機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)論文纏繞物可自動(dòng)排除的船舶推進(jìn)器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　纏繞物可自動(dòng)排除的船舶推進(jìn)器設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)

2、化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></

3、p><p>　　人類已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì)，有人將21世紀(jì)稱為海洋世紀(jì)和海洋經(jīng)濟(jì)世紀(jì)，可見海洋在當(dāng)今世界的重要意義。說起航海，不能不提及船舶。水中的船舶、地面的車輛和空中的飛機(jī)，都是人類發(fā)明的運(yùn)載工具。船舶是指能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)工具，按不同的使用要求而具有不同的技術(shù)性能、裝備和結(jié)構(gòu)型式。船舶在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和海洋開發(fā)等方面都占有十分重要的地位。人類使用各種船舶在水域中進(jìn)行交通運(yùn)輸、漁業(yè)生產(chǎn)、資源開發(fā)和軍事活動(dòng)

4、。</p><p>　　在祖國(guó)密如蛛網(wǎng)的江河和遼闊的湖海上，來往如梭的大小船舶，滿載著廣大工農(nóng)兵和各種貨物，為社會(huì)主義革命和社會(huì)主義建設(shè)日夜奔忙。經(jīng)過多年的實(shí)踐和體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：船舶在航行中，當(dāng)船體底部接近或接觸到海中懸浮物（網(wǎng)具、繩索及其他）時(shí)，這些懸浮物在船體線型的作用下，隨著水流將迅速流向船舶尾部，懸浮物極容易被正在運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋槳吸入，這樣懸浮物就容易纏繞在螺旋槳上。事故發(fā)生后，輕則影響航速，重則螺旋槳阻力增加、

5、甚至阻轉(zhuǎn)，造成船舶事故，嚴(yán)重影響了船舶的航行安全和正常的生產(chǎn)作業(yè)。目前，處理方法只是停機(jī)停航，派潛水員下海用刀切割纏繞物，或用其他船舶拖到岸邊或港口，擱淺進(jìn)行拖拉辦法去掉纏繞物，還沒有更好的辦法。這給漁民的生產(chǎn)、生活乃至軍用船舶帶來了一定的隱患?；诖祟悊栴}的急待解決，課題組經(jīng)過反復(fù)，全面的研究，提出了《纏繞物可自動(dòng)排除的船舶推進(jìn)器設(shè)計(jì)》科研開發(fā)項(xiàng)目。本文主要設(shè)計(jì)了纏繞物的預(yù)防裝置和排除裝置來解決以上問題。船舶螺旋槳纏繞異物預(yù)防與排除技

6、術(shù)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代工程、船舶、機(jī)械、電子以及航海駕駛等多科學(xué)技術(shù)于一體，運(yùn)用各種最新科技手段，預(yù)防與排除船舶螺旋槳纏繞異物，確保船舶特別漁業(yè)船舶的航行安全和正常的生產(chǎn)作業(yè)</p><p>　　關(guān)鍵詞：船舶； 螺旋槳；纏繞物； 預(yù)防與排除機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The humanity al

7、ready entered for the 21st century, some people were called the 21st century the sea century and the sea economical century, obviously sea in now world vital significance. Said the navigation, has no alternative but to m

8、ention the ships. In the water ships, the ground vehicles and the airborne airplane, all are the carrier which the humanity invents. The ships are refer can navigate either anchor to the waters carry on the transportatio

9、n or the work tool, has the different technic</p><p>　　In motherland dense like spider web rivers and streams and vast lake marine, communicates like the shuttle big and small ships, the full load general wo

10、rkers, peasants and soldiers and each Plants the cargo, day and night rushes about for the socialist revolution and the socialist construction. After many years practice and the experience, discovered that, Ships in navi

11、gation, when the hull base approaches or contacts in the sea the suspension (fishing gear, rope and other), these suspensions un</p><p>　　Key words: Ships; Propeller; Twines the thing; The prevention with re

12、moves the organization</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　第1章 螺旋槳2</b></p><p><b>　　1.1螺旋槳3</b></p&

13、gt;<p>　　1.1.1螺旋槳的基本概念3</p><p>　　1.1.2螺旋槳的基本工作原理5</p><p>　　1.1.3螺旋槳的主要參數(shù)及其描述9</p><p>　　1.2螺旋槳的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)12</p><p>　　第二章 螺旋槳傳動(dòng)軸的確定及其參數(shù)計(jì)算16</p><p>　　2.

14、1船舶軸系16</p><p>　　2.1.1船舶軸系的功用與要求16</p><p>　　2.1.2舶軸系的任務(wù)及其組成16</p><p>　　2.1.3船舶軸系的布置與設(shè)計(jì)要求17</p><p>　　2.2傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.2.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18</p><

15、p>　　2.2.2傳動(dòng)軸基本直徑計(jì)算18</p><p>　　第三章 船舶螺旋槳纏繞物的預(yù)防裝置設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.1船舶螺旋槳纏繞物的預(yù)防裝置設(shè)計(jì)方案20</p><p>　　3.2船舶螺旋槳纏繞物的預(yù)防裝置設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.2.1套筒螺旋槳推進(jìn)器簡(jiǎn)介20</p><p>

16、;　　3.2.2套筒螺旋槳設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.2.3套筒構(gòu)造和安裝25</p><p>　　第四章 船舶螺旋槳纏繞物的排除機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案27</p><p>　　4.1船舶螺旋槳纏繞物的排除機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案27</p><p>　　4.2船舶螺旋槳纏繞物排除裝置的具體設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.

17、2.1機(jī)構(gòu)的材料選用28</p><p>　　4.2.2機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)33</p><p><b>　　小 結(jié)36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]38</b></p><p>

18、;<b>　　前言</b></p><p>　　人類已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì)，有人將21世紀(jì)稱為海洋世紀(jì)和海洋經(jīng)濟(jì)世紀(jì)，可見海洋在當(dāng)今世界的重要意義。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新型船舶不斷涌現(xiàn)，性能日臻完善，人類使用各種船舶在水域中進(jìn)行交通運(yùn)輸、漁業(yè)生產(chǎn)、資源開發(fā)和軍事活動(dòng)。</p><p>　　在祖國(guó)密如蛛網(wǎng)的江河和遼闊的湖海上，來往如梭的大小船舶，滿載著廣大工農(nóng)兵和各種貨物，為

19、社會(huì)主義革命和社會(huì)主義建設(shè)日夜奔忙。經(jīng)過多年的實(shí)踐和體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：船舶在航行中，當(dāng)船體底部接近或接觸到海中懸浮物（網(wǎng)具、繩索及其他）時(shí)，這些懸浮物在船體線型的作用下，隨著水流將迅速流向船舶尾部，懸浮物極容易被正在運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋槳吸入，這樣懸浮物就容易纏繞在螺旋槳上。事故發(fā)生后，輕則影響航速，重則螺旋槳阻力增加、甚至阻轉(zhuǎn)，造成船舶事故，嚴(yán)重影響了船舶的航行安全和正常的生產(chǎn)作業(yè)。目前，處理方法只是停機(jī)停航，派潛水員下海用刀切割纏繞物，或用其他船舶

