、桨匹配理想。但如果设计参数选择不当，就会造成螺旋桨产生“轻载”或“重载”的现象，“轻载”是指螺旋桨达到设计转速后，不能充分吸收主机的转矩，主机发不出预定功率；“重载”是指螺旋桨还未达到设计转速时，主机转矩已达到最大值，主机同样发不出预定功率。 螺旋桨设计产生“轻载”还是“重载”现象，主要取决于2个方面：(1)伴流分数ω、推力减额t取值是否正确。(2)船舶阻力计算的误差。 如选取的伴流分数ω大于船后实际值，则螺旋桨不能吸收预定的功率和发出要求的推力，从而无法达到预定的航速，螺旋桨处于“轻载”状态；反之螺旋桨处于“重载”状态。
螺旋桨概述
螺旋桨概述 1.概念 1.1结构 图1 螺旋桨示意图 图2 螺旋桨结构 螺旋桨由桨叶、浆毂、、整流帽和尾轴组成，如上图所示。 滑失：如果螺旋桨旋转一周，同时前进的距离等于螺旋桨的螺距P，设螺旋桨转速为n，则理论前进速度为nP。也就是说将不产生水被螺旋桨前后拨动的现象，然而事实上，螺旋桨总是随船一起以低于nP的进速V s对水作前进运动。那么螺旋桨旋转一周在轴向上前进的实际距离为h p（＝V s/n），称为进距。于是我们把P与h p之差（P－h p）称为滑失。 滑失与螺距P之比为滑失比： S r＝（P－h p）/P＝（nP－V s）/nP＝1－V s/nP
式中V s/nP称为进距比。 从式中可以得出，当V s＝nP时，S r＝0。即P＝h,也就是螺旋桨将不产生对水前后拨动的现象，螺旋桨给水的推力为零。 因此我们可以得出结论：滑失越大，滑失比越高，则螺旋桨推水的速度也就越高，所得到的推力就越大。 1.2工作原理 船用螺旋桨工作原理可以从两种不同的观点来解释，一种是动量的变化，另一种则是压力的变化。在动量变化的观点上，简单地说，就是螺旋桨通过加速通过的水，造成水动量增加，产生反作用力而推动船舶。由于动量是质量与速度的乘积，因此不同的质量配合上不同的速度变化，可以造成不同程度的动量变化。 另一方面，由压力变化的观点可以更清楚地说明螺旋桨作动的原理。螺旋桨是由一群翼面构建而成，因此它的作动原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化与入流的攻角，使流经翼面上下的流体有不同的速度，且由伯努利定律可知速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同，因而产生升力。而构成螺旋桨叶片的翼面，它的运动是由螺旋桨的前进与旋转所合成的。若不考虑流体与表面间摩擦力的影响，翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力，而在旋转方向的分量就是船舶主机须克服的转矩力。 1.3推力和阻力 以一片桨叶的截面为例：当船艇静止时，螺旋桨开始工作，把螺旋桨看成不动，则水流以攻角α流向桨叶，其速度为2πnr（n为转速；r为该截面半径）。根据水翼原理，桨叶要受升力和阻力的作用，推动螺旋桨前进，即推动船艇前进。船艇运动会产生顶流和伴流。继续把船艇看成不动，则顶流以与艇速大小相等，方向相反的流速向螺旋桨流来，而伴流则以与艇速方向相同，流速为u r向螺旋桨流来。通过速度合成，我们可以得到与螺旋桨成攻角α，向桨叶流来的合水流。则桨叶受到合水流升力dL和阻力dD的作用，将升力和阻力分解，则得到平行和垂直艇首尾线的分力：
螺旋桨空泡成因、影响和应对
螺旋桨空泡成因、影响和应对方法 Carl 天津大学 摘要：近二十年里，各种高性能船、新船型的出现，现代化船舶向大型、高速性的发展趋势，致使船舶的主机功率急剧增加，螺旋桨周围水的空化产生的空泡成为一个越来越大的问题。空泡会经历发生、溃灭，其过程是迅速且剧烈的，从而会导致剥蚀、震动、噪声等。由于螺旋桨特定类型的空泡和剥蚀的关系现在还没有被充分的认知。本文将阐述空化产生的原因，并针对螺旋桨空泡进行简单的分类，并分析不同类型的空泡的成因及其主要影响。最后从空化原理出发针对空泡的危害总结应对办法。关键词：螺旋桨，空泡，剥蚀，噪声 The causes,impact and restraint methods of propeller cavitation Abstract: In recent twenty years, a variety of high-performance ships and new ship forms are gradually emerged. The modern ship develops trending to larger and faster, which requires a significant increase of main engine power. Water around the propeller generates cavitation, which becomes a problem of concerning. The process of cavitation, concluding forming and crush, is swift and violent, which would lead to erosion, vibration, noise, etc. Due to the relationship between types and erosion of propeller cavitation has not been fully cognition, this paper will describe