船舶推进概念.docx
- 文档编号:1955002
- 上传时间:2022-10-25
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:37.90KB
船舶推进概念.docx
《船舶推进概念.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《船舶推进概念.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
船舶推进概念
1-1推进器:
在船上需设有把能源(发动机)发出的功率转换为推船前进的功率的专门的装置或机构。
1-2快速性:
指船舶在给定主机功率情况下,在一定装载下(以一定的航速航行的能力)于水中航行的快慢问题。
1-3对快速性的要求四方面:
①船舶于航行时所遭受的阻力要小,即所谓的优良线型的选择问题②选择推
力足够,且效率高的推进器③选取合适的主机④推进器与船体和主机之间协调一致。
1-4推进器类型及特点:
①螺旋桨:
构造简单、价格低廉、使用方便、效率较高②风帆:
可利用无代价的
风力,但推力依赖于风向和风力,故船的速度和操纵性能都受到限制③明轮:
机构笨重,在波涛中操纵性差且易损坏④直叶推进器:
操纵性能好,效率较高,汹涌海面下,工作情况也较好,但机构复杂,造价昂贵,叶片易损坏⑤喷水推进器:
具有良好的保护性,操纵性能好,但减少了船的有效载重,且推进效率低⑥水力锥形推进器:
构造简单,设备轻便,常用于航行在浅水及阻塞航道中的船。
1-5有效功率(推进器所产生的实际有效功率):
船以速度v航行时所遭受的阻力为R,则阻力R在单位时间内所消耗的功为Rv,而有效推力Te在单位时间内所作的功为TeV,两者数值相等,故TeV(或Rv)为有效功率Pe。
1-6推进系数PC:
有效功率与主机功率之比,为多种效率相乘之综合名称,通常可以表示用某种机器及推进器以推进船舶之全面性能,推进系数越高,船舶的推进性能越好。
1-7本课程主要研究:
推进器在水中运动时产生推力的基本原理以及它的性能好坏(效率高低)等问题,然后解决如何根据实际的要求设计出一个性能优良的推进器问题。
①推进器(效率、空泡、强度、振动)②船-桨-机配合问题③螺旋桨设计。
2-1螺旋桨各部分名称(通常由桨叶和桨毂构成):
①桨毂:
螺旋桨与尾轴连接部分②毂帽:
为减小水阻
力,在桨毂后端加的整流罩,与桨毂形成一光顺流线型体③叶面及叶背:
由船尾后面向前看时所见到的
螺旋桨桨叶的一面为叶面,另一面为叶背④叶根:
桨叶与毂连接处⑤叶梢:
桨叶的外端⑥导边及随边:
螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前面者为导边,另一边为随边⑦梢圆:
螺旋桨旋转时(设无前后运动)叶
梢的圆形轨迹⑧螺旋桨直径D:
梢圆的直径⑨螺旋桨的盘面积Ao:
梢圆的面积⑩右(左)旋桨:
当螺旋桨正车旋转时,由船后向前看去所见到的旋转方向为顺时针者为右旋桨,反之为左旋桨。
2-2螺距P:
母线绕行一周在轴向前进的距离①若母线为直线且垂直于轴线,则形成的螺旋面为正螺旋面
②若母线为直线但不垂直于轴线,则形成斜螺旋面③当母线为曲线时,则形成扭曲的螺旋面。
2-3节线及螺旋线:
将半径为R的圆柱面展成平面,则为一底边长2nR高为P的矩形,螺旋线变为的斜
线(矩形的对角线)为节线。
母线上任意一固定点在运动过程中所形成的轨迹,或任意共轴圆柱面与螺旋面相交的交线为螺旋线。
2-4螺距角0:
节线与底边间的夹角,
2-5螺旋桨的螺距:
①等螺距螺旋桨
(螺旋桨叶面各半径处的面螺距不等)
tan0=P/2ojiR
(「1<「2<「3,100>03):
螺旋桨上任意半径处的面螺距②变螺距螺旋桨
:
取半径为07R或075R处的面螺距代表螺旋桨的螺距,P07R或P075R。
2-6螺距比P/D:
面螺距P与直径D之比。
2-7桨叶的切面(叶切面或叶剖面):
与螺旋桨共轴的圆柱面和桨叶相截所得的切面。
①机翼形切面:
效率较高,但空泡性能较差②弓形切面:
空泡性能较好,但效率较低③棱形切面④月牙形切面。