20、拖到岸邊或港口，擱淺進(jìn)行拖拉辦法去掉纏繞物，還沒有更好的辦法。這給人類在水域中進(jìn)行的交通運(yùn)輸、漁業(yè)生產(chǎn)、資源開發(fā)和軍事活動(dòng)帶來了一定的隱患。</p><p>　　當(dāng)前我國(guó)船舶工業(yè)正面臨著一個(gè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,依靠科技進(jìn)步發(fā)展船舶工業(yè)已是全行業(yè)上下一致的共識(shí)。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，許多機(jī)械裝置的性能在人們還不太清楚的時(shí)候，就已經(jīng)廣泛使用了。但是人們?cè)诓煌耆斫馑奈锢硪?guī)律和沒有完整的理論分析以前，這些裝置很難達(dá)

21、到它的最優(yōu)性能。螺旋槳也不例外，直到1860年，雖然它在海船上已經(jīng)成為一枝獨(dú)秀，但是它的成就全都是依靠多年積累的經(jīng)驗(yàn)。螺旋槳的進(jìn)步，只依靠專家們的直觀推理，已經(jīng)不能滿足船舶技術(shù)的發(fā)展需要，它有待科學(xué)家對(duì)其流體動(dòng)力特性做出完整的解釋，這就促使螺旋槳理論的發(fā)展。螺旋槳的理論研究，在船舶技術(shù)發(fā)展過程中，它比任何一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域都做得多，從經(jīng)驗(yàn)方法過渡到數(shù)字化設(shè)計(jì)，再進(jìn)而應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行螺旋槳最佳化的設(shè)什。一個(gè)好的螺旋槳其設(shè)計(jì)是非常重要的，模型試

22、驗(yàn)也起著主要的作用。</p><p>　　隨著技術(shù)的進(jìn)步，螺旋槳的上述缺陷，一個(gè)一個(gè)地克服，螺旋槳在船舶中的運(yùn)用是越來越普遍，它推動(dòng)了人類航海事業(yè)的發(fā)展，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交流起著不可忽視的作用，提高和改善螺旋槳的性能也成了當(dāng)今船舶事業(yè)中一項(xiàng)重要的工作?，F(xiàn)今航海中船舶螺旋槳經(jīng)常遇到的就是水中懸浮物的纏繞問題，在如今的航海事業(yè)中，還未有一套特有的裝置來處理此問題，目前的處理方法只是停機(jī)停航，派潛水員下海用刀切割纏繞

23、物，或用其他船舶拖到岸邊或港口，擱淺進(jìn)行拖拉辦法去掉纏繞物，還沒有更好的辦法。這給漁民的生產(chǎn)、生活乃至軍用船舶帶來了一定的隱患?；诖祟悊栴}的急待解決，課題組經(jīng)過反復(fù)，全面的研究，提出了《纏繞物可自動(dòng)排除的船舶推進(jìn)器設(shè)計(jì)》科研開發(fā)項(xiàng)目，希望我們進(jìn)行的一些探索性設(shè)計(jì)能有所幫助。</p><p>　　本設(shè)計(jì)論文中分為四大塊：螺旋槳設(shè)計(jì)、船舶推進(jìn)器軸系設(shè)計(jì)、船舶螺旋槳纏繞物的預(yù)防裝置設(shè)計(jì)、船舶螺旋槳纏繞物的排除機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

24、方案。每塊都有相應(yīng)的功能分析，原理述說，方案的提出，校核。希望本論文能對(duì)現(xiàn)實(shí)生活產(chǎn)生一定意義：船舶螺旋槳纏繞物預(yù)防及排除機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了現(xiàn)代輪機(jī)工程、船舶工程、機(jī)械、電子以及航海駕駛等所學(xué)科的知識(shí)，能預(yù)防和排除船舶螺旋槳纏繞物，確保船舶特別是漁業(yè)船舶的航行安全和正常的生產(chǎn)作業(yè)。另外，也可以給研究該項(xiàng)目的朋友提供點(diǎn)參考。</p><p><b>　　第1章 螺旋槳</b></p>

25、;<p>　　說起航海，不能不提及船舶。船舶是指能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)工具，按不同的使用要求而具有不同的技術(shù)性能、裝備和結(jié)構(gòu)型式。最早期的船是獨(dú)木舟（即把一塊大木頭的中間挖空）和皮筏（用動(dòng)物皮縫制），加上櫓或槳。慢慢地，人們發(fā)現(xiàn)在木制桅桿上加上一張動(dòng)物的皮做帆，船借助風(fēng)力跑起來更快，但當(dāng)時(shí)只懂得順風(fēng)走。漸漸地，人們又通過調(diào)整帆的角度，船也可以逆風(fēng)行進(jìn)。隨著時(shí)間的推移和人類的進(jìn)步，造船工藝也隨之改進(jìn)，船也就越造越大

26、，先是有木頭的，后來發(fā)展成有鋼鐵的、水泥的、玻璃鋼的等等。海運(yùn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)了港口和碼頭的建設(shè)。蒸汽機(jī)的發(fā)明，給航海帶來了一場(chǎng)徹底的革命，包括后來內(nèi)燃機(jī)及核動(dòng)力在船上的應(yīng)用，使海船能夠造得越來越大。海船也由過去靠人工或借助風(fēng)力來推動(dòng)，改為動(dòng)力推動(dòng)。 船有了動(dòng)力，還得配上一個(gè)有效的推進(jìn)器，才能使船動(dòng)起來。最早的推進(jìn)器是裝在船兩邊的葉輪，這種船跑得很慢,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn)了更有效，更能產(chǎn)生推力的螺旋槳。</p><

27、p>　　眾所周知，能源和推進(jìn)器是船舶推進(jìn)的兩個(gè)重要因素,而推進(jìn)器的作用就是把能源轉(zhuǎn)變?yōu)橥拼斑M(jìn)的推力。而螺旋槳?jiǎng)t是目前船用推進(jìn)器中效率比較離、制造比較方便、應(yīng)用最廣的一種。</p><p>　　船用螺旋槳主要用來解決船舶的推進(jìn)問題。它除了產(chǎn)生推力使船前進(jìn)或拖帶駁船和其他東西一起前進(jìn)外，還用來使船后退，還可作為輔助的操縱工具協(xié)助船舶回轉(zhuǎn)(多漿船)。簡(jiǎn)言之，船用螺旋槳的主要功用就是使船舶前進(jìn)和后退,有時(shí)也協(xié)助船

28、舶回轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)前我國(guó)船舶工業(yè)正面臨著一個(gè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,依靠科技進(jìn)步發(fā)展船舶工業(yè)已是全行業(yè)上下一致的共識(shí)。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，許多機(jī)械裝置的性能在人們還不太清楚的時(shí)候，就已經(jīng)廣泛使用了。但是人們?cè)诓煌耆斫馑奈锢硪?guī)律和沒有完整的理論分析以前，這些裝置很難達(dá)到它的最優(yōu)性能。螺旋槳也不例外，直到1860年，雖然它在海船上已經(jīng)成為一枝獨(dú)秀，但是它的成就全都是依靠多年積累的經(jīng)驗(yàn)。螺旋槳的進(jìn)步，

29、只依靠專家們的直觀推理，已經(jīng)不能滿足船舶技術(shù)的發(fā)展需要，它有待科學(xué)家對(duì)其流體動(dòng)力特性做出完整的解釋，這就促使螺旋槳理論的發(fā)展。螺旋槳的理論研究，在船舶技術(shù)發(fā)展過程中，它比任何一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域都做得多，從經(jīng)驗(yàn)方法過渡到數(shù)字化設(shè)計(jì)，再進(jìn)而應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行螺旋槳最佳化的設(shè)什。一個(gè)好的螺旋槳其設(shè)計(jì)是非常重要的，提高和改善螺旋槳的性能也成了當(dāng)今船舶事業(yè)中一項(xiàng)重要的工作?，F(xiàn)今航海中船舶螺旋槳經(jīng)常遇到的就是水中懸浮物的纏繞問題，在如今的航海事業(yè)中，還未