the causes of cavitation, carry on the simple classification for propeller cavitation, and analysis the causes of different types of cavity. Finally embarking from the cavitation principle, this paper will summarize the methods for restraining propellercavitation. Keywords: propeller, cavitation, erosion, noise 1引言 1753 年，Euler 曾推测出水管中某处的压强降低到某一负值时，水自管壁分离，而在该处形成一个真空空间。这是人们首次预测空化的发生。 螺旋桨的空泡现象，从十九世纪末开始就引起了造船界的注意。机械工业的迅速发展首先解决了高速舰船的动力学问题，各国都大速提高军舰的速度。对于当时的建造水平和技术来说，正常情况下舰船一般能达到预期的速度要求。但是 1894 年英国的“勇敢”号小型驱逐舰在试航的时候，突然出现主机功率、转速和航速都比初始所要设计的差了许多。此后，对螺旋桨进行了许多次的修改设计，但每次试航的结果都相差无几，甚至在尾部还出现剧烈振动。直至修改增加盘面比，其他参数不变，才达到预定的要求。[1] 1897年 Barnaby 和 Parsons 在对英国鱼雷艇和“勇敢”号蒸汽机船相继发生螺旋桨效率严重下降事件进行调查之后，第一次明确地提出了空化这一概念，并指出在液体和固体间存在高速运动的场合可能出现空化。由空化产生空泡，进而引发的工程问题，这促使人们加强对空化与空泡的研究。[2] 在船上很多位置中都会发生空化现象，如船舶所用的螺旋桨、舵、龙骨甚至船体本身都会发生空化。而螺旋桨相对于水的局部速度最大，其空化现象最为明显。 螺旋桨空泡对螺旋桨的水动力性能影响非常大，空泡所产生的脉动压力容易导致船体的严重地不规则性的振动还伴随着辐射噪声，这对有些船舶和潜器都是致命性的影响，比如在游轮上，振动和噪声会直接影响游轮舒适性以致直接影响其经济效益。军事上，为了减少舰船被敌方发现的概率，应当最大限度地降低其辐射噪声，否则将会对舰船和人员的生命安全造成严重的威胁。此外，螺旋桨上的空泡溃灭会直接剥蚀桨叶破坏螺旋桨表面结构进而影响其耐腐蚀性。 2空泡的概念
船舶推进器螺旋桨研究
船舶推进器螺旋桨研究 一，船用推进器的发展历程。 船舶推进器的种类很多，最古老的要算篙了，它可撑着 船前进。后来又发明了桨和橹，它们一直沿用至今。随后是 利用风帆作为推进工具，出现了多种形式的帆船。随着机器 在船上的应用，就出现了明轮推进器。19世纪初出现了螺旋 桨推进器。为了证明螺旋桨的优越性, 英国海军组织了一场 有趣比赛:把动力相当的“响尾蛇号”螺旋桨轮船和“爱里克 托号”明轮进行了竞赛。两艘船的船尾用粗缆绳系起来，让 它们各朝相反的方向驶去。“响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋 转，“爱里克托号”的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号”就把“爱里克托号”拖走了。 这场比赛证明了螺旋桨的优越性。从此，螺旋桨轮船就取代 了明轮。 二，螺旋桨的基本构造与在船舶中的应用基本知识。 螺旋桨俗称车叶，由若干桨叶所组成。桨叶的数目通常为 三叶、四叶或五叶，各叶片之间相隔的角度相等。螺旋桨通常 装在船的尾部，螺旋桨与艉轴的连接部分称为毂，桨叶就固定 在毂上。有船尾向船首看时，所看到的螺旋桨桨叶的一面称为 叶面（压力面），另一面称为叶背（吸力面）。桨叶的外端为 叶梢，而与毂的连接处称为叶根。螺旋桨旋转时叶梢的圆形轨 迹为梢圆，此圆称为螺旋桨桨盘，直径称为螺旋桨直径，其面 积称为盘面积。 螺旋桨正车旋转时，有船尾向船首看所见到的旋转方向为 顺时针方向的称为右旋桨，反之为左旋桨。双桨船的螺旋桨装 在船尾二侧，正常旋转时，若其上都向着船中线转动的称为内 旋桨，反之为外旋桨。螺旋桨直径的大小往往受到船舶吃水的 限制。一般来说，螺旋桨直径愈大转速愈低，其效率愈高。螺 旋桨与船的尾框要有良好的配合，避免叶尖露出水面而影响效率。螺旋桨船体间隙要适当，以避免引起严重的振动。 三，船用螺旋桨的工作原理。
船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究
船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究 2010年6月11日 摘要 基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序，利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究，并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨，保持其原有的径向负荷分布形式，指定不同的弦向负荷分布形式，采用上述方法进行螺距及拱度的优化设计（桨叶其它参数与母型桨相同）。CFD计算表明，通过指定适当的负荷弦向分布，可以在保证效率的同时使桨叶表面压力分布更加均匀，从而推迟桨叶空化。 关键词：船舶、舰船工程；螺旋桨；优化；设计；升力面理论；CFD 0引言 随着船舶向大型化、高速化发展，对螺旋桨的综合性能要求日益提高。