船舶螺旋槳知識(shí)

1、船用螺旋槳的功率計(jì)算功率（W）直徑（D）螺距（P）轉(zhuǎn)分（N）功率（W）=（D10）的4次方（P10）（N1000）的3次方0.45速度（SP）kmh=（P10）（N1000）15.24靜止推力（Th）g=(D10)的3次方（P10）（N1000）的2次方22船用螺旋槳的工作原理可以把螺旋槳看成是一個(gè)一面旋轉(zhuǎn)一面前進(jìn)的機(jī)翼進(jìn)行討論。流經(jīng)槳葉各剖面的氣流由沿旋轉(zhuǎn)軸方向的前進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切線速度合成。在螺旋槳半徑r1和r2(r1r2)兩處

2、各取極小一段，討論槳葉上的氣流情況。V—軸向速度；n—螺旋槳轉(zhuǎn)速；φ—?dú)饬鹘?，即氣流與螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面夾角；α—槳葉剖面迎角；β—槳葉角，即槳葉剖面弦線與旋轉(zhuǎn)平面夾角。顯而易見β=αφ?？諝饬鬟^(guò)槳葉各小段時(shí)產(chǎn)生氣動(dòng)力，阻力ΔD和升力ΔL，合成后總空氣動(dòng)力為ΔR。ΔR沿飛行方向的分力為拉力ΔT，與旋螺槳旋轉(zhuǎn)方向相反的力ΔP阻止螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。將整個(gè)槳葉上各小段的拉力和阻止旋轉(zhuǎn)的力相加，形成該螺旋槳的拉力和阻止螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩。從以上兩圖還可以看

3、到。必須使螺旋槳各剖面在升阻比較大的迎角工作，才能獲得較大的拉力，較小的阻力矩，也就是效率較高。螺旋槳工作時(shí)。軸向速度不隨半徑變化，而切線速度隨半徑變化。因此在接近槳尖，半徑較大處氣流角較小，對(duì)應(yīng)槳葉角也應(yīng)較小。而在接近槳根，半徑較小處氣流角較大，對(duì)應(yīng)槳葉角也應(yīng)較大。螺旋槳的槳葉角從槳尖到槳根應(yīng)按一定規(guī)律逐漸加大。所以說(shuō)螺旋槳是一個(gè)扭轉(zhuǎn)了的機(jī)翼更為確切。從圖中還可以看到，氣流角實(shí)際上反映前進(jìn)速度和切線速度的比值。對(duì)某個(gè)螺旋槳的某個(gè)剖面，

4、剖面迎角隨該比值變化而變化。迎角變化，拉力和阻力矩也隨之變化。用進(jìn)矩比“J”反映槳尖處氣流角，J=VnD。式中D—螺旋槳直徑。理論和試驗(yàn)證明：螺旋槳的拉力(T)，克服螺旋槳阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式計(jì)算：T=Ctρn2D4P=Cpρn3D5η=JCtCp式中：Ct—拉力系數(shù)；Cp—功率系數(shù)；ρ—空氣密度；n—螺旋槳轉(zhuǎn)速；D—螺旋槳直徑。其中Ct和Cp取決于螺旋槳的幾何參數(shù)，對(duì)每個(gè)螺旋槳其值隨J變化。圖1—1—21稱為

5、螺旋槳的特性曲線，它可通過(guò)理論計(jì)算或試驗(yàn)獲得。特性曲線給出該螺旋槳拉力系數(shù)、功率系數(shù)和效率隨前進(jìn)比變化關(guān)系。是設(shè)計(jì)選擇螺旋槳和計(jì)算飛機(jī)性能的主要依據(jù)之一。從圖形和計(jì)算公式都可以看到，當(dāng)前進(jìn)比較小時(shí)，螺旋槳效率很低。對(duì)飛行速度較低而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高的輕型飛機(jī)極為不利。例如：飛行速度為72千米小時(shí)，發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速為6500轉(zhuǎn)分時(shí)，η≈32%。因此超輕型飛機(jī)必須使用減速器，降低螺旋槳的轉(zhuǎn)速，提高進(jìn)距比，提高螺旋槳的效率。船用螺旋槳幾何參數(shù)直徑(D)影

6、響螺旋槳性能重要參數(shù)之一。一般情況下，直徑增大拉力隨之增大，效率隨之提高。所以在結(jié)構(gòu)允許的情況下盡量選直徑較大的螺旋槳。此外還要考慮螺旋槳槳尖氣流速度不應(yīng)過(guò)大(0.7音速)，否則可能出現(xiàn)激波，導(dǎo)致效率降低。式中：Ct—拉力系數(shù)；Cp—功率系數(shù)；ρ—空氣密度；n—螺旋槳轉(zhuǎn)速；D—螺旋槳直徑。其中Ct和Cp取決于螺旋槳的幾何參數(shù)，對(duì)每個(gè)螺旋槳其值隨J變化。螺旋槳的特性曲線，它可通過(guò)理論計(jì)算或試驗(yàn)獲得。特性曲線給出該螺旋槳拉力系數(shù)、功率系數(shù)和

7、效率隨前進(jìn)比變化關(guān)系。是設(shè)計(jì)選擇螺旋槳和計(jì)算飛機(jī)性能的主要依據(jù)之一。從計(jì)算公式可以看到，當(dāng)前進(jìn)比較小時(shí)，螺旋槳效率很低。對(duì)飛行速度較低而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高的輕型飛機(jī)極為不利。例如：飛行速度為72千米／小時(shí)，發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速為6500轉(zhuǎn)／分時(shí)，η≈32％。因此超輕型飛機(jī)必須使用減速器，降低螺旋槳的轉(zhuǎn)速，提高進(jìn)距比，提高螺旋槳的效率。二、幾何參數(shù)直徑(D)：影響螺旋槳性能重要參數(shù)之一。一般情況下，直徑增大拉力隨之增大，效率隨之提高。所以在結(jié)構(gòu)允許的情況