30、有一套特有的裝置來處理此問題，目前的處理方法只是停機(jī)停航，派潛水員下海用刀切割纏繞物，或用其他船舶拖到岸邊或港口，擱淺進(jìn)行拖拉辦法去掉纏繞物，還沒有更好的辦法。這給漁民的生產(chǎn)</p><p><b>　　1.1螺旋槳</b></p><p>　　1.1.1螺旋槳的基本概念</p><p>　　螺旋槳是由若干槳葉所組成的推進(jìn)器，它是將主機(jī)發(fā)出的功

31、率轉(zhuǎn)化為推動(dòng)船舶前進(jìn)的設(shè)備，是船舶必備的推進(jìn)部件，它的設(shè)計(jì)與加工精度，將直接影響船的推進(jìn)速度。</p><p>　　人們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中使用過多種形式的推進(jìn)器。古老的有槳，后又發(fā)明了櫓和風(fēng)帆。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生，出現(xiàn)了明輪推進(jìn)器，明輪是兩個(gè)巨大轉(zhuǎn)輪，裝在船體的兩側(cè)或船艙。后來出現(xiàn)螺旋槳并一直沿用到現(xiàn)在，它通常裝在船尾部。螺旋槳構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕、效率較高的特點(diǎn)見圖1.1。</p><p>　　由

32、船尾后面向前看時(shí)，所見到螺旋槳槳葉的面稱葉面或壓力面，另一面稱為葉背或吸力面，螺旋槳與艉軸的聯(lián)結(jié)部分稱為轂，槳葉固定在轂上。槳葉與槳轂連接處稱葉根，其外稱葉梢。螺旋槳正車旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉前邊即先與水相遇的一邊稱導(dǎo)邊，其后邊即另一邊稱隨邊。如圖1.2所示。 </p><p>　　圖1.1 螺旋槳相對(duì)船體的位置 圖1.2 螺旋槳外形名稱圖</p><p>　　

33、螺旋槳旋轉(zhuǎn)葉梢的圓形軌跡稱為梢圓，此圓的直徑稱為螺旋槳直徑，此圓稱為螺旋槳盤，其面積稱為盤面積，見圖1.3。</p><p>　　圖1.3 螺旋槳外形</p><p>　　螺旋槳直徑的大小則視船舶的航速、主機(jī)功率和轉(zhuǎn)速而定的。</p><p>　　根據(jù)以上三個(gè)因素，可以確定螺旋槳的最佳直徑。一般來說，螺旋槳直徑越大則效率越高。但螺旋槳直徑受到淺水的限制，不能做得很

34、大，尤其受淺水航道的制約。</p><p>　　螺旋槳的運(yùn)動(dòng)情況同螺絲釘?shù)倪\(yùn)動(dòng)情況極為相似。我們?nèi)粘６加眠^螺釘，螺釘是螺帽中運(yùn)動(dòng)的螺釘每旋轉(zhuǎn)一圈，它就在螺帽中向前推進(jìn)一段距離，這段距離就稱為螺距。螺旋槳的槳葉葉面通常是螺旋面的一部分，就像螺釘?shù)穆菁y的一部分那樣。螺旋槳在水中運(yùn)動(dòng)的，水代替了螺母的地位，而且水是流動(dòng)的，這樣螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，把水推向后方。根據(jù)力的作用與反作用原理，水就給螺旋槳的反作用力，這就是推力，達(dá)到

35、推動(dòng)船前進(jìn)。</p><p>　　螺旋槳在工作時(shí)，由于葉面要承受水的反作用力，所以槳葉要有一定的厚度來保證其強(qiáng)度。槳葉葉面是螺旋面的一部分，而葉背的形狀則由槳葉各半徑處的切面形狀所決定。槳葉的切面形狀通常有弓形、機(jī)翼形和月牙形等幾種。</p><p>　　螺旋槳受力大、工作條件惡劣，其材料要求較高。船用螺旋槳可用黃銅、錳鐵黃銅、青銅、鑄鐵及鑄鋼等金屬材料鑄造而成。銅質(zhì)的韌性好，耐腐蝕性高，

36、而且鑄造性能和加工性能好，便于表面打磨加工和拋光，是制造螺旋槳普遍采用的材料，但較貴重。鑄鐵的造價(jià)便宜但抗沖擊性差。鑄鋼的強(qiáng)度雖高但抗腐蝕性差。</p><p>　　螺旋槳葉面各半徑處的螺距相等，稱為定螺距螺旋；螺距不等的就稱變螺距螺旋槳。船用螺旋槳在裝入到船上之前，必須對(duì)其進(jìn)行靜平衡的實(shí)驗(yàn)和螺距測(cè)量工作。</p><p>　　螺旋槳的葉面是螺旋面的一部分，如圖1.4所示，故任何與螺旋槳共

37、軸的園柱與葉面的交線為螺旋線的一段。見圖1.4中的B0C0。若將B0C0引長(zhǎng)并環(huán)繞軸線一周，則其兩端軸向距離等于螺旋線的螺距H。 </p><p>　　若螺旋槳的葉面為等螺距螺旋面的一部份，則H稱為螺旋槳的面螺距幾何螺距。螺距H與直徑D之比H/D稱為螺距比。將圓柱面展成平面后即得到螺距三角形。如圖1.5所示。設(shè)上述圓柱面的半徑為r，則展開后螺距三角形的底邊長(zhǎng)為2πr，垂邊就是螺旋線螺距H，斜邊與底邊之間的夾角θ

38、 圖1.4 螺旋槳葉面</p><p>　　即為螺距離r處的螺距角，并有如下關(guān)系：tgθ=H/2πr。螺旋槳某半徑r處螺距角的大小反映了槳葉葉面在該處的傾斜程度。不同半徑處的螺距角是不等的。半徑愈小，則θ角愈大，反映在螺旋槳上則是越靠近旋轉(zhuǎn)中心，葉面傾斜越大。 </p><p>　　圖1.5 螺距三角形 </p><p>　　若螺旋槳的葉面為一正常的螺

39、旋面，則在葉面各處的螺距皆相等，此種螺旋槳為等螺距螺旋槳。其不同半徑處螺旋線的展開如圖1.6所示。 </p><p>　　圖1.6 等螺距螺旋槳螺旋線展開圖</p><p>　　若螺旋槳葉面各半徑處的面螺距不等，則稱為變螺距螺旋槳。其不同半徑處螺旋線的展開如圖1.7所示。本文所論述的就是變螺距螺旋槳的造型和加工。 </p><p>　　圖1.7 變螺距螺旋槳螺旋

40、線展開圖</p><p>　　此類螺旋槳常取0.7R或2/3R（R為螺旋槳半徑）處的面螺距為整個(gè)螺旋槳的面螺距。 </p><p>　　1.1.2螺旋槳的基本工作原理</p><p>　　螺旋槳的工作是靠漿葉向后撥水來實(shí)現(xiàn)的，漿葉外形就象一個(gè)橢圓形的機(jī)冀。我們可以把槳葉的作用看作無數(shù)個(gè)葉元體作用的總和。所謂葉元體，就是半徑分別為r和(r+dr)的圓弧所截取的一小段槳