现代船舶螺旋桨设计在追求高推进效率的同时，还必须在复杂的船尾流场中尽量推迟乃至避免空化的发生，从而降低螺旋桨诱发的船体振动及噪声。为了满足这些相互制约的要求，螺旋桨优化设计方法的研究日益受到船舶工程界的重视。 传统的螺旋桨设计方法分为图谱设计和理论设计两大类，前者无法直接用于适伴流及大侧斜桨的设计，后者可分为升力线、升力面及面元方法等，能够处理伴流及侧斜问题，但对负荷面分布形式的处理比较单一，应用也不够广泛。近年来，优化方法在螺旋桨设计中的应用研究开始出现，性能计算采用系列桨性能试验回归公式或升力面、CFD等数值方法，优化采用遗传算法、序列二次规划法、DOE方法等，优化目标包括推力、效率、激振力或其组合，但尚未形成比较成熟的体系，与工程应用的要求也有较大距离。 Benini开发了基于遗传算法的系列螺旋桨多目标优化方法，采用试验数据的回归公式计算敞水性能。以敞水效率和推力最大化为目标、Keller空泡限界公式为限制条件，对B
螺旋桨的几何特征
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 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 螺旋桨的结构参数
DWT油污水接收船螺旋桨设计书
1145 DWT油污水接收船螺旋桨设计书 指导老师： 专业班级： 学生姓名： 学号： 邮箱： 完成日期：2013/4/24
目录 1．船型............................. 错误!未定义书签。2．主机参数. (4) 3．推进因子的确定 (4) 4．桨叶数Z的选取 (4) 5．AE/A0的估算 (4) 6．桨型的选取说明 (5) 7．根据估算的AE/A0选取2～3张图谱 (5) 8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 (5) 9．空泡校核 (6) 10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 (8) 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算 (9) 12．桨叶强度校核 (9) 13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 (10) 14．桨毂设计 (10) 15．螺旋桨总图绘制 (11) 16．螺旋桨重量及转动惯量计算 (11) 17．螺旋桨设计总结 (12) 18．课程设计总结 (12)
1. 船型 单甲板，流线型平衡舵，柴油机驱动，适于油污水接收的中机型单桨船。 1.1艾亚法有效功率估算表：（按《船舶原理（上）》P285实例计算）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。）
2．主机参数（设计航速约11kn ） 型号： 6L350PN 标定功率： P S2 = 650kw 标定转速： 362 r/min 3．推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨内河船，故使用巴甫米尔公式估算 =0.165*C B x x=1 =0.1×(Fr-0.2)=0.1*(0.228-0.2)=0.0028 ω=0.185 (2)推力减额分数t 本船为有流线型舵使用商赫公式 t=k =0.111 k=0.6 (3)相对旋转效率： 近似地取为ηR =1.00 (4)船身效率 ηH =w -1t -1=1.091 4．桨叶数Z 的选取 根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找， 故选用四叶。 5．A E /A 0的估算 按公式A E /A 0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p 0-p v )D 2 + k 进行估算， 其中：T =P E /(1-t)V= 346/((1-0.111)*11*0.515)=68.7028kN 水温15℃时汽化压力p v =174 kgf/m 2=174×9.8 N/m 2=1.705 kN/m 2 静压力p 0=p a +γh s =(10330+1000×2.5)×9.8 N/m 2=125.734kN/m 2
船用螺旋桨小知识集锦
船用螺旋桨小知识集锦 螺旋桨简介 由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。 普通运输船舶有1～2个螺旋桨。推进功率大的船，可增加螺旋桨数目。大型快速客船有双桨至四桨。螺旋桨一般有3～4片桨叶，直径根据船的马力和吃水而定，以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。螺旋桨转速不宜太高，海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。 驱动船前进的一种盘形螺旋面的推进装置。由桨叶及与其相连结的桨毂构成。常用的是三叶、四叶和五叶。包括单体螺旋桨、龙叶导管螺旋桨、对转螺旋桨、串列螺旋桨、可调螺距螺旋桨、超空泡螺旋桨、大侧斜螺旋桨等。螺旋桨一般安装在船尾（水下）。船用螺旋桨多由铜合金制成，也有铸钢，铸铁，钛合金或非金属材料制成。