2-8内弦:
连接切面导边与随边的直线;外弦。
对于系列图谱螺旋桨,外弦为弦线;理论设计螺旋桨:
内弦为弦线。
弦长为b。
2-9叶厚:
切面厚度以垂直于所取弦线方向与切面上下面交点的距离来表示,其最大厚度t为叶厚。
2-10叶厚比(切面的相对厚度):
叶厚t与切面弦长b之比,S=t/b
2-11拱线、拱度及拱度比:
切面的中线或平均线称为拱线(中线)。
拱线到内弦线的最大垂直距离为切面
的拱度,以fM表示。
fM与弦长b之比为切面的拱度比f=fM/b。
2-12桨叶(叶面或辐射)参考线:
叶面中间的一根母线作为图的参考线。
2-13纵斜角£:
若为斜螺旋面,参考线与轴线的垂线成的夹角。
纵斜zr:
参考线线段在轴线上的投影长
度(纵斜螺旋桨一般向后倾斜,可增大桨叶与尾框架或船体间的间隙,以减小螺旋桨诱导的船体振动。
布晶
但纵斜不宜过大,会因离心力而增加叶根处的弯曲应力,对桨叶强度不利)。
2-14投影轮廓:
桨叶在垂直于桨轴的平面上的投影为正投影,其外形轮廓为投影轮廓。
投影轮廓对称与参考线的为对称叶形,反之为不对称叶形。
投射面积Ap:
螺旋桨所有桨叶投影轮廓包含面积的总和。
2-15伸张轮廓:
将各半径处共轴圆柱面与桨叶相截的各切面展成平面后,以其弦长置于相应半径的水平线上,并光顺连接端点所得之轮廓。
伸张面积Ae:
螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积的总和。
2-16展开轮廓:
将桨叶叶面近似展放在平面上所得的轮廓。
展开面积Ad:
各桨叶展开轮廓所包含面积的
总和。
2-17三种面比:
①投射面比:
投射面积Ap与盘面积Ao之比②伸张面比:
伸张面积Ae与盘面积Ao之比
③展开面比:
展开面积Ad与盘面积Ao之比(伸张面积和展开面积极为接近,均为叶面积,伸张面比和展开面比均称盘面比或叶面比。
盘面比大小表示桨叶的宽窄,相同叶数下,盘面比越大,桨叶越宽)。
2-18侧斜Xs及侧斜角0S:
不对称桨叶的叶梢与参考线间的距离为侧斜Xs,相应角度为侧斜角03。
(桨叶
的侧斜方向一般与螺旋桨的转向相反,合理选择侧斜可明显减缓旋桨诱导的船体振动)。
2-19叶根厚度:
与桨毂相连处的切面最大厚度。
2-20叶厚分数:
叶面参考线与最大厚度线的延长线在轴线上的交点的距离to与直径D之比。
2-21桨毂直径(毂径):
叶面参考线与桨毂表面相交处至轴线距离的两倍,以d来表示。
2-22毂径比:
毂径d与螺旋桨直径D之比。
2-23桨叶的平均宽度bm:
表示桨叶的宽窄,bm=AEZ(R-d/2),Z为叶数。
或平均宽度比,bm/D。
2-24正(斜)螺旋面:
侧视图上,参考线与轴线垂直的螺旋桨叶面为正。
若参考线与轴线的垂线成角度为斜。
2-25侧投影:
桨叶与平行于包含轴线和叶面参考线的平面上的投影。
正投影:
桨叶在垂直于桨轴平面上
的投影。
2-26最大厚度线:
该线与参考线之间的轴向距离t表示该半径处叶切面的最大厚度,它仅表示不同半径处
切面最大厚度沿径向的分布情况,不表示最大厚度沿切面弦向的位置。
2-27螺旋桨参数的选择:
从效率(增加D提高效率,在其他条件一定时,叶数越少效率越高)、振动(在
其他条件一定时,叶数越多振动越小)两方面。
直径D,叶数Z,毂径比dh/D,螺距比P/D,盘面比(伸
张面积比),投射面积比,展开面积比,纵斜Zr,纵斜角£,侧斜Xs,叶厚比&
3-1推进器理论(研究螺旋桨的方法):
㈠动量理论:
螺旋桨的推力乃因其工作时水产生动量变化所致,
可通过水的动量变更率来计算推力,包括①理想推进器理论②理想螺旋桨理论㈡叶元体理论:
研究每一
叶原体所受的力,据以计算整个螺旋桨的推力和转矩㈢螺旋桨环流理论:
应用机翼理论解释叶原体的受
力与水之速度变更关系,包括①升力线理论②升力面理论③面元法。
3-2诱导速度:
推进器拨水向后来产生推力,而水流受到推进器的作用获得与推力方向相反的附加速度,即诱导速度。
3-3理想推进器假设:
①推进器为一轴向尺度趋近于零、水可自由通过的盘,此盘可以拨水向后,称为鼓动盘(具有吸收外来功率并推水向后的功能)②水流速度和压力在盘面上均匀分布③水为不可压缩的理想流体。
