1. 船舶螺旋桨原理论文

在漫长的历史过程中，人们探索上天的道路，犹如老虎吃天——无从下口啊！征服天空的尝试，一次次地失败了。但是航空先驱者留给后世的那种献身的探索精神，却极其宝贵。难以上青天吗？当时人们确实没有找到上天的路。早先人们只对鸟和昆虫的飞行现象有一点点肤浅的认识，而对于天空却是一无所知啊！我国晋代一位医学家葛洪（公元238-263年），常年在深山采药，环境吸引他观察和研究鸟的飞翔。他阐明了鸢翱斑的实质，说鸢舒展双翼，不扑不扇，依靠罡气（上升气流）上升。人们从探索中知道，人不应凭体力而应该凭智慧征服天空。从达·芬奇起，人们设想、制作各种各样的飞行机械去征服天空。达·芬奇勾画出一幅幅栩栩如生的人类飞行机械黔‘就是最好的回答。他设计了一架螺旋式直升机，设想用轻质材料和布蒙成一个大的螺旋体，一旦旋转起来，就会象螺钉一样往空弋里面钻，扶摇直上，饶有风趣。驾驶员可以拉着绳索，使倾斜，用．以改变飞行的方向。这一设计思想是由我国竹蜻蜒原理而？达·芬奇才华横溢，涉笔成趣，在工程的许多方面素负盛名。他还提出“降落伞图”、“流线形船体”等草图。他的画在当时虽然只供人们赏心悦目，并没有能造出可以航行的飞行器，可是反映在他的论文、手稿中具有构思独特、耐人寻味的设计图，却把人们对飞行的美好憧憬，引到寻求航空器和飞行方法的现实上去。航空的理想开始慢慢走上科学的轨道。继达·芬奇之后，有一个耶稣会的教士利用容器排水飘浮的原理，设想一种飞行器。一只小船和固联于船上的四个大铜球，便是“飞行器”的全部。他想如果把球里的空气抽光了，小船岂不就可以升浮起来了吗？其实这种朴素、主观的想法是最早飞艇的设想。十七世纪，有位意大利人用黄铜做了一个薄球，用真空泵抽去球内的空气，他以为这样做球会飘浮起来。不料，气没有抽光，球就被外界大气压瘪了。要是你了解了德国科学家奥托。冯·格里克的真空实验，就会知道其中的道理。1 8 4 3年，英国的W．S．亨森制成一架十分独特的单翼模型飞机，进行了公开的表演，大大提高了人们对飞行的基本认识。这种模型飞机，亨森称它为“空中汽车”o在十九世纪，它对航模活动起了很大的促进作用，甚至对现代飞机的设计也起了积极的影响。以后人们称亨森为“螺旎桨飞机”的先驱。当时因为缺少合适的动力，模型飞机无法在空”中较长时间维持飞行。模型飞机试飞不很成功，亨森就离开了英国，侨居美国。五年后，他的朋友约翰·斯特林费洛沿着亨森探索的道路，把这种模型飞机改进为蒸汽机推进两个相，对旋转的螺旋浆模型单翼机，在伦敦格列门公园试飞。因为结构太重，模型毡机只能悬挂着沿导线飞行，但比亨森的设计前进了一大步，飞机有了雏型。1868年，英国航空学会主持了世界上第一次航空展览。斯特林费洛展出了他的三翼机。以后他的儿子F.J．斯特林费洛继承了他未竞的事业。18 8 6年，F.J．斯特林费洛制作一架新颖的双翼机模型，尺寸比较大，实际上是一架能乘人的雏型飞机。他为航空事业的发展作出了积极的贡献。18 71年，法国的彭劳创造一种直升玩具，用两对相对旋转的羽毛制成。羽毛插入上下两个小木塞中，中部竹弓绕线作为动力，带动羽毛旋转，可惜只作为玩具而已。彭劳在直升玩具的基础上，制作了一架橡筋动力模型飞机，机翼用轻的金属丝作骨架，装在尾部上的推进螺旋桨，则用两片羽毛制成，并用橡皮筋带动。据说这架模型飞机曾飞到60米的高度。这在一百三十多年以前，无疑是一个很大的成就。1 8 7 7年，英国的麦莉柯夫设计一架由乙醚蒸气喷射产生反作用推力，驱动转轮来带动旋翼转动的直升机。旋翼形状象一把大伞，上升时它象螺旋桨那样能“钻”入天空。乙醚用完后，大伞又能象降落伞一样，使直升机缓缓降落。杆身上装有一个推进螺旋桨。这种设计只是一种模型，没有载人飞行过。在法国巴黎博物馆里，陈列有当咐人们研究的飞行器草1图和各种奇特的模型，貌奇状异，硕果仅存。如有机会到那里去参观，航空先驱者的飞行理想，将形象地展示于你的眼前。

