螺旋桨这泡的防治
浅析螺旋桨空泡的避免或延缓措施
２Ｐ ｏ 定义减压系数为 ｛ ～ ／ ）（ｂＶ） １ ｖ ， ＝ ）（Ｐ ＝ｖ ｏ 。如 ｛ ０ ／ 一 ＜ 表示压力增高， ｛ ） 表示压力降低。
≤三 三兰 兰 － ；
系 数 ，压力最 低 。在极 限状 态 ｛ 一 ３ Ｐ ｋ ＝ ｐ ／ ｖ ，则不 发生 空
泡的极限速度为 ：
：
Ｖ｛ ｐ一
空泡 ：气化空泡一 水中空气逸出到气核 ，汽化空泡一 水爆发 式汽化，似是空泡一 水中气核膨胀。空泡判别条件只对汽化空泡 近似正确 二、空泡对螺旋桨性能的影响 ：第一阶段：局部空泡，对水 动力性能无明显影响，但可能产生剥蚀。第二阶段 ：空泡区拖到 随边之外 ，无剥蚀 ，但使对水动力性能恶化。前者对性能影响不 大，但产生剥蚀 ；后者影响性能，但无剥蚀作用。
（ ）与拱度变化对空泡特性影响相反，当最大厚度位置向尾缘 ２ 移动时，空斗宽度将变窄，对空泡杵 眭不利 。因此 ，最大厚度 应向导缘移动 。 （）增加最大拱度可将空泡斗向上移动，利用 ３
大干ｖ ，压力小于 ，形成 “ ０ 吸力”。而叶背上的水流速度小 于ｖ ，压力大于ｐ，形成 “ 口 ０ 压力”在叶背上取一点Ｂ，设该处的 压力为ｐ，流速为ｖ，与切面远前方的Ａ ｂ ｈ 点位于同一线上。运动
研究结果表明，空泡现象与其负荷、空泡数和盘面处伴流分布有 ２ 、从叶剖面参数着手。叶剖面空泡特性取决于叶剖面上压力分 关 ，与桨叶要素关系密切。发现空泡现象时，按不同空泡位置， 布。压力分布由其厚度和拱度分布确定。因此影响其空泡特性 就 其不 同空泡 机 制 ，采 用 不 同预 防 。 的叶剖面参数有 ：叶剖面的最大拱度 ，最大厚度 ，拱度分布 ，
第7章 空泡现象
1894年 1894年，“勇敢”号 勇敢” 小型驱逐舰： 小型驱逐舰：转速比额定 低1.54%；主机总功率比 1.54%； 额定低7.5%；航速只有24 额定低7.5%；航速只有24 节（设计27节） 设计27节
最后修改 方案？ 方案？
原因：空泡 原因：
船舶发展存在着二种趋势
高转速和大功率：军用船舶(如高速艇等)主机，并 高转速和大功率：军用船舶(如高速艇等)主机， 将高速主机与螺旋桨直接相连。 将高速主机与螺旋桨直接相连。这类船的螺旋桨上 空泡往往在所难免， 空泡往往在所难免，因而促进了所谓空泡螺旋桨或 全空泡螺旋桨的研究和发展。 全空泡螺旋桨的研究和发展。 船舶大型化和高功率：由于螺旋桨负荷不断增加， 船舶大型化和高功率：由于螺旋桨负荷不断增加， 尾部流场的不均匀性使螺旋桨上产生时生时灭的空 导致桨叶剥蚀损伤， 泡，导致桨叶剥蚀损伤，而且往往伴有强烈的尾部 振动。 振动。
空泡数σ 与来流速度V 空泡数 σ 与来流速度 V0、 水 的汽化压力p 及静压力p 有关， 的汽化压力 pv 及静压力 p0 有关 ， 而与桨叶切面的几何特征无关。 而与桨叶切面的几何特征无关。