对船用螺旋桨的研究分理论和试验两个方面。理论方面现已有动量定理、叶元体理论、升力线理论、升力面理论、边界元方法等理论和分析方法，能较准确地预报螺旋桨的水动力性能并进行理论设计。试验方面的研究主要是通过模型试验研究螺旋桨性能，绘制螺旋桨设计图谱。船用螺旋桨的设计方法分两大类，即理论设计方法和图谱设计方法。 60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。 螺旋桨的分类 在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能，更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率，发展了以下几种特种螺旋桨。 可调螺距螺旋桨 简称调距桨，可按需要调节螺距，充分发挥主机功率;提高推进效率，船倒退时可不改变主机旋转方向。螺距是通过机械或液力操纵桨毂中的机构转动各桨叶来调节的。调距桨对于桨叶负荷变化的适应性较好，在拖船和渔船上应用较多。对于一般运输船舶，可使船-机-桨处于良好的匹配状态。但调距桨的毂径比普通螺旋桨的大得多，叶根的截面厚而窄，在正常操作条件下，其效率要比普通螺旋桨低，而且价格昂贵，维修保养复杂。 导管螺旋桨 在普通螺旋桨外缘加装一机翼形截面的圆形导管而成。此导管又称柯氏导管。导管与船体固接的称固定导管，导管被连接在转动的舵杆上兼起舵叶作用的称可转导管。导管可提高螺旋桨的推进效率，这是因为导管内部流速高、压力低，导管内外的压力差在管壁上形成了附加推力;导管和螺旋桨叶间的间隙很小，限制了桨叶尖的绕流损失;导管可以减少螺旋桨后的尾流收缩，使能量损失减少。但导管螺旋桨的倒车性能较差。固定导管螺旋桨使船舶回转直径增大，可转导管能改善船的回转性能。导管螺旋桨多用于推船。
螺旋桨公式
螺旋桨公式 一、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；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。 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。 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(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 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。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数
船舶设计原理课程大作业-螺旋桨设计
SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 螺旋桨设计计算书 姓名:王志强 学号：5130109174 课程:船舶原理（2） 专业:船舶与海洋工程 日期:2016年4月
一、船舶的主要参数船型：单桨集装箱船 二、最大航速确定
按满载工况、主机功率P s=0.85P max、螺旋桨转速102r/min，设计MAU型5叶右旋桨1只。 螺旋桨敞水收到功率： P D=0.85ηSηR P max=0.85×0.97×1.0×33000kW=27208.5kW 最大航速设计的步骤： 假定若干个盘面比（ 0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8），对每一个盘面比进行以下计算： 1）假定若干直径（范围7.5m ~ 8.5m，每隔0.01米取一次值）； 2）对每个直径，假定若干航速（范围21节~25节，每隔0.001节取一次值）； 3）对每个直径与航速的组合，用回归公式计算设计进速系数下不同螺距比（范围0.4~1.6）螺旋桨的推力、扭矩，通过插值（或二分法）确定满足设计功率要求（即：螺旋桨要求的扭矩与设计功率与转速下的收到转矩平衡）的螺距及相应的有效推力与敞水效率； 4）对每个直径，根据阻力曲线及不同航速下的有效推力值，通过插值确定有效推力与阻力平衡的航速，以及对应的螺距和敞水效率； 5）根据航速（或敞水效率）与直径的关系，确定最大航速（或最高敞水效率）对应的直径，该直径即为所假定盘面比下的最佳直径。 三、空泡校核 柏立尔空泡限界线图 空泡校核计算结果： P0=P a+γ?s=10330+1025×(12.7?4.7)kgf/m2=18530kgf/m2=181594N/m2
船舶原理 螺旋桨 螺距
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。 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。
二、马力及效率 1、有效马力P E 1）公制有效马力（本教材常用）2）英制有效马力式中，Te 为有效推力（kgf ），R 为阻力（kgf ），v 为船速（m/s ）E ()7575P v Rv UShp =e ＝或hp T E ()7676P v Rv UKhp =e ＝T 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P S 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P D 表示。 传送效率η s ＝P D / P S ，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。
