螺旋桨图
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）。
螺旋桨
如图，若把螺旋线所在圆筒面 沿垂直方向剪开展平，螺旋 线为一直线，从而得到一直 角三角形，称为螺距三角形。 螺旋线与圆筒面底边所构成 的倾角称为螺距角，用γ 表 示。 若母线上各点以等转速旋转但 各点下降的速度不同，这样 形成的螺旋面称为径向变螺 距螺旋面。大型船舶螺旋桨 的压力面大多由径向变螺距 螺旋面构成，其吸力面通常 则是一个复杂的螺旋面。
当螺旋浆在水中运动时，水被 它推向后移，由于螺旋桨和 水之间存在轴向方向的相对 滑动，因此螺旋浆前进的距 离比螺距要小，这种现象称 为滑失现象。螺旋浆旋转一 周在轴向前进的距离称为进 程hp，进程与浆直径的比值 称为进程比λ p=hp/D。螺距 H与进程的差值（H-hp）称 为滑失。H-hp/H称为滑失比 （率），即：
（ 1 ）无进程情况：相当 于系泊工况， Vp=0 ， 不同航行工况下推力与阻 力矩的变化 λ p=0 ， 水 流 将 从 垂 直 于轴线方向流入，螺旋 桨只有旋转运动而无轴 向移动。此时K1、K2都 最大，升力和推力重合， 推力和阻力矩都达到最 大值。在此情况下，管 理人员应注意控制柴油 机油门和转速，以免主 机超负荷。
4．影响螺旋浆特性的 因素
若直径D和螺距H/D过大，则螺旋桨会过重，主机带不 动，它在高转速下运转时，就会造成超负荷。若D 或H/D选得过小，则螺旋桨会过轻，主机就不能充 分发挥它的做功能力。 2）船舶航行工况
船舶航行工况的变化，既包括航行的自然条件变化，如风浪大 小、水深的变化，也包括各种机动操纵时的过渡过程，如船 舶的加速、减速、倒航等。当船体污底、载重量增加、顶风、 浪大和转弯等时，λ p减小，表明船体阻力增加，此时航速 变慢，K1、K2都增加，推力和阻力矩也都增大，应注意防 止主机超负荷；当船舶空载、轻载或顺风时，λ p增大，表 明船体阻力减小，此时航速变快，K1、K2都减小，推力和 阻力矩也都减小，应注意减小油门防止主机超速。
螺旋桨基础理论ppt课件
2 - 16
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
螺旋桨水动力性能
由式(3-36)及式(3-37)，可得进速系数J与滑脱比s之间的 关系为
作用在桨叶上的力及力矩
式中：rh为桨毅半径． R 为螺旋桨半径。
式（3 一34 ）把螺旋桨的推力、转矩与流场及螺旋桨的 几何特征联系起来。因而比动量理论的结果要精密完整得 多。 当螺旋桨以进速vA和转速n 进行工作时，必须吸收主机所 供给的转矩Q 才能发出推力T ，其所作的有用功率为TVA ，而吸收的功率为2ПnQ ，故螺旋桨的效率为
2 -9
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
作用在桨叶上的力及力矩
根据茹柯夫斯基升力公式，升元体上dr 段产生的升力 将式（3-28）代入式（3-27），并考虑到dD=єdL （є为
此种情况下螺旋桨产生负推力。螺旋桨不遭受旋转阻力时
旋转一周所前进的距离称为无转矩进程或无转矩螺距，并
以P2表示， 对于一定的螺旋桨而言，显然P2> P1> P ，船舶在航行时 ，螺旋桨必须产生向前的推力以克服船之阻力，才能使船
以一定的速度前进，故螺旋桨在实际操作时，其每转一周
前进的距离hp小于实效螺距P1 。实效螺距P1与进程hp之 差（P1-hp）称为实效滑脱，其与实效螺距P1的比值称为 实效2滑- 2脱0 比，以s1来表示，即
叶元体的阻升比），叶元体转矩dQ=rdF , 可得
螺旋桨知识
当前位置：首页> 网络课堂> 第八章> 螺旋桨的工作原理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（螺旋面的形成演示动画）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图8-3 螺旋桨的结构参数（螺旋桨的结构参数演示动画）螺旋桨的结构参数如图8-3所示。
螺旋桨与推进轴联接的部分称为桨毂以一定的角度联按于轮毅上。
鱼雷的桨叶一般为2-7片。
叶片数主要决定于螺旋桨推力的大小。
螺旋桨制图
柯枭冰
2014-06-17
Ⅰ 画3个图的桨叶参考线OU（注意侧视图中的纵斜角）
Ⅱ 画10个半径处的等分线
量取距离的时候一定注意制图比例（对整张图有效）！
100
1 伸张轮廓图
◆
伸张轮廓
假想线—虚线表示
126.29
上表见《螺旋桨计算书》第14页
204.22 281.79
Hale Waihona Puke 1 伸张轮廓图d1dh
d2
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
r1=0.033D，r2=0.044D
5 标注尺寸、型值表、主尺度、标题栏
5 标注尺寸、型值表、主尺度、标题栏
欢迎提问！
螺旋桨制图
柯枭冰
2014-06-18