减压系数ξ只与该处流速V 减压系数ξ只与该处流速Vb对 有关。 来流速度V 的比值( 来流速度V0的比值(Vb／V0)有关。 p0 − pb Vb 2 ξ= = ( ) −1 故在绕流条件下减压系数ξ 故在绕流条件下减压系数ξ随切面 1 2 V0 ρV0 形状、入射角α 点的位置而变， 形状、入射角αK及B点的位置而变， 2 与来流速度V 的大小无关。 与来流速度V0的大小无关。
水动力特性与空泡数的关系
CL 10C D
C L-σ,α=常数
空泡初生
C D-σ,α=常数
空泡初生
螺旋桨鸣音产生机理及防治方法
自古 以 来 ， 们 就 知 道 风 能 使 风圆柱 形 线状体 和一 切有 钝后缘 的 叶片在 流体 中共有 的一 种 流体动 力弹性 力 学现象 。民用船 舶 的螺旋桨 鸣音 虽 无太碍 ， 但让 人 听了总觉 烦 心 ， 令 人怀 疑是螺 旋桨 轴 在什么 地方 与其 它物体 碰擦 的结 果 。 军事舰 艇 的螺 旋桨 鸣音易使 舰 艇暴露 目标 ， 而 招
线形 圆柱体 的背 面 。 圆柱体 最宽 截面 的 附近 ， 在 附面 层从 圆柱 体表 面 的 两侧 脱 开 ， 并形 成 两 个在 流 动 中 和尾部 拖 曳的剪 切层 。这两 个 自由的剪 切层形 成 了
尾 流 的 边 界 。 因 为 自由 剪 切 层 的 最 内层 比和 自由 流
ＨＬ ｎ ｉ １ Ｈａ ｊ ａ ｎ
Ｋ ｅ ｗｏｒ ｙ ｄｓ： ｏ ｅ ｌｒ；ｓｎｇ ｎｇ；ｇ ｎ ｒ ｔｎ ｅ ｈ ｎｉｍ ；ｅ ｉ ｉ ｔｏ ｐｒ ｐ ｌｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ａ ｉｇ ｍ ｃ ａ ｓ ｌｍ ｎａ ｉ ｎ Ａｂ ｔ ａ ｔ： ｓ ｒ ｃ Ｔｈｉ ａ ｅ ｓ ｕ ｓ ｓ ｔ ｎｅ ａ ｉ ｍｅ ｈ ｎｉｍ ｆｐｒ ｐｅｌ ｒ ｓ ｎ ｎ ｓ ｄ ｏ ｈ ｈｅ ｙ ｏｆｕｎ ｓ ｐ ｐ ｒ ｄｉｃ ｓ ｅ ｈｅ ｇｅ ｒ ｔｎｇ ｃ ａ ｓ ｏ ｏ ｌｅ ｉ ｇｉ ｇ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｏｒ — ｓ ｅ ｄｙ ｈｙ ｏ ｔ ａ ｄｒ ｄｙｎ ｍ ｉｓ ｏｆｃ ｃ ｉ ｐ ｒ ｌｓ ｐａ ａｔ ｄ ｆｏ ａ ｄ ｐ ｎｔ ｔｔ ｅ ｓ ｎ ｎｇ ｉ ｙ ｃ ｌｒ ｓ ｌ ａ ｃ ｙ ｌ ｓ ｉａ ｅ ｒ ｅ ｌ ｗ ｎ ｏｉ ｓＯＵ ｈ ｉ ｇｉ ｓ ａ ｔ ｐｉａ ｅ ｕ ｔｏｆｈｙｄ ｏ ｃ ｒ— ｄ ｎａ ｉ ｌ ｓ ｃｒ ｓ ｎａ ｃ ｎ ｃ ｄ ｂｙ Ｋ ａ ｍ ａ ｏ ｔ ｘ． Ｔ ｈ ａ ｅ ｏ ｌ ｄ ｓｔ ｓｃ ｎ ｂｅｐｒ ｖ ｎ ｅ ｅ ｃ ｙ ｍ ｃ ｅ ａ ｔ ｅ ｏ ｎ ｅ ｉ ｄｕ ｅ ｒ ｎ ｖ ｒ ｅ ｉ ｅ ｐ ｐ ｒ ｃ ｎｃ ｕ ｅ ｈｉ ａ ｅ ｅ ｔ ｄ ｂｙ ｒ ｄｕ ｉ ｒ ｅ ｌ ｒ ｂ ａ ｅ ｔ ａｌｅ ｅ ｔ ｍ ｍ ｈｅ ｂａ ｉ ｆｃ ｍ ｐｌａ ｃ ｉｈ ｃ ａ ｓ ｒ ｑｕ ｒ ｍ ｅ ． ｎｇ ｐ ｏｐ ｌｅ ｌ ｄ ｒ ｉ ｄｇ ｏ ｌ ｏｎ ｔ ｓ ｓ ｏ ｏ ｉ ｎ ｅ ｗ ｔ ｌ ｓ ｅ ｉｅ ｎｔ
最新螺旋桨空泡成因、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 propeller cavitation.Keywords: propeller, cavitation, erosion, noise1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。
空泡现象
ξ p0 pb (Vb )2 1
1 2
ρቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ02
V0
来流速度V0的比值(Vb／V0)有关。 故在绕流条件下减压系数ξ随切面
形状、入射角αK及B点的位置而变，
与来流速度V0的大小无关。
不同切面的最大减压系数ξ
+2.0
+1.0
Δp
12ρV
2 0
0
-1.0
αK 11°
+2.0
Δp
12ρV
2 0
+1.0 0
表面无剥蚀作用；但
影响叶0.5切面的1.0水动力1.5 性能。
水动力特性与空泡数的关系
CL 10CD
CL-σ,α=常数 CD-σ,α=常数
空泡初生 空泡初生
0.5
1.0
1.5
2.0 σ
对任一切面来说，空泡出现的部位取
决于空泡数σ 和攻角α 的大小。
a
b
c
叶切面的空泡斗
α(°)
10
背片空泡 泡状空泡
8
6 面片空泡
4
C (σC背α空m泡ax)界限
2
泡
0
Δα
状
空
A(σD αD) 无空泡区
-2
泡
界
-4 -6
限
B(σ B
α面m空in)泡界限
0.5 σc r
1.0
1.5
ξmax ,σ
§7-3 空泡现象及对水动力性能的影响
一、螺旋桨的空泡现象 1．涡空泡 2．泡状空泡 3．片状空泡 4．云雾状空泡
V0 A
B点: pb Vb
A点 p0 V0
B点 pb Vb
用伯努利方程确定A、B两点处压力及速度之间 的关系，即
螺旋桨如何形成空泡
螺旋桨如何形成空泡
基本上应该如此理解,螺旋桨在旋转的时候带动周围的液体高速流动,因为正面的液体被螺旋桨甩出去,由于大量的液体是从正面甩出去了,周围的液体来不及补充近来,所以在螺旋桨的背面就形成一定的真空,这时液体中含有的空气就溢出来,在背面形成气泡,又由于紧跟着液体的挤压,气泡被击碎,所以就形成了空泡腐蚀.