螺旋桨计算公式
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。
浅谈船舶螺旋桨的设计..
浅谈船舶螺旋桨的设计 目录 目录 (1) 摘要 (2) 关键词 (2) 引言 (2) 1 结构与计算要素 (3) 1.1 结构组成 (3) 1.2 计算要素 (3) 2 项目设计过程及结果与分析 (5) 2.1 船体估算数据 (6) 2.2 螺旋桨要素选取及结果与分析 (6) 2.3 推力曲线及自由航行计算及结果与分析 (7) 2.4 计算总结 (9) 2.5 螺旋桨模型的敞水实验 (9) 3 螺旋桨设计的发展 (11) 3.1 节能减排促使螺旋桨加快创新 (11) 结束语 (13) 参考文献 (14) 致谢 (14) 附录 (14)
摘要 螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。 螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分，它是保证船舶快速性的一个重要方面。一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计，并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。影响螺旋桨推进性能的因素很多，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。 关键词螺旋桨直径螺距比盘面比桨叶轮廓形状 引言 船在水面或水中的航行时遭受阻力，为了使船舶能保持一定的速度向前航行，必须供给船舶一定的推力，以克服其所承受的阻力。作用在船上的推力是依靠专门的装置或机构通过吸收主机发出的能量并把它转换成推力而得，而这种专门吸收与转换能量的装置或转换能量的装置或机构统称为推进器。推进器种类很多，例如风帆，民轮，直叶推进器，喷水推进器及螺旋桨等，螺旋桨构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高，是目前应用最广的推进器。 1结构与计算 1.1结构组成 螺旋桨俗称车叶，通常由桨叶和浆毂组成。螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。为了减小水的阻力，在浆毂后端加一
航模螺旋桨基础知识
一、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；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。 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。 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(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 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。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数 直径(D)：影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。 此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(＜音速)，否则可能出现激波，导致效率降低。 二、桨叶数目(B)：可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正 比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时，采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。 实度(σ)：桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。
螺旋桨空泡成因、影响和应对
螺旋桨空泡成因、影响和应对
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螺旋桨空泡成因、影响和应对方法 Ｃarｌ天津大学 摘要：近二十年里，各种高性能船、新船型的出现,现代化船舶向大型、高速性的发展趋势,致使船舶的主机功率急剧增加,螺旋桨周围水的空化产生的空泡成为一个越来越大的问题。空泡会经历发生、溃灭，其过程是迅速且剧烈的,从而会导致剥蚀、震动、噪声等。由于螺旋桨特定类型的空泡和剥蚀的关系现在还没有被充分的认知。本文将阐述空化产生的原因,并针对螺旋桨空泡进行简单的分类，并分析不同类型的空泡的成因及其主要影响。最后从空化原理出发针对空泡的危害总结应对办法。 