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1、船舶推進
Ship Propulsion
華中科技大學船海學院
2. 1螺旋槳的外形及名稱
?螺旋槳俗稱車葉;
?螺旋槳通常裝于船的尾部(但也有一些特殊船只在首尾部都 裝有螺旋槳,如港口工作船及渡船等);
?單螺旋槳船(single-screw ship):在船尾部中線處安裝;
?雙螺旋槳船(twin-screw ship):在中線左右各一槳;
?也有3槳、4槳乃至5槳者。
tiiple-screw slup
#. 1螺旋槳的外形及名稱
2、
?螺旋槳通常由槳葉和槳轂構(gòu)成
?槳葉固定在槳轂上。普通螺旋槳常為3葉或4葉,2葉螺旋槳僅用
于機帆船或小艇上,近來有些船舶(如大噸位大功率的油船) ,為避免振動而采用5葉或5葉以上的螺旋槳。
1 =
2. 1螺旋槳的外形及名稱
6
2. 1螺旋槳的外形及名稱
□螺旋槳通常由槳葉(blade)和槳轂(propeller hub)
構(gòu)成
一"葉背
J導(dǎo)邊
葉面(blade surface)…由船尾后面 向前看時所見到的螺旋槳槳葉的一面 ;另一面稱為葉背(blade back)。
葉根(blade root)--槳葉與轂聯(lián)接
葉
3、根
葉梢(端)
葉面 隨邊
處;
?葉梢(blade tip)---槳葉的外端。
? 導(dǎo)邊(leading edge) --螺旋槳正車
旋轉(zhuǎn)時槳葉邊緣在前面者;另一邊稱
為隨邊(trailing edge)。
6
2. 1螺旋槳的外形及名稱
6
2. 1螺旋槳的外形及名稱
6
2. 1螺旋槳的外形及名稱
6
2. 1螺旋槳的外形及名稱
?螺旋槳與尾軸連接部分
成一光順流線形體,稱
4、
為轂帽(hub cap) o
稱為槳轂。槳轂是一個 截頭的錐形體。為了減 小水阻力,在槳轂后端 加一整流罩,與槳轂形
?梢圓(tip circle):螺旋槳
旋轉(zhuǎn)時(設(shè)無前后運動)葉梢
的圓形軌跡;
?螺旋槳直徑(diameter): 梢圓的直徑D。
?螺旋槳盤面積(disc area): 梢圓的面積A。:
?當螺旋槳正車旋轉(zhuǎn)時,由船后向前看去所見到的旋轉(zhuǎn)方向為順時
針者稱為右旋槳(right-handed propeller)。反之,則為左旋槳;
?裝于船尾兩側(cè)之螺旋槳,在正車旋轉(zhuǎn)時其上部向船的中線方向轉(zhuǎn)
動者稱為內(nèi)旋槳(inward turning prope
5、ller) o反之,則為外旋槳。
6
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
□槳葉的葉面通常是螺旋面的 一部分
?線段血與軸線001成固定角 度,并使血以等角速度繞軸 001旋轉(zhuǎn)的同時以等線速度 沿001向上移動,則血線在
空間所描繪的曲面即為等螺
距螺旋面。
?線段血稱為母線,母線繞行
一周在軸向前進的距離稱為
螺距,以P表示。
螺旋面的形成7
2.2螺旋面\螺旋線.
(ai (b)
螺旋面的幾種形式
6、
螺旋槳的幾何特征
?根據(jù)母線的形狀及與 軸線間夾角的變化可 以得到不同形式的螺
旋面;
?母線為一直線且垂直 于軸線,則所形成的螺 旋面為正螺旋面如圖 (a) o
?母線為一直線但不垂
直于軸線,則形成斜螺 旋面,如圖(b)所示。
?當母線為曲線時,則形
成扭曲的螺旋面,如圖
(巧及圖(<1)。
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?母線上任一固定點在運動過程中所形成的軌跡為一螺旋線。
任一共軸之圓柱面與螺旋面相交的交線也為螺旋線(圖a )
表示半徑為R的圓柱面與螺旋面相交所得的螺旋線〃
B”
B?
螺旋線及螺距三角形
2.2螺旋面
7、\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
B?
B"
?將圓柱面展成平面,則此圓柱面即成一底長為2兀人高為P
的矩形,而螺旋線變?yōu)樾本€(矩形的對角線),此斜線稱為節(jié) 線。三角形歹歹12〃稱為螺距三角形,節(jié)線與底線間的夾 角e稱為螺距角。螺距角可由下式來確定:
tan?