空泡的另外一种形式是超空泡，它的形成还有些不同超空泡（supercavitation）是一种物理现象。
当物体在水中的运动速度超过 100节时，后部就会形成奇异的水蒸气泡，从而产生“超空泡”流体———机械效应。
液体绕物体快速运动时压力会下降，而随着速度的增加，当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变为气相，形成水蒸气。
空泡会使水流发生畸变，从而损失水泵、涡轮水翼和推进器的使用效率，还可能导致强冲击波的出现，并引起金属表面的腐蚀。
舰船设计师经常要与制造麻烦的空泡打交道，试图避免出现空泡现象，如将船体设计成流线型等。
物体在水中运动时，还需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。
科学家们为改进设计绞尽了脑汁，谁知最后却惊喜地发现，一个有效的办法竟然是可以利用讨厌的空泡，形成一种可更新的气体包络，使流体对物体表面的浸湿面积最少，从而大大降低黏性阻力，这种低密度气泡就是超空泡。
超空泡是空泡的一种极端形式，当物体在水中的运动速度超过50米／秒时，钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴。
空泡长度与物体的运动速度有关，物体能够在自己产生的长气泡内部，以最小的阻力飞速前进。
轮船螺旋桨防水方法
轮船螺旋桨防水方法
轮船螺旋桨防水方法是非常重要的，因为如果螺旋桨受到水的侵蚀，会导致船只运转不正常甚至停止运转。
以下是一些轮船螺旋桨防水的方法：
1. 防腐蚀涂层：为了防止海水对螺旋桨的腐蚀，可以在螺旋桨表面涂上一层防腐蚀涂层。
这种涂层通常是由氧化铁和锌等材料组成的，可以有效地防止螺旋桨被海水腐蚀。
2. 防水密封：在螺旋桨上安装一个防水密封设备，可以有效地防止海水进入螺旋桨内部。
这种设备通常是由橡胶或塑料等材料制成的，能够防止水分渗透进入螺旋桨内部。
3. 定期清洗：定期清洗螺旋桨表面的海藻和其他杂物，并清除表面积累的盐和污垢，可以有效地防止螺旋桨被侵蚀和腐蚀。
4. 定期检查：定期检查螺旋桨的状态，包括表面有无裂纹或其他损伤，可以及时发现并解决问题，避免问题扩大。
总之，轮船螺旋桨防水是非常重要的，需要采取一些措施来保护螺旋桨，确保船只能够正常运转。
- 1 -。
螺旋桨腐蚀形式及修复工艺综述
工程技术幸福生活指南56幸福生活指南螺旋桨腐蚀形式及修复工艺综述王 强大连海事大学 辽宁 大连 116026摘 要：腐蚀是螺旋桨最常见的一种损坏形式。
本文首先介绍了螺旋桨腐蚀的四种主要形式：电化学腐蚀、空泡腐蚀、冲刷腐蚀和海洋生物腐蚀，及其带来的危害。
然后详细描述了对腐蚀的螺旋桨进行修复的三种方法：焊接修复、热喷涂修复和冷喷涂修复，最后结合国内外对螺旋桨修复的研究现状，指出未来螺旋桨修复的发展趋势。
关键词：螺旋桨；腐蚀；修复1前言 螺旋桨是船舶的推进装置，它可以将主柴油机的输出功率转化为推进功率，推动船舶前进。
由于螺旋桨长时间浸没在水面以下，高速旋转时和海水发生摩擦，以及各种海洋生物的影响，因此螺旋桨在船舶航行过程中会发生不同程度的腐蚀。
螺旋桨发生腐蚀后，不仅会增大和海水之间的摩擦，使效率降低，油耗增加，还会在航行过程中产生噪音，影响船舶的正常航行。
因此我们要了解螺旋桨的腐蚀机理，及时对发生腐蚀的螺旋桨进行修复。
本文介绍了螺旋桨的腐蚀形式及对螺旋桨进行修复的措施。
2螺旋桨腐蚀形式及危害 2.1电化学腐蚀 电化学腐蚀是指金属和电解质溶液相互接触时发生氧化还原反应，其中金属失去电子形成阳离子进入溶液中；溶液中的阴离子得到电子形成气体析出。