41、葉。而葉元體的作用又可看作一個(gè)無限長(zhǎng)(二因次)的機(jī)翼的一小段(翼弦為b，翼展為dr)的作用。于是，我們就可把流體力學(xué)中機(jī)翼理論的某些結(jié)果應(yīng)用于螺旋槳槳葉，然后再考慮它的特殊性,如長(zhǎng)度是有限的(三因次問題)，有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。所以，我們研究螺旋槳工作原理時(shí)，先從認(rèn)識(shí)機(jī)翼切面水動(dòng)力特性入手。</p><p>　　螺旋槳的槳葉截面猶如一個(gè)機(jī)翼的斷面，為了闡明螺旋槳產(chǎn)生推力的原因，我們首先來分析流體對(duì)機(jī)翼的繞流情況。<

42、/p><p>　　圖1.8 作用于葉片上的流體動(dòng)力（無攻角）</p><p>　　設(shè)將一塊上凸下平的機(jī)翼放于流體中，其流線情況如圖1.8所示。在機(jī)翼附近處流線發(fā)生彎曲，在遠(yuǎn)離機(jī)翼上下一定的距離之外，流線又恢復(fù)平直。不難理解，翼面上方的流體速度大于翼面下方的流體速度?，F(xiàn)在再分析機(jī)翼下部所受的流體壓力，設(shè)其下部與流體的流速平行（相當(dāng)于無攻角情況），這時(shí)流經(jīng)機(jī)翼下部的流速與截面a一a的流速大致相同

43、，因此機(jī)翼下部的流體靜力亦大致與截面a一a處的靜壓力相同。由于機(jī)翼上部的壓力小于機(jī)翼下部的壓力，所以機(jī)翼上下就形成壓力差，該壓力差連同流體流經(jīng)機(jī)翼時(shí)產(chǎn)生的摩擦力合成一總的流體動(dòng)力R。可將R分成兩個(gè)分力：一個(gè)分力X（平行于流體流動(dòng)方向），阻止機(jī)翼的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，該力稱為阻力；另一個(gè)分力Y垂直流體的流動(dòng)方向，稱為升力。</p><p>　　圖1.9 作用于葉片上的流體動(dòng)力（有攻角）</p><p&g

44、t;　　若機(jī)翼的前緣略為向上仰起（圖1.9），即機(jī)翼與流動(dòng)方向形成一個(gè)不大的攻角。則機(jī)翼的繞流情況將發(fā)生變化，從而使作用于機(jī)翼上的流體動(dòng)力增加。由圖1.9可以看出、截面a一b仍然大于截面a＇一b＇，所以機(jī)翼上部的壓力小于 。而截面b一c則小于截面b＇＇-c＇＇，所以機(jī)翼下部的壓力仍大于，顯然，機(jī)翼上下的壓力差較之無攻角時(shí)的還要大，換句話說；隨著攻角的增加．作用在機(jī)翼上的流體動(dòng)力也愈大。</p><p>　　我們進(jìn)

45、一步分析影響升力的各種因素。</p><p>　　由伯努利方程式可知，流體速度愈大，機(jī)翼上下的壓力差愈大，因而升力也愈大。實(shí)驗(yàn)證明，升力與速度的平方成正比。</p><p>　　升力產(chǎn)生的主要原因是由于機(jī)翼上下存在著壓力差，壓力差作用的面積愈大，所產(chǎn)生的升力愈大。因此升力還與機(jī)翼面積成正比。對(duì)于阻力X有著和升力Y相同的結(jié)論。</p><p>　　綜合以上所述，可將升

46、力和阻力分別用下式表示：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中--相對(duì)機(jī)翼的流體速度； F--機(jī)翼的投影面積；--流體的密度， </p><p>　　--升力系數(shù)， --阻力系數(shù)。 和是

47、翼型和攻角的函數(shù)。</p><p>　　對(duì)機(jī)冀產(chǎn)生升力的原因作了分析之后，我們現(xiàn)在就可以進(jìn)一步研究螺旋槳產(chǎn)生推力的原因。我們可以把槳葉看作是處于攻角為、速度為的水流中機(jī)翼的一部分，作用于這部分機(jī)翼上的升力就形成了螺旋槳的推力。</p><p>　　當(dāng)研究螺旋槳的繞流情況時(shí)，我們還應(yīng)指出，螺旋槳工作時(shí)，水流不但獲得了軸向誘導(dǎo)速度，而且沿螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向也獲得了切向誘導(dǎo)速度。</p>

48、;<p>　　切向誘導(dǎo)速度只是水流通過螺旋槳盤面時(shí)才開始形成的，它是由流體流經(jīng)螺旋槳時(shí)因扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。設(shè)螺旋槳后面遠(yuǎn)處的切向誘導(dǎo)速度為，由于經(jīng)過螺旋槳之后的流體不再受到外力的作用，因而將保持不變。通過理論可以證明在盤面處的切向誘導(dǎo)速度為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　現(xiàn)在．我們可以作出槳葉任意半徑處葉片的流體速度多角

49、形（圖1-11）．其中包括鈾向誘導(dǎo)速度和切向誘導(dǎo)速度。從圖中可以看出作用在葉片上的相對(duì)流速是未擾動(dòng)的水流速度切向速度 以及誘導(dǎo)速度和等合成的結(jié)果。該合成速度以一定的攻角作用于葉片上．葉片剖面猶如一個(gè)機(jī)翼剖面，根據(jù)機(jī)翼產(chǎn)生升力的同樣道理，在葉片上同樣產(chǎn)生流體動(dòng)力的作用。</p><p>　　圖1.10 葉片上的作用力多角形</p><p>　　圖1.11 葉片上的速度多角形</p&

50、gt;<p>　　設(shè)作用于半徑為r、寬度為b、長(zhǎng)度為dr葉片上的升力和阻力分別為dY和dX，則根據(jù)機(jī)翼理論可表示如下：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　升力系數(shù)和阻力系數(shù)可以通過實(shí)驗(yàn)確定。升力dY與流速相垂直，阻力dX與的方向

51、相反。</p><p>　　流體動(dòng)力沿螺旋槳軸線方向及切線方向的分力分別為</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　（1-7）</b></p><p>　　式中dP即為葉元所產(chǎn)生的推力，而dQ即為葉元的回轉(zhuǎn)阻力。</p><p>　　如果巳

52、知葉元力dP及dQ沿螺旋槳葉片長(zhǎng)度上的分布規(guī)律，則由螺旋槳產(chǎn)生的總推力及回轉(zhuǎn)阻力矩可分別由下列式子表示：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　（1-9）</b></p><p>　　式中 z--螺旋槳的葉片數(shù)；</p><p>　　R--螺旋槳的外半徑；<

53、;/p><p>　　r--螺旋槳轂半徑。</p><p>　　螺旋槳的推力及回轉(zhuǎn)力矩通常用無因次系數(shù)表示，應(yīng)用無因次系數(shù)可以使螺旋槳的模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用于幾何相似的任何螺旋槳。</p><p>　　對(duì)于既定幾問形狀的螺旋槳在給定流速的情況下，螺旋槳的推力及力矩正比于流體密度、轉(zhuǎn)數(shù)n（1/s）及直徑D（m）。因此存在著下列關(guān)系式：</p><p>&

54、lt;b>　?。?-10）</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中K1及K2分別稱為無困次推力系數(shù)及力矩系數(shù)。推力的單位為N，而力矩的單位為 ，對(duì)上述公式的兩邊進(jìn)行因次比較便可確定出上述兩式中的指數(shù)，其結(jié)果為</p><p>　　x＝1，y＝2，z＝4，R＝1，S＝2，T＝5，<

