1. 船舶推进器船用螺旋桨工作原理可以从两种不同的观点来解释,一种是动量的变化,另一种则是压力的变化。在动量变化的观点上,简单地说,就是螺旋桨通过加速通过的水,造成水动量增加,产生反作用力而推动船舶。由于动量是质量与速度的乘积,因此不同的质量配合上不同的速度变化,可以造成不同程度的动量变化。 另一方面,由压力变化的观点可以更清楚地说明螺旋桨作动的原理。螺旋桨是由一群翼面构建而成,因此它的作动原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化与入流的攻角,使流经翼面上下的流体有不同的速度,且由伯努利定律可知速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同,因而产生升力。而构成螺旋桨叶片的翼面,它的运动是由螺旋桨的前进与旋转所合成的。若不考虑流体与表面间摩擦力的影响,翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力,而在旋转方向的分量就是船舶主机须克服的转矩力。 以一片桨叶的截面为例:当船艇静止时,螺旋桨开始工作,把螺旋桨看成不动,则水流以攻角α流向桨叶,其速度为2πnr(n为转速;r为该截面半径)。根据水翼原理,桨叶要受升力和阻力的作用,推动螺旋桨前进,即推动船艇前进。船艇运动会产生顶流和伴流。继续把船艇看成不动,则顶流以与艇速大小相等,方向相反的流速向螺旋桨流来,而伴流则以与艇速方向相同,流速为ur向螺旋桨流来。通过速度合成,我们可以得到与螺旋桨成攻角α,向桨叶流来的合水流。则桨叶受到合水流升力dL和阻力dD的作用,将升力和阻力分解,则得到平行和垂直艇首尾线的分力: dT=dL•cosβ-dD•sinβ dQ=dL•sinβ+dD•cosβ dT使船艇前进称为推 力;dQ称为横向力,即桨叶的旋转阻力。 显然,攻角α和流入桨叶的水流合速度V合决定了T和Q的大小。通常螺旋桨转速越高,而航速越低,即攻角α较大时,T和Q也越大。 设艇速V不变,如伴流流速增加(合速度减小),则攻角增大,推力和阻力也大;如果螺旋桨转速增加(合速度增加),则攻角增大,推力和阻力也大。当船艇静止不动时,螺旋桨转动时,水流攻角很大,则推力和阻力可能达到很大的值。阻力过大,对主机工作不利。所以船艇在从静止开始用车时,不宜用高速;同理,船艇在前进中换倒车时或从后退中换正车时,都应经过停车阶段,让艇速下降后再行转换,而不宜直接转换。主要是防止出现大攻角,产生巨大的旋转阻力,造成主机超负荷。 2. 船舶推进器种类船舶推进器种类很多,按照原理不同,有螺旋桨、喷水推进器、特种推进器。 由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器,俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下,由主机(见船舶动力装置)获得动力而旋转,将水推向船后,利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高,在水线以下而受到保护。 分类螺旋桨是现代船舶的主要推进工具,现在大多数船舶是用螺旋桨来推进的。螺旋桨又有许多类型。按照桨叶多少,螺旋桨有2、3或4个桨叶,甚至更多。一般桨叶数目越多吸收功率越大。按照构造不同,螺旋桨分为定(桨)距和变距螺旋桨两大类。 3. 船用推进器计算公式: 如果假设螺旋桨排出流体的速度较慢,对周围介质的整体影响可以忽略,那么可以从动量角度推算螺旋桨推力: 推进功率P=FV=通道面积*空气密度*流速/3; 推力F=通道面积*空气密度*流速/2; 事实上,工业中的螺旋桨尺度都很大,螺旋桨推进速度或尾流速度产生的压力变化足以引起周围环境流体的大尺度流动,螺旋桨上游气体有抽吸作用,对下游有吹除作用,压差阻力和排出尾流得速度变慢,不可避免的引起推进力下降。 这一偏差可以使用一些经验数据来进行修正: 推力F=Cn*通道面积*空气密度*流速/2。 4. 船舶推进器主要功能是将船舶主机的平旋推进器:该推进器与通常的螺旋桨运动形式不一样,它的每个叶片都垂直装在船尾(也有在中部、前部的)底部可旋转的圆盘上,并能绕垂直轴作水平方向旋转和自转。 推力可以是任何方向的,当推力是向左右方向时,推力就是舵力,起到舵的作用,该推进器的特点是:主机不需反转,操纵性能特别好,但是,推力小,推进效率低、结构复杂。仅用在恃种船舶和操纵性能特别高的船上。5. 船舶推进器有哪些优点: 第一,使用全电推进有利于舰船节省空间。相对于老式的推进方式,全电推进的船舶没有了传动轴与许多齿轮。而在一般的船舶上,传动轴的长度往往占一艘船总长度的五分之二。通过取消这些设备,舰艇内部将会空出许多空间。这样既能够有较多的空间安装更多的设备,也能够为未来的改装留下冗余。而且这样,一艘军舰能够真正的像乐高积木一样拼起来,也就是我们常说的“模块化”建造。 第二,有利于使舰艇的操控更加容易。使用电推的舰船自动化程度是非常高的,这得益于电子终端控制的优越性。它就像一辆电动汽车一样,起步的速度总是比油动车要快。这样既能够保证舰艇能够在战备时以一种较快的速度迎敌,也有利于舰艇在在海上的机动更加灵活。说完了优点,我们来说一说缺点。首先,由于电推系统的动力传输是通过高压输电线来完成的,在战时一旦输电系统被敌方打断,那么纵然它的设计性能是多么的优秀,在这时只是一个漂浮在海上的活靶子。 