2. 船舶螺旋桨结构

螺旋桨推力

螺旋桨排出的气体使得螺旋桨获得反作用力。你把螺旋桨桨盘(或者旋翼、涵道)看成一个通道，通道排出空气的时候会受到空气的反作用力，即推力。

工作原理

螺旋桨推进时，由于桨叶材料的对桨尖载荷的限制，桨尖速度一般限制在当地音速以下。

螺旋桨的几何因素:翼型剖面、展长、扭转角、桨距。

螺旋桨的翼型剖面和展长在很大程度上决定了螺旋桨的推力，产生推力对应所需的扭转力矩(来自发动机)。对于螺旋桨背风面被排出的流动结构(下洗气流-直升机，滑流-螺旋桨推进器)，可以看作是每一小段螺旋桨翼型前飞所产生下洗气流的综合效果。

几何参数

直径(D):影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(<0.7音速)，否则可能出现激波,导致效率降低。

桨叶数目(B):可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时,采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。

实度(σ):桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。

桨叶角(β):桨叶角随半径变化,其变化规律是影响桨工作性能最主要的因素。习惯上以70%直径处桨叶角值为该桨桨叶角的名称值。

螺距:它是桨叶角的另一种表示方法。

几何螺距(H):桨叶剖面迎角为零时，桨叶旋转一周所前进的距离。它反映了桨叶角的大小，更直接指出螺旋桨的工作特性。桨叶各剖面的几何螺矩可能是不相等的。习惯上以70%直径处的几何螺矩做名称值。国外可按照直径和螺距订购螺旋桨。如64/34,表示该桨直径为60英寸，几何螺矩为34英寸。

实际螺距(Hg):桨叶旋转一周飞机所前进的距离。可用Hg=v/n计算螺旋桨的实际螺矩值。可按H=1.1~1.3Hg粗略估计该机所用螺旋桨几何螺矩的数值。

理论螺矩(HT):设计螺旋桨时必须考虑空气流过螺旋桨时速度增加，流过螺旋桨旋转平面的气流速度大于飞行速度。因而螺旋桨相对空气而言所前进的距离一理论螺矩将大于实际螺矩 。

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;

很明显，如果试图增加力，又不增加功率，可采用的方法应该是去增大这个通道的面积(以降低气流速度)，也就是螺旋桨之类的直径。

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;

不同类型螺旋桨的推力系数:

Cn=0.8;某运输机螺旋桨

3. 船舶螺旋桨工作原理

螺旋桨船靠螺旋桨产生动力推动。螺旋桨又分定距浆和调距浆，其原理都是靠螺旋桨的旋转来使船舶获得一个反冲力。源动力可以是柴油机、汽轮机、燃气轮机、核动力，也可以是混合动力。其实螺旋桨只是船舶推进器的一种，此外还有喷水推进器。