55、;/p><p><b>　　因此</b></p><p><b>　　（1-12）</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　系數(shù)K1及K2僅與螺旋槳的進(jìn)程有關(guān)，所謂進(jìn)程是指螺旋槳旋轉(zhuǎn)一周實(shí)際前進(jìn)的距離，即</p><p>

56、;<b>　?。?-14）</b></p><p>　　取進(jìn)程與螺旋槳直徑之比，則得到螺旋槳的相對(duì)進(jìn)程，它是一個(gè)無因次量，其值為</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　螺旋槳的效率亦可以用無因次系數(shù)K1、K2及表示：</p><p><b>　?。?-16）

57、</b></p><p>　　式中為螺旋槳的旋轉(zhuǎn)角速度。</p><p>　　圖1.12表示出了K1、K2及與表的關(guān)系，這種曲線稱為螺旋槳的作用曲線。該曲線表明了對(duì)于既定幾何形狀的螺旋槳，當(dāng)其工作規(guī)范不同時(shí)，則對(duì)應(yīng)的K1、K2及值也都不相同。</p><p>　　圖1.12 螺旋槳作用曲線</p><p>　　當(dāng)時(shí)，即螺旋槳原地

58、旋轉(zhuǎn)，由于這時(shí)螺旋槳的軸向速度，槳葉的攻角具有很大的值，故系數(shù)K1及K2達(dá)到最大值。隨著的增大，則攻角逐漸減小，系數(shù)K1及K2亦隨之減小。</p><p>　　1.1.3螺旋槳的主要參數(shù)及其描述</p><p><b>　　一、幾何參數(shù)</b></p><p>　　1、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

59、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水流速度不應(yīng)過大，否則可能出現(xiàn)激波，導(dǎo)致效率降低。</p><p>　　2、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。</p><p>　　3、單/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。 </p><p>　　

60、4、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。 </p><p>　　5、槳葉角(β)：槳葉角隨半徑變化，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。 </p><p>　　6、螺距：它是槳葉角的另一種表示方法。 </p><p>　　7、幾何螺

61、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 60／34，表示該槳直徑為60英寸，幾何螺矩為34英寸。 </p><p>　　8、實(shí)際螺距(Hg)：槳葉旋轉(zhuǎn)一周船舶所前進(jìn)的距離?？捎肏g＝v/n計(jì)算螺旋槳的實(shí)際螺矩值?？砂碒＝1.1～1.3Hg

62、粗略估計(jì)該船所用螺旋槳幾何螺矩的數(shù)值。</p><p>　　9、理論螺矩(HT)：設(shè)計(jì)螺旋槳時(shí)必須考慮水流流過螺旋槳時(shí)速度增加，流過螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的水流速度大于航行速度。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。 </p><p>　　二、螺旋槳各參數(shù)描述</p><p><b>　　（一）螺旋槳直徑</b></p>

63、;<p>　　1、與尾型和吃水的關(guān)系</p><p>　　在繪制船體線型圖時(shí)，已基本上決定了螺旋槳的軸線位置和可能的最大直徑。從尾型和</p><p>　　吃水條件看，普通船舶的螺旋槳直徑大約在下列范圍：</p><p>　　單槳D＝(0.7一0.8)Tw；雙槳D＝(0.6-0.7)Tw</p><p>　　式中Tw為船舶滿載時(shí)

64、的船尾吃水。 </p><p>　　葉梢的最高位置至少應(yīng)在設(shè)計(jì)水線以下0.2D處，其最低位置應(yīng)在尾柱底材頂上0.03D處。若葉梢離水面過近，則會(huì)有興波損失并自水面吸入空氣，影響效率。在不得已時(shí)才容許葉梢超出基線。</p><p>　　對(duì)隧道式船舶，螺旋槳葉梢可超出自由水面。</p><p>　　2、最佳直徑(是指在一定設(shè)計(jì)條件下同類螺旋槳中取得最高效率的直徑)<

65、;/p><p>　　只要螺旋槳直徑未超過尾型和吃水條件的限制，就可以通過設(shè)計(jì)圖譜求得敞水效率最佳的螺旋槳直徑。但是由于船后伴流不均勻性的影響，敞水最佳直徑與船后最佳直徑略有差別。試驗(yàn)表明，隨著伴流不均勻的程度，最佳直徑應(yīng)有不同程度的減?。?jiǎn)螛幬恢玫陌榱鞑痪鶆蛐暂^大，最佳直徑減得多些，約為3-5%；雙槳所處位置的伴流比較均勻，最佳直徑減得少些，約為2—4%。最佳直徑與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，轉(zhuǎn)速高則最佳直徑小。從提高螺旋槳效

66、率出發(fā)，減小轉(zhuǎn)速(如設(shè)置變速箱)，增加直徑以減小負(fù)荷系數(shù)是有利的。</p><p>　　研究表明，B型螺旋槳若厚度增加一倍,則其相應(yīng)的最佳直徑約減小10%。若厚度比（）較B型提高20%，則速度系數(shù)的最佳值也應(yīng)成小2%。顯然，在等強(qiáng)度條件下鑄鐵螺旋槳比鑄銅螺旋槳的最佳直徑要小些。 </p><p><b>　　3、與螺距的關(guān)系</b></p><

67、p>　　一般地說，螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，直徑大，則螺距小，反之亦然。在初步設(shè)計(jì)和改裝舊船時(shí)，為了近似地估計(jì)螺旋槳的直徑和螺距，對(duì)于同一主機(jī)可利用下列關(guān)系式：</p><p>　　H1+D1=H0+D0=常數(shù)</p><p><b>　　（二）螺距比</b></p><p>　　螺距比是影響螺旋槳性能的最主要因素之一。兩個(gè)螺旋槳僅由于螺

68、距比不同，其效率曲線就有明顯的差別。在進(jìn)速系數(shù)相同時(shí)，螺距比越大，推力系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)也越大，這是因?yàn)槁菥啾却髸r(shí)具有較大攻角的緣故。當(dāng)進(jìn)速系數(shù)J較小時(shí)，螺距比小者效率較高，而在進(jìn)速系數(shù)較大時(shí)，則螺距比大者效率較高。試驗(yàn)結(jié)果證明，在螺距比小于1.5的范圍內(nèi)，進(jìn)速系數(shù)越大，螺旋槳的最高效率也越大。而在螺距比大于1.5時(shí)，螺旋槳的最高效率大致不變。</p><p>　　通常，螺距比是指葉梢處或0.7R處的螺距與直徑之比。

69、實(shí)踐證明，采用等螺距槳葉并不很好，單槳尤其如此。槳葉沿徑向處于不同的伴流區(qū)，每一切面在不同的伴流中工低若采用等螺距分布，葉根切面可能遇到較大的攻角，負(fù)荷較大，影吶螺旋槳效率。因此，為了使槳葉不同半徑處的切面攻角不致相差過大，以保持各切面的效率大致相等,減小尾流中的；能量損失，從而提高效率,最好采用徑向變螺距的螺距分布形式。</p><p><b>　?。ㄈ┍P面比 </b></p>

70、;<p>　　若螺旋槳的直徑、螺距、轉(zhuǎn)速和葉數(shù)均相等,則推力和轉(zhuǎn)矩均隨盤面比的增加而增大。但盤面比大時(shí)，翼柵作用較總槳葉的摩擦阻力也較大，螺旋槳的效率就較低。盤面比太大時(shí)，制造比較困難。盤面比太小時(shí)，因強(qiáng)度需要,勢(shì)必增加槳葉厚度,這時(shí)槳葉單位面積所發(fā)出的推力較大，容易發(fā)生空泡，且會(huì)增加渦旋阻力，致使效率反而降低。因此，在設(shè)計(jì)螺旋槳時(shí)，一般均選擇不發(fā)生空泡的最小盤面比。</p><p><b&g