其次,当舰艇断电后,舰艇上对电力依赖性极高的各种武器和设备也会同时瘫痪。一旦断电,这些东西平时虽说武德充沛,但这时就是一个就像是被人看着的模型一样。对电力依赖较高的船被断电之后的惨状可以参考二战时北卡罗来纳号的遭遇,它在海战中被击中发电机断电后,整艘船无法进行最基本的还击,以至于被雾岛号战列舰重创。 6. 船舶推进器的作用1、喷水推进的原理 :通过喷射驱动装置,艇底大量的水在叶轮的推动下,通过转向导流管喷到艇后,把水从船后方向排出,靠水的反作用力来推进船舶。 2、喷水推进器和船舶动力装置一起,用来推进船舶。喷水推进器用水泵作动力,将水从船底孔吸人。摩托艇的转向系统非常简单:把手与操控缆相连,当驾驶员转动把手时,操控缆带动转向导流管转动,从而改变水流的喷射方向。驾驶者还可以像骑摩托车那样,将船身倾斜着驾驶前行。 7. 船舶推进器制造企业原理: 快艇推进器,是指船舶推进装置中的能量变化器。它将发动机产生的动力转变成船舶行进的推力,以克服船舶在水中航行的阻力,推动船的行进。最常见的是螺旋桨,此外还有明轮、喷水推进器、喷气推进器、导管推进器和平旋推进器等。 推动船舶前进的机构。它是把自然力、人力或机械能转换成船舶推力的能量转换器。推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力驱船前进的纤、帆(见帆船)等为主动式,桨、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。现代运输船舶大多采用反应式推进器,应用最广的是螺旋桨。 8. 船舶推进器论文每一个作用力都会有一个反作用力,所有的火箭都是以此种原理运行:朝一个方向喷射燃料以向另一个方向前进。但是美国航空航天局(NASA)一位工程师认为,未来火箭可以不靠燃料就带我们上太空。 NASA 马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center)的工程师戴维·伯恩斯(David Burns)设计出‘螺旋推进器’(helical engine),利用了已知在近光速运动时产生的质量改变效应。伯恩斯在 NASA 的技术报告服务器上发布了一篇描述该概念的论文。 伯恩斯的推进器原理可以这样解释。假设在无摩擦的表面上有一个盒子,盒子里面有一根杆与可以沿着杆滑动的环。如果盒子内的环被推了一下,则环将沿着杆滑动,而盒子会向后退。当环到达杆的末端时,它将撞上盒子向后反弹,箱子的移动方向也将反向。这就是牛顿第三运动定律,在正常情况下,它会将盒子限制为来回摆动。 不过伯恩斯质疑,当环的质量向一个方向移动比另一方向大得多时,会如何?如此一来,盒子一端的受力将比另一端更大,箱子将加速前进。 爱因斯坦(Albert Einstein)的狭义相对论指出,物体加速至接近光速时会增加质量,在粒子加速器中必须要考虑这点。实际上,将伯恩斯概念实现的一个简单作法,是将其上述例子的环替换为环形粒子加速器。在这种粒子加速器中,离子在一个行程中迅速加速到相对论速度,而在另一个行程中减速。 但是伯恩斯认为,抛开盒子和杆子,使用粒子加速器进行横向和圆周运动会更合理,此时加速器的形状必须像螺旋状一样,此外尺寸也必须很大,长约 200 公尺,直径 12 公尺,但 165 百万瓦的功率才能产生 1 牛顿的推力,这大约是敲键盘的力道。伯恩斯表示:如果有足够的时间和动力,推进器本身将能达到 99% 光速。 不靠燃料的想法并非新鲜事。1970年代后期,美国发明家罗伯特·库克(Robert Cook)发明了一种推进器,据称可将离心力转换为线性运动。2000 年代初期,英国发明家罗格·舍耶尔(Roger Shawyer)提出了电磁推进器(EM Drive),宣称可以将微波转换成推力。由于违反了动量守恒,这两个概念都没有被成功证明,并且都被认为是不可能实现的概念。 但伯恩斯认为他的概念值得追求,他私下试着实现了他的设计,没有得到 NASA 的任何资助,他承认自己的概念效率极低。但是他表示,也许可以回收加速器以热和辐射损失的大部分能量。他还提出动量守恒的方法,例如加速离子的自旋。他表示:很乐意把它公开讨论。如果有人说这行不通,那么我将是第一个说这是值得一试的人。 9. 船舶推进器工作原理螺旋桨是由一群翼面构建而成,因此它的做功原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化和入流的攻角,使流经翼面上下的流体有不同的速度,而由伯努利定律可知这速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同,因而产生升力,翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力。船用螺旋桨一般来说,在同样的桨面直径,同样的螺距比情况下,螺旋桨的叶数越多,推力越好,推进效率越高! 船用螺旋桨的分类: 在普通螺旋桨的基础上,为了改善性能,更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率,发展了以下几种特种螺旋桨。 一、可调螺距螺旋桨 简称调距桨,可按需要调节螺距,充分发挥主机功率;提高推进效率,船倒退时 10. 船舶推进器厂家船舶推进器种类很多,按照原理不同,有螺旋桨、喷水推进器、特种推进器、风帆、明轮、直叶推进器等等。 |
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