4. 船螺旋桨作用

舵叶是在船舶航行中主要作用是控制他的方向。螺旋桨是由安装在船上的动力机提供转动的力量推动船舶前进。

5. 船舶螺旋桨产生推力的原理

75公斤左右。

螺旋桨的推力公式：推力F=通道面积*空气密度*流速^2

螺旋桨的翼型剖面和展长在很大程度上决定了螺旋桨的推力，产生推力对应所需的扭转力矩（来自发动机）。对于螺旋桨背风面被排出的流动结构（下洗气流-直升机，滑流-螺旋桨推进器），可以看作是每一小段螺旋桨翼型前飞所产生下洗气流的综合效果。

螺旋桨叶的拉力随转速的变化过程如下： 由于发动机输出功率增大，使螺旋桨转速（切向速度）迅速增加到一定值，螺旋桨拉力增加。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。

6. 船舶螺旋桨理论与应用

基本原理是动量定理，将水和船是一个整体考虑，整个系统的动量是一定的，当然螺旋桨运动起来后，螺旋桨向后推动水流，使水获得了向后的动量，船获利了向前的动量，整个系统的动量仍然与螺旋桨运动前相等。

也可以说是作用力与反作用力原理，螺旋桨推动水流，水流也给桨一个反作用力。

7. 船舶的发动机与推动螺旋桨

直升机螺旋桨工作原理如下：

（1）螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气（推进介质）向后推去，在桨叶上产生一向前的力，即推进力。桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。在旋转面内的分量形成阻止螺旋桨旋转的力矩，由发动机的力矩来平衡，桨叶剖面弦(相当于翼弦)与旋转平面夹角称桨叶安装角。

（2）螺旋桨旋转一圈，以桨叶安装角为导引向前推进的距离称为桨距。为了使桨叶每个剖面与相对气流都保持在有利的迎角范围内，各剖面的安装角也随着与转轴的距离增大而减小。这就是每个桨叶都有扭转的原因。

（3）螺旋桨效率以螺旋桨的输出功率与输入功率之比表示。随着前进速度的增加，螺旋桨效率不断增大，速度在200～700公里/时范围内效率较高,飞行速度再增大，由于压缩效应桨尖出现波阻，效率急剧下降。

螺旋桨在飞行中的最高效率可达85%～90%。螺旋桨的直径比喷气发动机的大得多，作为推进介质的空气流量较大，在发动机功率相同时，螺旋桨后面的空气速度低,产生的推力较大，这对起飞（需要大推

8. 船用螺旋桨原理与结构

这是要具体看船的的大小、发动机输出功率、吃水线高、船的流体阻力等很多因素，一般都是高速情况下用小螺旋桨，低速的用大螺旋桨，小螺旋桨一般适用吨位较小的船舶，大约为800rpm每分以上，大螺旋桨300-450转每分钟，如果发动机功率较小的中型货轮一般都是300转。但是在实际情况中，转速不一定越高越好，也是主要看发动机的输出功率和螺旋桨的构造会不会浪费动力，假设即使发动机的功率很高转速也很高桨叶也很大可是桨叶设计不适用于高速水流的结构也是不可以的船舶螺旋桨的转速为什么不能太快在一定的转速内，船舶螺旋桨的转速越高，产生的推力就越大，航速也就越快。

但当螺旋桨超过最佳转速后，由于它转动时周围的水来不及流过来，会产生“空泡”现象‘因此就降低了它的推力，船跑得反而慢了。

一般民船的最佳转速多在每分钟300转以下，军舰的最洼转速也不到每分钟600转。船舶上的各种管道为什么都涂上不同颜色的油漆这当然不是为了美观，而是用来鉴别管内流动的气体或液体的性质，如红褐色表示蒸汽管，褐色表示燃油管，蓝色表示瓦斯管，浅蓝色表示空气管，黄色表示润滑油管，绿色表示消耗水管，黑色表示污水管和废汽管，等等。