71、t;　?。?四）轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　在選擇主機(jī)時(shí)，既要考慮主機(jī)本身的馬力、效率、重量和尺寸，也要顧及螺旋槳效率。大馬力高轉(zhuǎn)速主機(jī)一般單位馬力的重量較小，因而可減少船的排水量，提高船舶快速性，或</p><p>　　在相同排水量下增加載貨量。但轉(zhuǎn)速高了，螺旋槳效率降低，又影響快速性。為了減小轉(zhuǎn)速,必須設(shè)置減速箱,重量便有所增加。實(shí)際上，在我國(guó)目前情況下，大多是先選擇

72、主機(jī)，再設(shè)計(jì)船體和螺旋槳。</p><p><b>　?。?五）葉數(shù)</b></p><p>　　螺旋槳葉數(shù)在二至六之間。若直徑和盤面比相同，則葉數(shù)少時(shí)效率較高，葉數(shù)多時(shí)則因</p><p>　　冀柵作用較嚴(yán)重而使效率較低。二葉螺旋槳振動(dòng)比較厲害，僅用于小艇或小的機(jī)帆船。普通</p><p>　　船舶的螺旋槳常用三葉或四

73、葉。</p><p>　　單槳運(yùn)輸船采用三葉效率比較高，但采用四葉振動(dòng)較小。槳葉經(jīng)過尾框架時(shí)對(duì)船身產(chǎn)生一橫向力，四葉螺旋槳在同一時(shí)間里經(jīng)過尾框架和舵的有兩葉，上下葉的橫向力方向相反，故有相互抵消的作用。三葉螺旋槳同時(shí)經(jīng)過尾框架和舵的只有一葉,螺旋槳每轉(zhuǎn)一周對(duì)船身交替作用的左右方向的力共三次。若此周期性作用力的頻率與船體橫向振動(dòng)自然頻率相同，則將導(dǎo)致船身產(chǎn)生嚴(yán)重橫振動(dòng)。雙槳舶的伴流不均勻性較小，船身的橫向作用力也較

74、小。</p><p>　　對(duì)裝置低速主機(jī)的單槳貨船,考慮到空載狀態(tài)時(shí)槳葉可能有一部分露出水面，螺旋槳直徑必須有所限制。以最佳直徑來比較，在相同工況(功率、轉(zhuǎn)速、設(shè)計(jì)航速)下，一股三葉的直徑要比四葉的大，若采用三葉時(shí)直徑受到限制,效率損失較多，則宜采用四葉。</p><p>　　客船一般裝置轉(zhuǎn)速比較高的主機(jī),而且多屬吃水變化范圍較小的多槳船，適宜采用三葉。</p><p&

75、gt;　　近年來有些大型運(yùn)輸船為避免振動(dòng)而采用五葉短旋槳，在某些情況下也有采用六葉低音</p><p><b>　　螺旋槳的。</b></p><p>　　總之，選括螺旋槳葉數(shù)時(shí)需要考慮船的用途以及螺旋槳的效率、振動(dòng)和空泡現(xiàn)象等因素</p><p>　　必須根據(jù)具體情況,著重解決主要矛盾。</p><p>　　（ 六）槳

76、葉切面形狀</p><p>　　B型螺旋槳自葉根至0.7R附近采用機(jī)翼型切面，由0.7R附近至葉梢采用弓型切面。在根部，導(dǎo)邊翹度約為切面最大厚度的30一40%，至0.7R附近此翹度減為零。在根部，隨邊翹度約為最大厚度的30一40%,至0.6R附近減為零。距葉根愈遠(yuǎn)，切面最大厚度愈遠(yuǎn)離導(dǎo)邊。</p><p><b>　?。ㄆ撸~后傾</b></p>&l

77、t;p>　　B型螺旋槳的后傾角均為15，我國(guó)過去所沒計(jì)的運(yùn)輸船舶螺旋槳后傾角約在8一15之間。采用后傾角的目的是為了適當(dāng)增加螺旋槳的實(shí)際直徑和增大葉梢與船體(包括尾框架)表面間的間隙，從而提高效率、減小振動(dòng)。但是有了后傾角，當(dāng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉的離心力對(duì)葉根將產(chǎn)生一附加彎矩，對(duì)槳葉強(qiáng)度不利。對(duì)于轉(zhuǎn)速很高的軍用船舶螺旋槳，此附加彎矩相當(dāng)大，故以不采用后傾角為宜。</p><p>　?。ò耍┞菪龢υ陲w行中的

78、變化</p><p>　　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。 </p><p>　　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

79、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大超過失速迎角氣動(dòng) 性能變壞，因而螺旋槳產(chǎn)生的拉力不一定最大。 </p><p>　　3、螺旋槳拉力曲線： 根據(jù)螺旋槳拉力隨飛行速度增大而減小的規(guī)律，可繪出螺旋槳可用拉力曲線。 </p><p>　　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

80、和飛行速度的變化過程如下： 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。 </p><p>　?。?/p>

81、九）螺旋槳的自轉(zhuǎn) </p><p>　　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)沿著原來的方向旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象， 叫螺旋槳自轉(zhuǎn)。 </p><p>　　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

82、為 推動(dòng)槳葉自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，迫使槳葉沿原來方向續(xù)繼旋轉(zhuǎn)：另一個(gè)分力(-P)與速度方向 相反，對(duì)飛行起著阻力作用。 </p><p>　　一些超輕型飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車后由于飛行速度較小，產(chǎn)生自旋力矩不能克服螺 旋槳的阻旋力矩時(shí)螺旋槳不會(huì)出現(xiàn)自轉(zhuǎn)。此時(shí)，槳葉阻力較大，飛機(jī)的升阻比(或稱滑 翔比)將大大降低。 </p><p>　　（十）螺旋槳的有效功率 </p><p&g

83、t;　　1、定義：螺旋槳產(chǎn)生拉力，拉著飛機(jī)前進(jìn)，對(duì)飛機(jī)作功。螺旋槳單位時(shí)間所作功， 即為螺旋槳的有效功率。 公式： N槳＝PV 式中： N槳—螺旋槳的有效功率；P—螺旋槳的拉力；V—航行速度 </p><p>　　2、螺旋槳有效功率隨飛行速度的變化： (1)地面試車時(shí)，飛機(jī)沒有前進(jìn)速度(V＝0)，拉力沒有對(duì)飛機(jī)作功，故螺旋槳的有效功率為“零”。 (2)飛行速度增大時(shí)，從實(shí)際測(cè)得的螺旋槳有效功率曲線： 在OA速度范

84、圍內(nèi)，螺旋槳的效功率隨飛行速度的增大而增大；在大于該速度范圍后螺旋槳有效功率則隨飛行速度的增大而減小。在OA速度范圍內(nèi)，當(dāng)飛行速度增大時(shí)，拉力減小較慢，隨速度的增大，螺旋槳有效功率逐漸提高。當(dāng)飛行速度增大到A時(shí)，螺旋槳的有效功率最大。當(dāng)飛行速度再增大時(shí)，由于拉力迅速減小，因此隨著飛行速度的增加而螺旋槳有效功率反會(huì)降低。 螺旋槳是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，螺旋槳的作用是把發(fā)動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)變?yōu)槔w機(jī)前進(jìn)的有效功率。 螺旋槳有效功率與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率之