a
N’
P 2
2 正视图
◆从船后向船首看
N
a
b
b
a
N’
P 2
2 正视图
◆顶点绘制
N
N’
2 正视图
◆顶点绘制
a
a
2 正视图
光 顺 连 接 各 点
3 侧视图
◆从右舷往左舷看
3 侧视图
◆从右舷往左舷看
N
N’
3 侧视图
◆从右舷往左舷看
N
H'
A' H1 A1
N’
3 侧视图
◆从右舷往左舷看
◆桨叶切面
X-叶片横坐标，Yo-叶背纵坐标，Yu-叶面纵坐标
螺旋桨的推力和转矩
Te = T- △T = T (1- △T /T) = T(1-t) 其中， Te为有效推力；t为推力减额系数。
螺旋桨的推力和转矩
③ 滑失对推力的影响（滑失S ） 除上述影响外，螺旋桨的推力还与螺旋桨的运动状
阻力D（平行流速方向的分力）
螺旋桨的推力和转矩
2、螺旋桨产生推力和转矩的原理
dL
dT
S
nP
f
Vp
b
dQ
r
n2pr
螺旋桨推力、转矩示意图
螺旋桨的推力和转矩
3、敞水螺旋桨推力及转矩
推力：
T = ·n2 ·D4 ·KT
转矩：
Q = ·n2 ·D5 ·KQ
其中，KT为推力系数， KQ为转矩系数, 可根据螺旋 桨敞水试验求得，且为进速系数（J）的函数。 进速系数：J = Vp / (n ·D)
主要取决于船速、转速和滑失比。 当船速一定时，T和Q与转速的平方正正比； 当转速一定时，船速越低，滑失比越大，T和Q 越大。 实际操船中，驾引人员常常通过降低船速，增加转速
来增大滑失比，提高舵效，但应当注意避免使主机超负 荷工作而损坏主机。
螺旋桨的推力和转矩
螺旋桨的推力和转矩
1、机翼产生升力的原理 2、螺旋桨产生推力和转矩的原理 3、敞水螺旋桨推力及转矩 4、船后螺旋桨的特性
螺旋桨的推力和转矩
1、机翼产生升力的原理 F L
机翼升力条件：
来流速度V
来流的冲角
D
V
产生压力差F（机翼上、下表面 压力之差）
压力差F分解为：
升力L（垂直流速方向的分力）
7.舵和螺旋桨
7舵和螺旋桨构造(Rudder and Screw Propeller)舵和螺旋桨是船舶的重要操纵设备。
舵的作用是改变船的航向，螺旋桨的作用是产生推动船前进的动力。
7.1 各种类型舵的结构图7.1.1舵的类型types of rudder(I) 半平衡舵semi-balanced rudder(II) 悬挂舵spade rudder(III) 多支承舵multi-pintle rudder(IV) 三支点平衡舵three bearing balanced rudder(V) 穿心舵轴平衡舵penetrating spindle balanced rudder（I）（II）（III）（IV）（V）图7.1.2平板舵结构(不平衡舵) single plate rudder○1 上舵杆 upper rudder stock ○2 连接法兰 joint flange, coupling flange ○3 上舵销 upper rudder pintle ○4 舵钮 rudder gudgeon, rudder brace ○5 舵臂 rudder arm ○6 中舵销 intermediate rudder pintle ○7 下舵杆 lower rudder stock ○8 舵板 rudder plate ○9 下舵销 lower rudder pintle图7.1.3 流线型舵结构（平衡舵） streamlined rudder construction ○1 舵杆 rudder stock ○2 舵面板 rudder surface plate ○3 水平肋板 horizontal floor ○4 焊接衬板 weld backing ○5 垂直舵板 vertical rudder plate ○1 ○2 ○3 ○4 ○5 ○6 ○7 ○8 ○9 图7.1.2 平板舵结构图7.1.4 流线型舵装置 streamlined rudder gear○1 舵杆 rudder stock ○2 吊环眼 hoisting ring eye ○3 舵顶板 rudder top plate ○4 水平法兰接头 horizontal flange joint ○5 垂直法兰接头 vertical flange joint ○6 上舵轴衬套 upper rudder axle sleeve (liner) ○7 上轴承 upper bearing ○8 舵面板 rudder surface plate ○9 中间舵轴衬套 middle sleeve (liner) ○10 横向肋板 transverse floor ○11 下舵轴衬套 lower rudder axle sleeve (liner) ○12 下轴承 lower bearing ○13 衬套 sleeve, liner ○14 舵轴承座 rudder axle support ○15 舵底板 rudder bottom plate ○1 ○2 ○3 ○4 ○5 图7.1.3 流线型舵结构○16 竖向肋板 