9. 船螺旋桨的原理

船在静水中漂浮时受到两个作用力，一个是船舶本身以及所载物品、人员重量引起的重力，方向垂直向下，它的作用点称为重心，一个是船外水压力所形成的浮力，方向垂直向上，等于船舶所排开同体积的水的重量，称排水量，它的作用点位于排水体积的中心，称为浮心。

船舶的平衡漂浮状态可分为正浮状态、纵倾状态、横倾状态、任意状态。为了保障船舶安全，船舶必须留有一定的储备浮力（也叫保留浮力）。储备浮力是指船舶主甲板以下至水线之间水密空间产生的浮力。

正浮状态，是指船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情况。纵倾状态，是指左右吃水相等而首尾吃水不等的情况。船首吃水大于船尾吃水叫首倾，船尾吃水大于船首吃水叫尾倾。为保持螺旋桨一定的水深，提高螺旋桨效率，一航未满载的船舶都应有一定的尾倾。

横倾状态，是指船首尾吃水相等而左右吃水不等的情况，航行中不允许出现，横倾状态。任意状态是指既有横倾又有纵横倾的状态。

船在水面上平衡的条件是；重力等于浮力，重心和浮心位于同一铅垂线上。如果船的浮心和重心不在同一铅垂线上，船就会倾斜，使排水体积形状及浮心位置改变，直到浮心重新被调整到和重心同一的铅垂线上获得平衡为止。

船舶是浮体，决定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。其漂浮条是，重力和浮力大小相同，方向相反，而且两力应作用在同一铅垂线上，船舶重力即船舶的总重量。船舶浮力是指水对船体的上托力。根据阿基米德定理，船舶浮力大小等于船体所排开同体积水的重量。

10. 螺旋桨技术运用到造船上

首先，因为核动力装置初次在潜艇上使用，可靠性还难以验证，因此造船局给鹦鹉螺号仍然配备了小体积的柴油机和电池组以确保新艇不会意外失去动力。但是根据里德尔的回忆，他上任艇长时，艇上的轮机官很遗憾的告诉他，柴油机自服役以来从来就没能在通气管深度顺利工作过，这个问题花了20多年竟然也没能解决。所以在通气管状态就别想用柴油机了，要启动柴油机必须像德国XXI型之前的潜艇一样浮出海面才行，这恐怕只能算是1942年的技术水平。

艇上的水面搜索雷达的桅杆故障频频，在潜望镜深度使用雷达时常遇到突然抱死的尴尬情况，有一次让鹦鹉螺在回港的浓雾中完全失去了水面搜索能力，万幸没有发生撞船事故。

另外，鹦鹉螺号虽有4000吨左右的水下排水量不算太小，但艇上的大约一半空间已被压水堆、伺服系统和蒸汽轮机占据，武器和传感器装载能力很低。轮机舱体积虽然不小，但设备体积同样很夸张，轮机舱内空间狭小，滴漏的水油有时虽然用肉眼就能观察到，但由于缝隙狭小根本无法清除。艇上的发电机设计有点奇葩，有些不见要维修的话必须将其从底座上拆除才行，这让轮机兵在海上几乎丧失了修复发电机致命故障的能力。

第三，由于50年代初的反潜战术仍然以雷达探测通气管和主动声呐扫描目标为基本手段，因此对于潜艇自身噪声的控制技术才刚刚起步，鹦鹉螺号的两具五叶螺旋桨的外形与我国09-I型鱼雷攻击核潜艇的螺旋桨外形接近，空泡和涡流噪声控制水平很低。另外，出于防止偏航，提高导航精度的考虑，鹦鹉螺号的两支推进轴并不是平行的，而是尾部都向外侧撇出微小角度。这个设计也形成了一个弊端，当潜艇在狭窄水域的水面航行时，一方面速度低舵效小，另一方面依靠两具螺旋桨的差速调整航向又不精确，导致鹦鹉螺号必须有拖船的协助才能进出港口，否则就有碰撞和搁浅的危险。