目前用来制作船舶螺旋桨的材料主要有两种：锰青铜和铝青铜。
又因为铝青铜的性能更加优良，在海水中的耐磨性和耐腐蚀性比锰青铜更好，且力学性能突出，所以目前船舶螺旋桨多采用铝青铜作为制作原料[1]。
表一：制造船舶螺旋桨用到的两种铝青铜材料的化学成分化学成分（%） 合金牌号镍 铝 铁 锰铜 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 1.8～2.5 7.0～8.5 2.5～4.0 11.5～14.0 其余 ZCuAl9Fe4Ni4Mn24.0～5.0 8.5～10.0 4.0～5.0 0.8～2.5其余从上述表格中我们可以看到，在这两种铝青铜中，不仅有铜元素，还含有不少的铝元素及其他一些金属元素。
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叶位 置 过 于接 近 船 尾 的 高 伴 流 区 ， 到伴 流 场 不 受
均匀 的 影 响 ， 叶运 转 过 程 中 时而 在 高伴 流 区 ， 桨 时
度 可达 １ ～４ｍｍ。这 种 现 象 在 高速 重 负荷 船 舶 的 导管 桨 都 可能 产 生 ， 影 响推 进 效 率 ， 会 缩短 桨 叶 寿
命 ， 时会 引起 噪 声 、 动 等 危 害 。 同 振 近 代 对 螺 旋 桨 空 泡研 究 结 果 表 明 ， 旋 桨 的 螺
而在 低伴 流 区 ， 变于 正 负 攻 角 的水 动力 作用 下 ， 交
易 诱 发 叶 背 、 面都 出现 剥蚀 。与 此相 反 ， 后 体 叶 尾
的方 型 系数 比较 小 ， 在 圆 盘 面 的来 流 比较 均匀 ， 船 因此 螺旋 桨 叶在 ４个 象 限 内 ， 免 除 空泡 祸 害 ， 能 这
当 出现 这 种 空 泡 情 况 时 ， 从 改善 伴 流 的 不 应 均 匀 程 度 着 手 ， 安 装 导 流 罩 ， 木 上 装 整 流 鳍 如 呆 片， 或用 随边 尾 翘 的方 法 使 叶梢 减 载 来改 善 它 。 ４ 抑 制梢 涡 —— 防止 导 流 管 内壁 空 泡剥 蚀 螺 旋 桨梢 部 处 的 导 管 内壁 剥蚀 的机理 主要 是
加 工很 光 滑 的螺 旋 桨 ， 水 中 ， 在 当航 速 和 转速
高 于一 定 的临 界 值 时 ， 由于 螺 旋 桨 表 面 的界 层 压
力 降低 至 淡 水 温 度 条 件 下 水 的 气 化 压 力 ， 中逸 水 出气 泡 。这 种 气 泡推 移 至 减化 系数 较 小 的切 面位 置 时 ， 生猛 烈 爆 破 ， 螺旋 桨 光 滑 表 面上 出现许 发 在 多被 剥蚀 的微 孔 ， 成 片 片海 绵 状 的 凹穴 ，Ｌ 形 孑 的深
螺 旋 桨 空 泡 的 防治
王 德 生
（ 龙 江省黑河 船舶检验处 黑 黑河 １４０ ） ６ ３ ０
摘
要
螺 旋 桨 空 泡 将 影 响 其 推 进 效 率 ， 短 螺 旋 桨 使 用 寿 命 ， 时 会 引 起 噪 声 、 动 。 文 中讨 论 缩 同 振
几 种 防 治 螺 旋 桨 空 泡 的 措 施 ： 洞 法 、 善 船 舶 尾 型 、 制 梢 涡 以 防 止 导 流 管 内壁 空 泡 剥 蚀 等 。 打 改 抑 关键词 螺旋桨 空泡 防 治
左右 ， 能 避免 叶 梢 部 的 背空 泡 ； 其 根部 的面 空 才 但
泡则 将依 然 如 故 ， 时最 佳 办 法 就是 根 部 打 １个 、 此
收稿 日期 ；０ ２０ — １ ２ ０ — ５２