关键词:螺旋桨,空泡，剥蚀,噪声 Tｈe causes, impａｃtａｎd rｅstraｉnt mｅthods ofｐrｏpellｅｒca ｖitaｔion Abｓtract:In recｅｎt twentｙyears, a varｉetｙｏf ｈiｇｈ－pｅrｆorｍance ships ａnd ｎｅw sｈip formｓaｒe ｇrａｄually emerged. Ｔhe modｅrn shiｐｄevelｏps trendinｇto ｌaｒgeｒaｎｄfａsｔｅr, which reｑuirｅs a signifｉcant ｉncrease of main engiｎe ｐower. Water arounｄｔheｐropelｌer ｇeｎeｒatesｃａvitatioｎ, whicｈbeｃomeｓa problem of ｃonｃｅrning.Tｈe ｐroｃeｓs of caviｔａｔioｎ，ｃonｃｌuding formｉnｇa ｎｄcruｓh,is ｓwifｔanｄviolent,ｗhich would lead to eｒosｉon, vｉｂｒatioｎ, noiｓe，ｅtc.Due to thｅrelaｔioｎｓhｉｐbｅｔｗeen typeｓaｎd eroｓion of ｐropeｌler cａvitation has noｔｂｅｅn fully cogniｔion, tｈｉｓpａpｅｒｗill dｅsｃｒibe the causes of ｃa ｖｉｔatiｏn, carry on ｔhe siｍple clａssiｆicatioｎｆｏｒpｒｏｐelleｒcａvｉｔａtion,ａnd anaｌｙｓｉs the cauｓes of diffｅrent types oｆcavity．Fｉnａｌｌｙemｂarking from the caｖitaｔion ｐｒincｉpｌe, thiｓｐaper will summaｒizｅｔheｍｅthods for resｔraｉnｉng propelｌer cavitaｔｉｏn. Ｋｅyｗｏrds: prｏｐelｌeｒ, cavitａtion, eｒosiｏn, nｏiｓｅ １引言 1７53 年，Euler 曾推测出水管中某处的压强降低到某一负值时,水自管壁分离，而在该处形成一个真空空间。这是人们首次预测空化的发生。 螺旋桨的空泡现象,从十九世纪末开始就引起了造船界的注意。机械工业的迅速发展首先解决了高速舰船的动力学问题，各国都大速提高军舰的速度。对于当时的建造水平和技术来说,正常情况下舰船一般能达到预期的速度要求。但是１894 年英国的“勇敢”号小型驱逐舰在试航的时候,突然出现主机功率、转速和航速都比初始所要设计的差了许多。此后,对螺旋桨进行了许多次的修改设计,但每次试航的结果都相差无几,甚至在尾部还出现剧烈振动。直至修改增加盘面比，其他参数不变,才达到预定的要求。[1] 1８９7年 Baｒnabｙ和Ｐａｒsons 在对英国鱼雷艇和“勇敢”号蒸汽机船相继发生螺旋桨效率严重下降事件进行调查之后，第一次明确地提出了空化这一概念，并指出在液体和固体间存在高速运动的场合可能出现空化。由空化产生空泡,进而引发的工程问题，这促使人们加强对空化与空泡的研究。［2] 在船上很多位置中都会发生空化现象,如船舶所用的螺旋桨、舵、龙骨甚至船体本身都会发生空化。而螺旋桨相对于水的局部速度最大,其空化现象最为明显。 螺旋桨空泡对螺旋桨的水动力性能影响非常大，空泡所产生的脉动压力容易导致船体的严重地不规则性的振动还伴随着辐射噪声，这对有些船舶和潜器都是致命性的影响,比如在游轮上,振动和噪声会直接影响游轮舒适性以致直接影响其经济效益。军事上，为了减少舰船被敌方发现的概率,
飞机螺旋桨工作原理
飞机螺旋桨工作原理.txt吃吧吃吧不是罪，再胖的人也有权利去增肥！苗条背后其实是憔悴，爱你的人不会在乎你的腰围！尝尝阔别已久美食的滋味，就算撑死也是一种美！减肥最可怕的不是饥饿，而是你明明不饿但总觉得非得吃点什么才踏实。与现实中飞行技术的对比：飞机螺旋桨工作原理 一、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;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。空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,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。 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。 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: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 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。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线,它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为72千米/小时,发动转速为6500转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提高螺旋桨的效率。 二、几何参数 直径(D):影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下,直径增大拉力随之增大,效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速