2%R
#
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征 濛二、螺旋槳的面螺距
?螺旋槳槳葉的葉面是螺旋面
的一部分9故任何與螺旋槳
lai
共軸的圓柱面與葉面的交線
為螺旋線的一段,如圖中的
段。
?將螺旋線段BoC°引長且環(huán) 繞軸線一周,則其兩端之軸
向距離等于此螺旋線的螺距
P
8、o若螺旋槳的葉面為等螺
距螺旋面之一部分,則P即稱 為螺旋槳的面螺距;
11
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征 濛二、螺旋槳的面螺距
?面螺距P與直徑D之比P/D稱為螺距比;
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?節(jié)線與底線之間的夾角e為半徑/處的螺距角:
tan^ =
柱面的半徑)
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
#
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?螺旋槳
9、某半徑廠處螺距角。的大小,表示槳葉葉面在該處 的傾斜程度。
? r愈小則螺距角B愈大。圖仗)表示三個不同半徑的共軸
柱面與等螺距螺旋槳槳葉相交的情形,其展開后的螺
距三角形如圖(b )所示,ri<r2<r3,而% >02 >03。
#
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?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下圖所示。
?對此類螺旋槳常取半徑為0.7R或Q?75R(R為螺旋槳梢半徑)
處的面螺距代表螺旋槳的螺距,為注明其計量方法,在簡
寫時可寫作P%或戸0?75尺°
變螺距
10、螺旋槳槳葉不同半徑處的螺距及螺距角
>三、槳葉切面
?與螺旋槳共軸的圓柱面和槳葉相截所得的截面稱為
槳葉的切面,簡稱葉切面或葉剖面,其形狀與機翼切 面相仿。
(b) (c)
#
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征 濛三、槳葉切面
?槳葉切面的形狀:
圓背式切面(弓形切面)、梭形切面
17
和月牙形切面,如圖所示。一般來說,機翼形切面的葉 型效率較高,但空泡性能較差,弓形切面則相反。普通
之弓形切面展開后葉面為一直線,葉背為一曲線,中部
1=1
:厚兩端頗尖。
機翼形切面
?機翼形切面在展開后無一定形狀,葉面大致為一直線
11、或曲線,葉背為曲線,導(dǎo)邊鈍而隨邊較尖,其最大厚度
則近于導(dǎo)邊,約在離導(dǎo)邊25%?40%弦長處。
19
#
弓形切面
機翼形切面
#
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
#
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?弦長(chord
切面的幾何特征(a)機翼形;(b)弓形
1-面線;2-背線;
3-導(dǎo)緣;
4-隨緣;5-拱線;6-導(dǎo)緣端
length)—般有 內(nèi)弦和外弦之分。 連接切面導(dǎo)邊與 隨邊的直線
稱內(nèi)弦,圖中所
示線段BC稱為 外弦。
?對于系列圖譜螺 旋槳來說
12、,通常 稱外弦為弦線, 而對于理論設(shè)計 的螺旋槳來說, 則常以內(nèi)弦(鼻 尾線)為弦線。
21
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?幾…切面的拱度(camber
,拱線到內(nèi)弦線的最大距離
? b 一■弦長;
? t --最大厚度;
? 6= tl b —W面的相對厚度比 或葉厚比;
?拱線(中線)--切面的中線 或平均線;
? f=fM,b…切面的拱度比。
23
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
濛四、槳葉的外形輪廓和軸積
槳葉的外
13、形輪廓可以用螺旋槳的正視圖和側(cè)視圖來表示。
從船后向船首所看到的為螺旋槳的正視圖'從船側(cè)看過
去所看到的為側(cè)視圖。
21
槳葉的外形輪廓
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?槳葉參考線或葉面參考 線0(/:取葉面中間的
螺旋面,ot/與軸線成
某一夾角。
?縱斜:0U在軸線上的
(a)
一根母線作為作圖的參 考線;葉面是正螺旋面, 0U與軸線垂直,是斜
?縱斜角:參考線與軸線 的垂線成某一夾角£(一 般亦15°);
14、
#
2. 2螺旋面\螺旋線.
