船舶推進(jìn)_螺旋槳幾何特征

船舶推進(jìn)Ship Propulsion華中科技大學(xué)船海學(xué)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(jī)帆船或小艇上，近來(lái)有些船舶（如大噸位大功率的油船） ,為避免振動(dòng)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62. 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(shí)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(shí)槳葉邊緣在前面者；另一邊稱為隨邊(trailing edge)。62. 1螺旋槳的外形及名稱62. 1螺旋槳的外形及名稱62. 1螺旋槳的外形及名稱62. 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，稱為轂帽(hub cap) o稱為槳轂。槳轂是一個(gè) 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(shí)(設(shè)無(wú)前后運(yùn)動(dòng))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(dāng)螺旋槳正車旋轉(zhuǎn)時(shí)，由船后向前看去所見到的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)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(shí)其上部向船的中線方向轉(zhuǎn)動(dòng)者稱為內(nèi)旋槳(inward turning propeller) o反之，則為外旋槳。62.2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(shí)以等線速度 沿001向上移動(dòng)，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(jìn)的距離稱為螺距，以P表示。螺旋面的形成72.2螺旋面螺旋線.(ai(b)螺旋面的幾種形式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(dāng)母線為曲線時(shí)，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(diǎn)在運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)為2兀人高為P的矩形，而螺旋線變?yōu)樾本€（矩形的對(duì)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(lái)確定：tan2%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(zhǎng)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Po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；112.2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(gè)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(duì)此類螺旋槳常取半徑為0.7R或Q75R（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(jì)量方法，在簡(jiǎn)寫時(shí)可寫作P%或戸075尺°變螺距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(jiǎn)稱葉切面或葉剖面，其形狀與機(jī)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(lái)說(shuō)，機(jī)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(jī)翼形切面機(jī)翼形切面在展開后無(wú)一定形狀，葉面大致為一直線或曲線，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(zhǎng)處。19#弓形切面機(jī)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(zhǎng)（chord切面的幾何特征（a）機(jī)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(duì)于系列圖譜螺 旋槳來(lái)說(shuō)，通常 稱外弦為弦線, 而對(duì)于理論設(shè)計(jì) 的螺旋槳來(lái)說(shuō), 則常以內(nèi)弦（鼻 尾線）為弦線。212.2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(zhǎng); t -最大厚度； 6= tl b W面的相對(duì)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。232.2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形輪廓可以用螺旋槳的正視圖和側(cè)視圖來(lái)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°）；#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(duì)稱葉形、不對(duì)稱葉形：不 對(duì)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22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(zhǎng)線在軸線上交點(diǎn)的 距離®與直徑D之比值WD 稱為葉厚分?jǐn)?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(zhǎng)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(shuō)的槳轂直徑（簡(jiǎn)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(lái) 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。Ir面參考線u主5度線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(zhǎng)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/A02.2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(shí)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(lái)表示槳葉的寬窄程度，其值按下式求取bmA£：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(diǎn)1、螺旋槳各部分名稱。2、設(shè)線段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(shí)以等線速度沿OO向上移動(dòng)，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(jìn)的距離稱為螺距，以P表示。3、母線上任一固定點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)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(diǎn)4、螺距三角形普遍形式TT75、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(diǎn)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(jiǎn)稱葉切面或葉剖面。槳葉切面的形狀通常為圓背 式切面（弓形切面）或機(jī)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(lái)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(duì)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(dòng)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(lái)表達(dá)槳葉外形？槳葉面積有哪幾種表達(dá)方式?35