85、比，叫螺旋槳效率。 η=N槳/N有效。</p><p>　　1.2螺旋槳的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)</p><p>　　船舶的主要性能有浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、耐波性、操縱性和經(jīng)濟(jì)性等。</p><p>　　船舶的快速性除取決于主機(jī)馬力的大小和船體線型的優(yōu)劣外，還取決于螺旋槳性能的好壞一個(gè)好的螺旋槳必須能保證主機(jī)的功率最有效地轉(zhuǎn)換為推船前進(jìn)的推力。所謂“最有效”，就是要使螺旋槳

86、的效率最高，損耗掉的功率盡量小，用于有效推船的功率盡量大；同時(shí)，要充分地吸收主機(jī)的功率，把主機(jī)可用的功率用完；螺旋槳與軸支架和船體間要布置得當(dāng)，以提高船身效率，減少尾部振動(dòng)。所以螺旋槳設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是要設(shè)計(jì)一個(gè)與船體和主機(jī)配合良好并具有優(yōu)良效能、制造簡(jiǎn)便而經(jīng)濟(jì)的螺旋槳。</p><p>　　螺旋槳設(shè)計(jì)不僅與船舶的快速性有關(guān)，也與船舶的操縱性、隱蔽性和航行安全有關(guān)。如雙槳船比單槳船具備較好的操縱性和安全性，而槳葉

87、較多、振動(dòng)較小的螺旋槳對(duì)船舶隱蔽性比較有利。</p><p>　　螺旋槳的設(shè)計(jì)通常遇到兩類問題。一類是根據(jù)我國(guó)社會(huì)主義革命和社會(huì)主義建沒的需要按一定的營(yíng)運(yùn)條件如多少運(yùn)貨量、多少客位、航速為多少等進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，要求在滿足這些條件下，通過螺旋槳設(shè)計(jì)估算出所需生機(jī)馬力，作為選樣主機(jī)構(gòu)參考。在制定船舶設(shè)計(jì)任務(wù)書時(shí)常常碰到這類問題。但大量的問題是已經(jīng)有了主機(jī)，并已設(shè)計(jì)好船體(或已有舊船)，要求設(shè)計(jì)一個(gè)螺旋槳能夠充分吸收主機(jī)

88、馬力，具有優(yōu)良效能，以達(dá)到最大航速。在船舶技求設(shè)計(jì)中或舊船更換螺旋槳時(shí)就碰到這類問題，下面將著重予以說明。</p><p>　　目前．我國(guó)設(shè)計(jì)螺旋槳的方法大致有三種。一種是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，主要借助于實(shí)船螺旋槳的使用經(jīng)驗(yàn)．或再輔以簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)者可以很快地設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的螺旋槳，我國(guó)許多內(nèi)河和沿海小船的螺旋槳就是按這種方法設(shè)計(jì)的，但在沒有母船螺旋槳借鑒的情況下，設(shè)計(jì)結(jié)果還不夠穩(wěn)定。另一類是借助于

89、根據(jù)螺旋槳模型試驗(yàn)結(jié)果繪制的圖譜進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種方法比較簡(jiǎn)單、放便、可靠，一般也能設(shè)計(jì)以性能良好的螺旋槳，應(yīng)用極廣。再一種是環(huán)流理論設(shè)計(jì)法就是以渦旋理淪為基礎(chǔ)，利用翼型試驗(yàn)資料，把槳葉分成若干個(gè)切面進(jìn)行設(shè)計(jì)。它可以逐個(gè)切面地考慮伴流的影響，按最佳負(fù)荷條件設(shè)計(jì)，可以獲得較高的效率，但設(shè)計(jì)比較麻煩，難以理解，花費(fèi)工時(shí)多，所設(shè)計(jì)螺旋槳制造比較困難，我國(guó)目前尚少采用</p><p>　　綜合考慮，我們采用的就是第一種設(shè)計(jì)方

90、法，即經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法:</p><p><b>　　一、已知參數(shù)</b></p><p><b>　　1、船的要素</b></p><p>　　水線長(zhǎng) 25.00m 型寬 5.50m</p><p>　　吃水 1.40m

91、 排水量 106.50t</p><p>　　航速 16km/h C 0.55</p><p><b>　　2、動(dòng)力裝置</b></p><p>　　主機(jī)：6135柴油機(jī)一臺(tái)</p><p>　　額定功率 P=110.3KW&

92、lt;/p><p>　　額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min</p><p><b>　　二、各參數(shù)的計(jì)算</b></p><p>　?。?）螺旋槳收到的功率</p><p><b>　?。?）螺旋槳轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　(3) 初估螺旋槳直徑</p>&

93、lt;p>　　初選三葉槳，EAR=0.5</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　兩個(gè)結(jié)果比較接近。但本船吃水較深，可以容納較大的螺旋槳以便提高螺旋槳的效率，因此，初步選取D=1.05M來作伴流計(jì)算。</p><p><b>

94、;　　（4）估伴流系數(shù)</b></p><p><b>　　由-</b></p><p>　　今取m=1（單槳）；D=1.05 m。由于本船，故須作修正：</p><p><b>　　有 </b></p><p><b>　?。?）求螺旋槳進(jìn)速</b></p&

95、gt;<p><b>　?。?）求負(fù)荷系數(shù)</b></p><p>　?。?）求螺旋槳最佳要素</p><p>　　查第二組圖譜，當(dāng)時(shí)得，。</p><p><b>　　則最佳直徑：</b></p><p>　　若按B3-50槳的回歸公式計(jì)算：</p><p>

96、<b>　　根據(jù)和可算出：</b></p><p>　　二種算法的結(jié)果比較接近，考慮本船吃水較深，故選取直徑D=1.1，H=0.65，EAR=0.5，則效率估計(jì)為0.54。</p><p>　　（8）求螺旋槳的推力T</p><p>　　查設(shè)計(jì)手冊(cè)得K=0.12， 于是</p><p>　　第二章 螺旋槳傳動(dòng)軸的確定及其

97、參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　2.1船舶軸系</b></p><p>　　2.1.1船舶軸系的功用與要求</p><p>　　船舶軸系是船舶動(dòng)力裝置中的重要組成部分，是船舶推進(jìn)裝置（主機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺旋槳）中主要的傳動(dòng)設(shè)施。</p><p>　　1、軸系的概念——是以一根（或多根）一端與主機(jī)輸出軸相連，另一端與螺

98、旋槳相連的傳動(dòng)軸。軸系莊子就是由若干個(gè)軸和軸承以及其它的附件組成系統(tǒng)的總稱。</p><p>　　2、軸系的功能——是把主機(jī)發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，使其旋轉(zhuǎn)，并將螺旋槳所產(chǎn)生推力（即螺旋槳在水中旋轉(zhuǎn)做功時(shí)，水給予螺旋槳的反作用力），通過自己的一系列裝置傳給船體，使船舶前進(jìn)或后退，以保證其正常航行。因此船舶軸系是船舶推進(jìn)裝置的重要組成部分。</p><p>　　3、軸系的要求——為了滿足現(xiàn)代

99、船舶的要求，保證軸系能在各種航行工況和惡劣情況下，能可靠地工作，軸系裝置應(yīng)是有足夠的強(qiáng)度、剛度。并要求重量輕、尺寸小、傳遞功率大、效率高、維修方便等。</p><p>　　2.1.2舶軸系的任務(wù)及其組成</p><p><b>　　1、軸系的基本任務(wù)</b></p><p>　　船舶軸系是船舶推進(jìn)器裝置的重要組成部分，介于主機(jī)的輸出端與螺旋槳之