?槳葉在垂直于槳軸的平面上 的投影稱為正投影,其外形 輪廓稱為投射輪廓,其投射 面積Apo
?投射面比=人0。(人。為盤面 積);
?對稱葉形、不對稱葉形:不 對稱槳葉的葉梢與參考線間 的距離Xs稱為側(cè)斜,相應(yīng)之 角度縱為側(cè)斜角;
?槳葉在平行于包含軸線和輻
射參考線的平面上的投影稱 為側(cè)投影。
螺旋槳的幾何特征
2?2螺旋面\螺旋線、
?最大厚度線與參考線ou
之間的軸向距離/表示該半 徑處葉切面的最大厚度。
?與槳轂相連處的切面最大
厚度稱葉根厚度(除去兩邊 填角料)。
輻射參考線與最大厚度線
的延長線在軸線
15、上交點的 距離®與直徑D之比值WD 稱為葉厚分數(shù)。工藝上往 往將葉梢處的槳葉厚度做 薄呈圓弧狀,為了求得葉 梢厚度,須將槳葉最大厚 度線延長至梢徑。
陳旋槳的幾何特征
2. 2螺旋面.螺旋線
?螺旋槳槳轂的形狀一般為
錐體,在側(cè)投影上可以
看到其各處的直徑并不相 等。通常所說的槳轂直徑
(簡稱轂徑)是指輻射參考 線與槳轂表面相交處(略 去葉根處的填角料)至軸 線距離的兩倍,并以d來 表示(參閱圖2 -lla )o轂
徑d與螺旋槳直徑D的比 值d/D稱為轂徑比。
?I
r面參考線
u
主5度線
16、
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?將各半徑處共軸圓柱面與槳葉相截的各切面展成平面
后,以其弦長置于相應(yīng)半徑的水平線上,并光順連接
?螺旋槳各葉伸張輪廓所包含的面積之總和稱為伸張面積,
以如 表示。伸張面積血與盤面積如之比稱為伸張面比, 即伸張面HS=Ae/A0
2.2螺旋面\螺旋線.螺旋槳的幾何特征
?將槳葉葉面近似展放在平面上所得的輪廓稱為展開輪廓,
如圖虛線所示。各槳葉展開輪廓所包含面積之總和稱為
展開面積,以A。表示。展開面積缶)與盤面積之比稱
為展開面比,即展開面比=Ad/血
?螺旋槳
17、槳葉的展開面積和伸張面積極為接近,故均可稱
為葉面積,而伸張面比和展開面比均可稱為盤面比或葉
面比。盤面比的大小實質(zhì)上表示槳葉的寬窄程度,在相
同的葉數(shù)下,盤面比愈大,槳葉愈寬。
展開輪囲射
投射輪卿
X U
伸張輪廓
葉切面
葉面參考線
U
?此外,還可用槳葉的平均寬度〃m來表示槳葉的寬窄程度,
其值按下式求取
bm
A£:螺旋槳伸張面積
Z(R-d/2)
〃:轂徑
?平均寬度比厶曲
& _ W _ 氓 / A)
111 ~ D "2Z(l-d/D)
31
內(nèi)容要點
1、螺旋槳各部分名稱。
2、設(shè)線段
18、ab與軸線OO]成固定角度,并使ab以等角速
度繞軸旋轉(zhuǎn)的同時以等線速度沿OO]向上移動,則曲線 在空間所描繪的曲面即為等螺距螺旋面。線段曲稱為母線 ,母線繞行一周在軸向前進的距離稱為螺距,以P表示。
3、母線上任一固定點在運動過程中所形成的軌跡為一螺
旋線。任一共軸之圓柱面與螺旋面相交的交線也為螺旋線
#
內(nèi)容要點
4、螺距三角形普遍形式
TT7
5、若螺旋槳的葉面為等螺距螺旋面之一部分,則P即稱為
螺旋槳的面螺距。面螺距P與直徑D之比P/D稱為螺距比。
內(nèi)容要點
6、與螺旋槳共軸的圓柱面和槳葉相截所得的截面稱為槳葉
的切面,簡稱葉切面或葉剖面。槳葉切面的
19、形狀通常為圓背 式切面(弓形切面)或機翼形切面,特殊的也有梭形切面和月牙 形切面。
7、槳葉的外形輪廓可以用螺旋槳的正視圖和側(cè)視圖來表示 o從船后向船首所看到的為螺旋槳的正視圖,從船側(cè)看過去 所看到的為側(cè)視圖。
8、各種面積比有:投射面比=Ap/Ao、伸張面比=Ae/A0.展
開面比=Ad/A0o
作業(yè)
1.螺旋槳由那些部件構(gòu)成?他們各起什么作用?
2.何謂槳葉切面(槳葉剖面)?何謂等螺距及變 螺距螺旋槳?對等螺距螺旋槳。槳葉切面螺距 角沿半徑如何變化?
3. 槳葉切面有哪些常用形狀?它們各自的水動力
及空泡性能如何?
4. 螺旋槳制圖中,使用哪些輪廓(或投影)來表
達槳葉外形?槳葉面積有哪幾種表達方式?
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