螺旋桨设计时,涉及到多种参数,它们分别表达着设计要求的不同方向,例如伴流分数与推力减额分数,表达了船舶与螺旋桨之间的相互影响,而空泡数则是桨叶空泡性能的量化指标。主要介绍直径、螺距、弦长、纵倾、侧斜等参数对螺旋桨推力、效率、空泡、振动、噪声等性能的影响。
螺旋桨的直径
螺旋桨在原地旋转时,叶梢的轨迹称为稍圆,其直径即为螺旋桨直径,以D表示。螺旋桨初步设计中,首先对直径与转速选定其一,然后通过图谱法确定另一参数的最佳值。环流理论设计法中,直径是根据设计经验或船型指定的。一般来说,螺旋桨的直径越大,转速越低,效率越高,但直径过大时,桨叶盘面处的平均伴流减小,导致船身效率下降,可能会降低总的推进效率。另外,螺旋桨直径的选择须考虑船舶吃水及船舶尾框间隙的限制,对于经常压载航行的船舶,较小的直径可以照顾压载时的效率及避免叶梢露出水面;从振动方面考虑,螺旋桨与船体间的间隙不宜过小,否则可能引起船体尾部结构的振动。
螺距分布
取某半径处与螺旋桨共轴的圆柱面剖分桨叶,截得桨叶剖面,将该叶剖面的鼻尾线延长,环绕轴线一周,其两端点的轴向距离即是桨叶子啊该半剖面的螺距,以P表示,螺距P与螺旋桨直径D之比P/D称为螺距比。将共轴圆柱面与翼型剖面一起展开,鼻尾线与底线之间的夹角称为螺距角,螺距角的大小表示桨叶在相应半剖面的倾斜程度,桨叶的负荷主要通过螺距分布的设计沿桨叶径向进行布置。螺旋桨设计时,螺距分布的选取很大程度上决定着桨叶的负荷及负荷分布;设计工况一定时,螺距分布决定着桨叶剖面的工作状态以及工况点在桨叶空炮斗中的位置;环流理论设计方法通过在不同半径叶剖面上选取不同的螺距以适应船尾伴流饿不均匀性。在图谱法及环流理论设计方法中,螺距都是最重要的设计变量。螺距分布对桨叶推力、效率、空泡、振动及噪声都有着重要的影响。由螺旋桨环流理论可以知道,螺旋桨负荷径向分布的最大值位置越是偏向叶梢,桨叶的效率越高,但叶梢处的空泡性能会变得很差。现代螺旋桨设计是在保证推理与效率的同时,追求桨叶空泡、振动与噪声性能的提高,这就使桨叶叶梢处螺距的设计更加关键。
螺旋桨的直径
螺旋桨在原地旋转时,叶梢的轨迹称为稍圆,其直径即为螺旋桨直径,以D表示。螺旋桨初步设计中,首先对直径与转速选定其一,然后通过图谱法确定另一参数的最佳值。环流理论设计法中,直径是根据设计经验或船型指定的。一般来说,螺旋桨的直径越大,转速越低,效率越高,但直径过大时,桨叶盘面处的平均伴流减小,导致船身效率下降,可能会降低总的推进效率。另外,螺旋桨直径的选择须考虑船舶吃水及船舶尾框间隙的限制,对于经常压载航行的船舶,较小的直径可以照顾压载时的效率及避免叶梢露出水面;从振动方面考虑,螺旋桨与船体间的间隙不宜过小,否则可能引起船体尾部结构的振动。
螺距分布
取某半径处与螺旋桨共轴的圆柱面剖分桨叶,截得桨叶剖面,将该叶剖面的鼻尾线延长,环绕轴线一周,其两端点的轴向距离即是桨叶子啊该半剖面的螺距,以P表示,螺距P与螺旋桨直径D之比P/D称为螺距比。将共轴圆柱面与翼型剖面一起展开,鼻尾线与底线之间的夹角称为螺距角,螺距角的大小表示桨叶在相应半剖面的倾斜程度,桨叶的负荷主要通过螺距分布的设计沿桨叶径向进行布置。螺旋桨设计时,螺距分布的选取很大程度上决定着桨叶的负荷及负荷分布;设计工况一定时,螺距分布决定着桨叶剖面的工作状态以及工况点在桨叶空炮斗中的位置;环流理论设计方法通过在不同半径叶剖面上选取不同的螺距以适应船尾伴流饿不均匀性。在图谱法及环流理论设计方法中,螺距都是最重要的设计变量。螺距分布对桨叶推力、效率、空泡、振动及噪声都有着重要的影响。由螺旋桨环流理论可以知道,螺旋桨负荷径向分布的最大值位置越是偏向叶梢,桨叶的效率越高,但叶梢处的空泡性能会变得很差。现代螺旋桨设计是在保证推理与效率的同时,追求桨叶空泡、振动与噪声性能的提高,这就使桨叶叶梢处螺距的设计更加关键。