100、間起者橋梁作用。它的任務(wù)是將主機(jī)的功率傳遞給螺旋槳，同時(shí)又將螺旋槳產(chǎn)生的軸向推力傳遞給船體，推動(dòng)船舶前進(jìn)。</p><p><b>　　2、船舶軸系的組成</b></p><p>　　圖2.1 軸系組成</p><p>　　1-主機(jī) 2-推力軸 3-推力軸承 4-中間軸 5-隔艙填料函 6-中間軸承 7-艉軸 8-艉管支承 9-艉管 10-人

101、字架 11-螺旋槳 12-艉軸油箱 13-油泵 14-進(jìn)油管 15-出油管</p><p>　　每艘船從它的機(jī)艙到船尾都有一定的距離，特別是那些主機(jī)艙設(shè)在船體中部的一些船舶，它的軸系很長(zhǎng)，有的甚至達(dá)百米之多這樣長(zhǎng)的傳動(dòng)軸系，如果把它制成為一整根，那是無法設(shè)想，也是不現(xiàn)實(shí)。因此，為了制造加工、吊運(yùn)和拆裝維修等原因的方便起見，船廠往往將軸系分為許多節(jié)并用聯(lián)軸節(jié)（又稱：聯(lián)軸器、法蘭、考必林）按照軸線要求加以聯(lián)接而成。而

102、每節(jié)軸則按其用途分為推力軸、中間軸、艉軸（螺旋槳軸）等。</p><p>　　圖2.1所示為一直接傳動(dòng)裝置的軸系，其組成為</p><p>　　主機(jī)：（件1）它是船舶推進(jìn)的動(dòng)力為直接傳動(dòng)形式的主機(jī)。這樣的主機(jī)（主發(fā)動(dòng)機(jī)）都可作正倒車運(yùn)轉(zhuǎn)，以滿足螺旋槳作功的需要。而對(duì)采用中高速的柴油機(jī)或不可倒轉(zhuǎn)的主機(jī)，則在主機(jī)后面需增設(shè)有減速齒輪箱和離合器等設(shè)備；</p><p>　

103、　推力軸：（件2）它的前端有聯(lián)軸節(jié)（法蘭、考必林）與主機(jī)或齒輪箱的輸出聯(lián)軸節(jié)相連接，其后端的聯(lián)軸節(jié)則與中間軸的聯(lián)軸節(jié)相連接。推力軸與推力軸承組合為一整體部件；</p><p>　　推力軸承：（件3）它是承受螺旋槳作功時(shí)通過推力軸所傳遞來的推力，并通過自身再將推力傳給船體，使船體前進(jìn)或后退；</p><p>　　中間軸：（件4）是用來連接推力軸和艉軸；</p><p>

104、;　　中間軸承：（件6）主要用承受中間軸的徑向負(fù)荷和它的重量；</p><p>　　隔艙填料函：（件5）用來保持軸系穿過水密隔艙處的水密；</p><p>　　艉軸（或螺旋槳軸）：（件7）用來連接中間軸和螺旋槳，并用來帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><p>　　艉軸管：（件9）用來支承螺旋槳和艉軸的，并使它們?cè)谄渲修D(zhuǎn)動(dòng)。一般還安裝油封或水封裝置，以保持密封性；</

105、p><p>　　艉軸管支承：（件8）主要是用來支承艉軸管的；</p><p>　　人字架：（件10）固定在船體上，用來支承伸出在船體外的艉軸和艉軸管的重量；</p><p>　　其他附件：如潤(rùn)滑系統(tǒng)12~15，為艉軸管中的軸承提供潤(rùn)滑油；</p><p>　　螺旋槳：（件11）螺旋槳通常裝于船的艉部，且沒入水中，與主機(jī)之間用鋼軸聯(lián)結(jié)并作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

106、螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槳葉推水向后，由于水的反力而推船前進(jìn)，船舶一般都裝一個(gè)螺旋槳的，也有裝兩個(gè)的；在軍艦上，則有裝置三至四個(gè)螺旋槳的，螺旋槳的效率較高、加工工藝簡(jiǎn)單，是目前應(yīng)用最廣泛發(fā)一種船舶推進(jìn)器。</p><p>　　螺旋槳是用來推動(dòng)船舶前進(jìn)或后退的，它的形狀好像風(fēng)扇的葉片，所以又稱“車葉”。</p><p>　　總之，軸的數(shù)目和長(zhǎng)度及附件配置等，常與船型、大小、機(jī)艙位置和動(dòng)力裝置類型等有關(guān)

107、。</p><p>　　2.1.3船舶軸系的布置與設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　1、船舶軸系的布置</b></p><p>　　船舶軸系的布置是根據(jù)“軸線”的要求而布置的。</p><p>　　主機(jī)至螺旋槳之間的軸系，是由同一直線上的若干個(gè)軸相連接起來，這一直線我們稱只為“軸線”。</p><

108、p>　　軸線的數(shù)目，往往是根據(jù)船舶的類型、航行性能、主機(jī)型式及可靠性來確定的 。一般中大型船舶都專用單軸線，而軍艦、客輪采用雙軸線或三軸線。</p><p>　　在船寬方向，單軸的軸線在船舶中線面上。雙軸線一般都與中線面平行，個(gè)別情況下，由于機(jī)、槳布置上的需要，為了使螺旋槳的槳葉葉梢離開船的外板有一定的距離，可以使軸線與中線面成一±0°~3°的小傾角。三軸的軸線，一根在中線面上

109、，另兩根對(duì)稱地布置在兩側(cè)。四軸線的同雙軸線布置。</p><p>　　在船深方向，軸線的高度要與主機(jī)和螺旋槳的高度和位置相適應(yīng)。軸線最理想的布置應(yīng)與船體基線成平行。但有些特殊的船舶，如科技考察船、中小軍艦等，它的主機(jī)位置較高，尤其是吃水又較淺時(shí)，為了保證螺旋槳埋入水下有一定深度，軸線可向艉部縱向下傾一定角度，一般在0°~5°范圍。某些快艇和小艇有時(shí)可達(dá)10°~16°。<

110、;/p><p>　　2、船舶軸系的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1) 軸系各部件的位置應(yīng)充分考慮管理、維修、拆裝的方便，應(yīng)留有足夠的管理、維修的空間和場(chǎng)地。</p><p>　　2) 軸系的各軸承應(yīng)布置在船體結(jié)構(gòu)中剛性比較強(qiáng)的部為，以避免船體殼板的局部變形對(duì)軸系中心線的影響，增加軸系的附加載荷。</p><p>　　主機(jī)采用彈性支承安裝時(shí)，主機(jī)與

111、軸系應(yīng)采用合適的繞性連接，必要時(shí)采用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)來補(bǔ)償主機(jī)的振動(dòng)位移。</p><p>　　除小艇外，軸系上一般應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)速傳感器。</p><p>　　需拖槳航行的無離合器的直接傳動(dòng)船舶，軸系中一般應(yīng)設(shè)置速拆聯(lián)軸器和輔助推力軸承，輔助推力軸承應(yīng)設(shè)置在速拆聯(lián)軸器之后，與尾軸相鄰的中間軸上。</p><p>　　若主機(jī)或齒輪箱內(nèi)無盤車裝置，則軸系上應(yīng)設(shè)置盤車裝置。<