vertical floor ○17 舵底塞 plug ○18 舵轴 rudder axle ○19 圆螺母 circular nut图7.1.5 特种舵 special type rudder(a ) 整流帽舵 bulb type rudder(b ) 主动舵 active rudder(c ) 襟翼舵 flaptype rudder○1 主舵 main rudder ○2 副舵 auxiliary rudder ○3 太阳齿轮 sun gear ，sun wheel ○1 ○5 ○2 ○3 ○4 ○6 ○7 ○8 ○9 ○10 ○11 ○12 ○13 ○14 ○15 ○16 ○17 ○18 ○19 图7.1.4 流线型舵装置○4行星齿轮planetary gear(d) 反应舵reaction rudder（a）整流帽舵（b）主动舵○3○4○2○1（d）反应舵（c）襟翼舵图7.1.5 特种舵7.2 舵设备图7.2.1操舵装置布置arrangement of steering gear ○1上甲板upper deck○2舵扇rudder quadrant○3电动舵机electric rudder gear○4上舵承upper rudder bearing○5舵机平台steering gear platform○6舵杆rudder stock○7舵杆套筒rudder stock trunk○8下舵承lower rudder bearing○9艉框stern frame○10舵叶rudder blade○11螺旋桨screw, screw propeller○12舵底枢rudder bottom gudgeon○2○1○3○4○5○6○7○8○9○10○11○12图7.2.1 操舵装置布置图7.2.2 舵承rudder bearing (carrier)(a) 上舵承upper rudder bearing (carrier)○1衬套sleeve○2止推滚珠轴承thrust ball bearing○3舵承体ruder carrier○4螺栓bolt○5填料stuffing○6舵承盖rudder bearing cover(b) 下舵承lower rudder bearing○1挡板baffle○2水密填料watertight stuffing○3螺钉screw○4舵杆衬套rudder stock liner○5衬套sleeve○6填料stuffing○7本体rudder bearing body○8压盖dogging cover○9螺栓bolt(c) 只设上舵承upper rudder bearing (carrier)only ○1舵杆rudder stock○2滚珠轴承ball bearing○3水密填料watertight stuffing○4底座base, seat○5甲板deck○6衬套sleeve图7.2.3 齿扇式电动舵机 quadrant steering gear○1 舵杆 rudder stock ○2 舵扇 rudder quadrant ○3 缓冲弹簧 buffer spring, damped spring ○4 舵柄 tiller ○5 齿轮 gear ○6 电动机 electric motor ○7 蜗轮 wormwheel ○8 蜗杆 worm○1 ○2 ○4 ○3 ○5 ○6 ○7 ○8 ○6 ○6 ○1 ○5 ○9 ○3 ○2 ○4 ○5 ○8 ○3 ⑦ ○4○2○1 ○4 ○3 ○2○1 ○5 ○6 （a ）上舵承 （b ）下舵承 （c ）只设上舵承 图7.2.2 舵承图7.2.4 a 液压操舵系统hydraulic steering system○1舵轮steering wheel○2舵角指示器rudder angle indicator○3电动舵角指示接收器electric rudder angle receiver ○4伞型齿轮bevel gear○5补充液压油柜replenishing tank○6液压泵hydraulic pump○7安全阀safety valve○8液压缸hydraulic cylinder○9活塞杆piston rod○10注入盖filling cap○11滑箱slide box○12十字头crosshead○13舵柄tiller○14舵杆rudder stock○15连杆connecting rod○16舵叶rudder blade○1○2○3○10○4○11○5○12○13○6○14○7○8○9○15○16图7.2.4 b 液压遥控操舵系统hydraulic remote-steering system ○1液压信号发送器transmitter○2舵轮steering wheel○3操舵台steering stand○4舵机室steering gear room○5滑动锤sliding ram○6伺服器十字头cross head of servo device○7连接头joint○8伺服器servo device○9连杆connecting