根据以上假定得到的推进器理论为理想推进器理论(可用于螺旋桨、明轮、喷水推进器等,差别在于推进器区域内的水流断面的取法不同)。
3-4理想推进器效率nA:
有效功率和消耗功率之比。
3-5推进器的载荷系数贡:
贡越小效率越高。
在推力Ti和速度V一定的条件下,增大盘面积Ao来减小
载荷系数,对螺旋桨来说需增大直径D,从而提高效率。
3-6理想螺旋桨理论:
在理想流体中工作的具有无限叶数的螺旋桨,除产生轴向诱导速度外还产生周向诱导速度,其方向与螺旋桨旋转方向相同,两者合成作用表现为水流经过螺旋桨盘面后有扭转现象。
3-7理想螺旋桨效率n=nAniT:
所做的有用功与吸收功率的比值,理想螺旋桨的轴向诱导效率(理想推进
器效率)%与理想螺旋桨的周向诱导效率中之积。
由于实际螺旋桨后的尾流旋转,故理想螺旋桨效率n
(只有在各半径出的dr圆环对应的n都相等时,n才是整个理想螺旋桨效率)总是小于理想推进器效率
布晶
"A。
3-8螺旋桨操作时周围水流情况:
轴向诱导速度自桨盘远前方的零值起逐渐增加,至桨盘远后方处达到最
大值,而在盘面处的轴向诱导速度等于远后方处的一半。
周向诱导速度在桨盘前并不存在,而在桨盘后立即达到最大值,桨盘处的周向诱导速度是后方的一半。
3-9速度多角形:
①盘面半径r处:
远前方,盘面处及远后方的水流速度(相对于半径r处的圆环)②叶
元体:
叶元体固定不动,而水流以轴向速度Va和周向速度2nn流向桨叶切面,轴向诱导速度Ua/2与迎
流水面的轴向速度Va相同,周向诱导速度ut/2与周向速度2nn相反。
(螺旋桨本身前进速度Va及旋转速度2nn,轴向诱导速度与螺旋桨前进方向相反,周向诱导速度与螺旋桨旋转方向相同)。
3-10速度多角形中的名称:
B为叶元体的倾斜角即螺距角,B为进角,B为水动力螺距角,Vr为相对来流
的合成速度。
可知,水流以速度Vr,攻角a流向桨叶切面。
3-11附着涡:
对于二因次机翼,可用环量为「的一根无限长的涡线来代替机翼,这根涡线为附着涡。
3-12叶元体效率卬「=恥nT小:
n叶元体结构效率,影响因素:
轴向诱导速度,周向诱导速度(速度越大,效率越低),推力负荷系数(推力增加效率降低),桨盘上的半径即盘面积(盘面积增加,效率增高),叶
元体的阻升比和水动力螺旋角(阻升比越小,效率越高)。
3-13螺旋桨的水动力性能:
一定几何形体的螺旋桨在水中运动时所产生的推力、消耗的转矩和效率与其
运动(进速Va和转速n)间的关系。
3-14进程hp:
hp=VA/n。
滑脱(P-hp)其大小表示桨叶剖面(叶元体)的攻角大小,即负荷的大小,滑脱比s:
s=(P-hp)/P=1-VA/Pn。
进速系数J:
J=hp/D=VA/nD=P(1-s)/D。
3-15滑脱比s对螺旋桨性能的影响:
在螺距一定的情况下,若不考虑诱导速度,则s的大小标志着攻角aK
的大小,s大(J小)则攻角大,若转速一定,则螺旋桨的推力和转矩亦大。
3-16进速系数J对螺旋桨性能的影响:
㈠当J=0,进速为零,即螺旋桨只旋转不前进(船舶系柱情况),
升力与推力重合,各叶元体具有最大攻角,推力和转矩都达到最大值㈡当转速不变,随着进速的增加,J
增加,攻角减小,推力和转矩相应减小。
当J增加到某一数值时,螺旋桨发出的推力为零,其实质乃水流
以某一负几何攻角与叶元体相遇,此时叶元体上的升力dL及阻力dD在轴向的分力大小相等方向相反,
故叶元体的推力为零,此时叶元体仍遭受旋转阻力。
螺旋桨再不发生推力时旋转一周所前进的距离为无
推力进程P1(实效螺距)㈢若J再增至某一值,螺旋桨不遭受旋转阻力,其实质乃升力dL及阻力dD在
周向的分力大小相等方向相反,故旋转阻力为零,此时螺旋桨产生负推力。
螺旋桨再不遭受旋转阻力时旋转一周所前进的距离为无转矩进程P2(无转矩螺距)。
3-17实效滑脱比S1:
P2>P1>P,船舶航行时,螺旋桨必须产生向前的推力来克服船阻力,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 船舶 推进 概念