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８ ８
黄 元 生 ： 型 船 舶 建 造 质 量 控 制 浅 谈 小
在离 心 力 的影 响 下 ， 泡 的 溃 灭 发 生 在 坚 实 的导 空 管 内壁 ， 重 地 剥蚀 导 管 的 中环 内壁 。 严 为改 善 导管 内壁 的空 泡 剥 蚀 ， 设 法 抑 制 或 推 迟 梢 涡 空 泡 的 应 产生 。 由于 这 种 现象 早 于 桨 叶面 泡 的发 生 ， 因此导 管 剥 蚀很 难 幸 免 。 目前 导 管 空泡 的研 究 方 兴未 艾 ， 公 诸 于世 的有 如 下几 种 实 用 方 法 。
２０ ０ ２年 第 ４期
证 措施 贯 彻 于 工程 实 施 的各 个 工 序 和施 工 的 全过 程 。在实 际 建 造 中不 仅 要 有一 套 健 全 的组 织保 证
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总 第 １ ３期 ９ ２０ ０ ２年 第 ４期
交
通
科
技
Ｔｒ ｎ ｐ ｒａｉ ｎＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｓ ｏ ｔｔｏ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ
Ｓｅ ｉｌＮ ｏ．１ ｒａ ９３ Ｎ ｏ． ４ Ａｇｕ．２ ２ ００
４ １ 叶梢 减 载法 ． 叶 梢 螺 距 适 当减 少 ， 叶重 心 的螺 距 适 当增 桨
（ 转第 ８ 下 ８页 ）
较 大 ， 就 是说 斜 流 将使 空 泡较 早 出现 。 常的 情 这 通 况是 叶 梢部 分 易 生背 气 泡 ， 叶根 部分 易 生 面空 泡 。
因此 斜 流 中工 作 的 螺 旋 桨 要 加 大 空 泡裕 度 ２ Ｏ
由于桨 叶 梢 部 的梢 涡 空 泡所 激 发 。这 种 梢涡 空 泡 随梢 部 的 载荷 增 加 而增 多 ， 它对 桨 叶威 胁 不 大 ， 但
见 的几 种 空泡 剥蚀 现 象 及 其 防 治方 法 述 评如 下 。
２ 打 洞法 —— 防止 桨 叶 根部 空泡 剥 蚀 由于船 体 线 型 、 舱 布 置及 使 用上 的要 求 ， 机 使 螺 旋 桨轴 不 平 行 于 船 的 基 线 ， 此 尾 部 水 流 的 方 因 向与 螺旋 桨 轴 线 之 间 形 成 某 一 角 度 ， 时 螺旋 桨 此 在斜 流 中运 转 。在斜 流 中工 作 的螺 旋 桨 与 在轴 向 水 流工 作 时 比较 ， 对 最 大周 向线 速度 增 加 ， 角 相 攻
是伴 流 场较 均 匀 所 致 。
空 泡 现象 与其 负荷 、 泡 数 和 盘 面 处伴 流 分 布 有 空
关， 与桨 叶 要 素关 系 十 分 密切 。 船 时 发 现螺 旋 桨 修
存 在空 泡 现象 时 ， 不 同 的空 泡 位 置 ， 其不 同的 按 就
空 泡机 制 ， 采用 不 同 的办 法预 防和 修理 ， 现就 最 常
２个 或 ３个 孔 。 孑 的位 置一 般 是 打 在 剥蚀 起 始 位 Ｌ
１ 前 言
置 前 面 。Ｌ 孑 的作 用 是 使 压力 面 的水 流通 向吸力 面 ， 使 压 力 降得 到 补偿 ， 善该 切 面 的 降压 系数 ， 改 避免
面 空 泡产 生 。 ３ 改善 尾 型 使伴 流 分 布 均 匀化 实 践证 明采 用 较 高 伴 流 的 Ｖ 型 船 尾 ， 由于 桨