rod○10舵叶rudder blade○11电动机electric motor○12液压缸hydraulic cylinder○13舵柄tiller○14游动连杆floating link○15动力液压泵driving hydraulic pump○1○2○4○5○3○12○6○7○13○14○15○8○11○9○10图7.2.4 b液压遥控操舵系统7.3 螺旋桨图7.3.1 螺旋桨的结构construction of screw propeller ○1桨叶blade○2桨毂boss○3整流帽nose cone○4尾轴tail shaft图7.3.2 螺旋桨桨叶各部位名称names of blade parts ○1导边leading edge○2随边trailing edge○3叶面blade face○4叶背back of blade, back○5叶根blade root○6叶梢blade tip○1○4○3○2图7.3.1 螺旋桨的结构○2○1○3○5○4○6图7.3.2 螺旋桨桨叶各部位名称图7.3.3 可变螺距螺旋桨variable pitch screw propeller○1可转动桨叶turnable blade○2整流帽nose cone○3桨毂boss○1○2○3正车停车倒车图7.3.3 可变螺距螺旋桨图7.3.4 可变螺距螺旋桨结构construction of variable pitch screw propeller○1可转动桨叶turnable blade○2滚柱轴承roller bearing○3桨毂boss○4活塞杆piston rod○5空心主轴hollow shaft○6跟踪拉杆tracking rod○7操纵杆control rod, joystick○8○9进油管oil intake pipe○10控制阀control valve○11杆头spar head○12叶根销子pin○13活塞piston图7.3.5 转动导管螺旋桨 turnable shrouded (ducted) screw ○1 艉突体 stern counter ○2 转轴 axle ○3 舵叶 rudder blade ○4 螺旋桨尾轴 tail shaft ○5 导管 conductor tube ○6 桨叶 screw blade ○7 尾轴支架 propeller shaft bracket○1 ○7 ○8 ○9 ○2 ○12 ○3 ○4 ○5 ○6 ○10 ○11 ○13 图7.3.4 可变螺距螺旋桨结构○1 ○2 ○3 ○4 ○5 ○7 ○6图7.3.6 回转式螺旋推进器 rotary screw propeller○1 转盘 rotating disk ○2 垂直轴 vertical shaft ○3 带导管螺旋桨 shrouded screw图7.3.7 直叶推进器 Voith-Scheider propeller, cycloidal propeller ○1 垂直转动轴 vertical shaft ○2 转盘 rotating disk ○3 直叶角度偏心调节装置 eccentricing adjusting gear ○4 直叶 cycloidal blade○1 ○2 ○3 图7.3.6 回转式螺旋推进器 ○1 ○2 ○3 ○4。
螺旋桨的空气动力特性讲解
• •
面的切合向速速度度，U与以=前2Wπ进r表n速示度，所我合们成知的道速，度(，W称为U桨叶C切)，
如图 3—5—5所示。桨叶切面的相对气流速度，与此
• (二)前进比 • 桨叶切面合速度的方向；可用前进比( λ)来表示。前进比是飞
行速度同螺旋桨的转速与直径的两者乘积之比。可用下式表示。
合速度与桨弦方向之间的夹角，如图3—5—6所示。桨
叶迎角是随桨叶角、飞行速度和切向速度的改变而变化
的。
•
(一)桨叶迎角随桨叶角的变化；
•
如图3—5—6所示，当切向速度和飞行速度都一定
时，桨叶角增大，桨叶迎角也随之增大；桨叶角减小，
桨叶迎角也随之减小。
• （二）桨叶迎角随飞行速度的变化
• 如图3—5—7所示，在桨叶角和切向速度均不变的
旋桨的拉力减小，而旋转阻力力矩增大。
•
(四)桨叶切面合速度的影响
•
同飞行速度对机翼的升、阻力的影响一样，桨叶切面的合
速度增大，桨叶的空气动力也会变大，故螺旋桨的拉力和旋转
阻力力矩也都增加。反之，合速度减小，则拉力和旋转阻力力
矩都减小。
•
在飞行中，飞行员主要是通过改变螺旋桨转速的办法，来
改变合速度的大小。在其他因素不变的条件下，增大转速，切
• 桨叶的切面形状与翼型相似，前桨面的 弯曲度较大，后桨面的弯曲度较小，相当 于机翼的上表面和下表面，桨叶的切面形 状又称叶型。
• 桨叶切面的前缘与后缘的连线，叫做桨 弦(b)，或叫桨叶宽度：如图3—5—3所示。
• 桨弦与螺旋桨直径之比(b／D)，叫桨叶 相对宽度。
二.螺旋桨的运动 • 飞行中，螺旋桨一面旋转，一面前进。其运动特
于相邻桨叶之间的干扰，会使旋转阻力力矩增加的倍数