8、下盡量選直徑較大的螺旋槳。此外還要考慮螺旋槳槳尖氣流速度不應(yīng)過(guò)大(＜0.7音速)，否則可能出現(xiàn)激波，導(dǎo)致效率降低。槳葉數(shù)目(B)：可以認(rèn)為螺旋槳的拉力系數(shù)和功率系數(shù)與槳葉數(shù)目成正比。超輕型飛機(jī)一般采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙葉槳。只是在螺旋槳直徑受到限制時(shí)，采用增加槳葉數(shù)目的方法使螺旋槳與發(fā)動(dòng)機(jī)獲得良好的配合。實(shí)度(σ)：槳葉面積與螺旋槳旋轉(zhuǎn)面積(πR2)的比值。它的影響與槳葉數(shù)目的影響相似。隨實(shí)度增加拉力系數(shù)和功率系數(shù)增大。槳葉角(β)：槳葉角隨

9、半徑變化，其變化規(guī)律是影響槳工作性能最主要的因素。習(xí)慣上以70％直徑處槳葉角值為該槳槳葉角的名稱值。螺距：它是槳葉角的另一種表示方法。各種意義的螺矩與槳葉角的關(guān)系。幾何螺距(H)：槳葉剖面迎角為零時(shí)，槳葉旋轉(zhuǎn)一周所前進(jìn)的距離。它反映了槳葉角的大小，更直接指出螺旋槳的工作特性。槳葉各剖面的幾何螺矩可能是不相等的。習(xí)慣上以70％直徑處的幾何螺矩做名稱值。國(guó)外可按照直徑和螺距訂購(gòu)螺旋槳。如64／34，表示該槳直徑為60英寸，幾何螺矩為34英寸

10、。實(shí)際螺距(Hg)：槳葉旋轉(zhuǎn)一周飛機(jī)所前進(jìn)的距離。可用Hg＝vn計(jì)算螺旋槳的實(shí)際螺矩值?？砂碒＝1.1～1.3Hg粗略估計(jì)該機(jī)所用螺旋槳幾何螺矩的數(shù)值。理論螺矩(HT)：設(shè)計(jì)螺旋槳時(shí)必須考慮空氣流過(guò)螺旋槳時(shí)速度增加，流過(guò)螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的氣流速度大于飛行速度。因而螺旋槳相對(duì)空氣而言所前進(jìn)的距離一理論螺矩將大于實(shí)際螺矩。三、螺旋槳拉力在飛行中的變化1槳葉迎角隨轉(zhuǎn)速的變化在飛行速度不變的情況下，轉(zhuǎn)速增加，則切向速度(U)增大，進(jìn)距比減小槳葉迎

11、角增大，螺旋槳拉力系數(shù)增大。又由于拉力與轉(zhuǎn)速平方成正比，所以增大油門時(shí)，可增大拉力。2槳葉迎角隨飛行速度的變化：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，飛行速度增大，進(jìn)距比加大，槳葉迎角減小，螺旋槳拉力系數(shù)減小。拉力隨之降低。當(dāng)飛行速度等于零時(shí)，切向速度就是合速度，槳葉迎角等于槳葉角。飛機(jī)在地面試車時(shí)，飛行速度(V)等于零，槳葉迎角最大，一些剖面由于迎角過(guò)大超過(guò)失速迎角氣動(dòng)性能變壞，因而螺旋槳產(chǎn)生的拉力不一定最大。3螺旋槳拉力曲線：根據(jù)螺旋槳拉力隨飛行速度

12、增大而減小的規(guī)律，可繪出螺旋槳可用拉力曲線。4螺旋槳拉力隨轉(zhuǎn)速、飛行速度變化的綜合情況：在飛行中，加大油門后固定。螺旋槳的拉力隨轉(zhuǎn)速和飛行速度的變化過(guò)程如下：由于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率增大，使螺旋槳轉(zhuǎn)速(切向速度)迅速增加到一定值，螺旋槳拉力增加。飛行速度增加，由于飛行速度增大，致使槳葉迎角又開始逐漸減小，拉力也隨之逐漸降低，飛機(jī)阻力逐漸增大，從而速度的增加趨勢(shì)也逐漸減慢。當(dāng)拉力降低到一定程度(即拉力等于阻力)后，飛機(jī)的速度則不再增加。此時(shí)，飛

13、行速度、轉(zhuǎn)速、槳葉迎角及螺旋槳拉力都不變，飛機(jī)即保持在一個(gè)新的速度上飛行。四、螺旋槳的自轉(zhuǎn)：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車后，螺旋槳會(huì)象風(fēng)車一樣繼續(xù)沿著原來(lái)的方向旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象，叫螺旋槳自轉(zhuǎn)。螺旋槳自轉(zhuǎn)，不是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，而是被槳葉的迎面氣流“推著”轉(zhuǎn)的。它不但不能產(chǎn)生拉力，反而增加了飛機(jī)的阻力。螺旋槳發(fā)生自轉(zhuǎn)時(shí)，由于形成了較大的負(fù)迎角。槳葉的總空氣動(dòng)力方向及作用發(fā)生了質(zhì)的變化。它的一個(gè)分力(Q)與切向速度(U)的方向相同，成為推動(dòng)槳葉自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力