1. 船舶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。 2. 船舶螺旋桨推力系数螺旋桨的推力公式: 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。 3. 船舶螺旋桨推力简图这个跟飞机机翼在空气中的升力产生一样,各种说法都有。总的来说可以从宏观和微观两个角度去看。微观,桨叶各部分受到水的压力不同,两面受到的总压力也不同,这个压力差形成个推力。 宏观看,牛顿第三定律,作用力等于反作用力,只要想办法对水有个向后的推力,谁就会对螺旋桨一个向前的推力。 具体到细节的公式,水是不可压流体,在不考虑空泡的情况下,可以用伯努利方程(高中物理课本上有)来分析,整个流场各部分速度不等,就带来各处压力不等,实现了刚刚介绍的第一条的情况。 4. 船舶螺旋桨推力系数与扭矩系数飞机螺旋桨在飞机的前边,却产生向后的推力,这是因为,飞机螺旋桨旋转的迎角及扭矩有关,但根本原因是飞机发动机的转动力量,转动力量作用屁螺旋桨叶上,转速越高,扭矩越大,产生的向后的推力就越大,根据作用力与反作用力的原理,就会产生向前的力量,这个力量就是飞机的拉力。 5. 船舶螺旋桨推力是怎样产生的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。 6. 船舶螺旋桨推力减额分数的计算轴效率是针对船舶而言,即螺旋桨收到的功率与主机输出功率之比,是考虑整个轴系(包括中间轴承、推力轴承和尾轴管等)的传送损耗后的轴系传输效率。 一般认为,对于船舶而言,主机输出的功率通过整个轴系传送到螺旋桨时不能百分百被螺旋桨收到,通过中间设备的传送是有一定损失的,所以该值一般总小于1.0。根据船型及轴系布置的不同,该值一般在0.95-1.00之间。该值一般也是根据经验数据取得。 轴效率影响因素: (1)伴流的影响 船在水中作前进运动时,由于水的黏性,船体的形状以及波浪的影响,使船体周围有一股水流沿着船舶运动方向而流动,这一水流称为伴流。伴流的存在对提高推进效率是有利的,应充分利用。顶推船队螺旋桨的效率比吊拖时高,其重要因素是顶推船队推船的螺旋桨能在驳船队所产生的伴流中工作;而吊拖船队拖船在驳船队之前,驳船队所产生的伴流不能被拖船所利用,故效率低一些。但是,这种收获不是凭空而来的,而是来自船舶主机所产生的能量。 (2)吸力的影响 螺旋桨工作时,桨叶叶背压力降低,使螺旋桨前方压力连续降低和流速向盘面增加,形成吸流,吸流的流速增加;流速的增加也引起摩擦阻力增大,这些阻力的增大有如螺旋桨对船体存在吸力一样,因此称为螺旋桨的吸力。这也意味着只要螺旋桨工作就会使阻力增加,而阻力的增加就会使原有的船舶有效推力减少,相当于存在推力的减额,所以一般把船体阻力增加的部分称为推力减额;螺旋桨负荷越重,船尾尾型越肥、螺旋桨越贴近船壳板,则推力减额越大。 7. 船舶螺旋桨推力的相关因素这个不是力的问题,应该用功率来度量螺旋桨,力大不一定功率就高,比如飞机的单片螺旋桨推力很小,但是旋转速度很大,功率就很高,比如轮船的螺旋桨,单片推力很大,但是旋转速度很慢,功率也很高,所以应当以功率来度量。 螺旋桨:螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转,将发动机转动功率转化为推进力的装置,可有两个或较多的叶与毂相连,叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种推进器。 8. 船舶螺旋桨推力的工作原理这个“小螺旋桨”其实是一个节能装置,叫“螺旋桨毂帽鳍”(PBCF)也可以叫“桨毂消涡鳍”,我们平时习惯直接叫它“消涡鳍'。它是由日本”大阪商船商船三井船舶株式会社“、”西日本流体技研“和”Mikada螺旋桨株式会社“联合开发的。 “螺旋桨毂帽鳍”(消涡鳍)就是在普通的螺旋桨毂帽上适当位置的某一角度安装几片小叶片构成,小叶片的数量和桨叶数相同。 螺旋桨毂帽鳍(消涡鳍) 既然它作为一种节能装置,那么它的工作原理是什么呢?要搞清其原理还要从螺旋桨的一个现象讲起。 船航在行中,螺旋桨毂帽表面的水流会沿着螺旋桨的旋转方向流动的,因此在毂帽后端中心位置形成低压,产生”毂涡空泡“,这种”毂涡空泡“能诱发阻力降低螺旋桨的效率。对于大型船舶,尤其是螺距比大的船舶这种现象更为突出。 没有安装螺旋桨毂帽鳍(消涡鳍),能清楚的看到梢涡及毂涡空泡 所以针对这一现象,工程师们在毂帽上适当位置安装一定角度和形状的小叶片(消涡鳍),让其能够矫直螺旋桨尾流使表面水流几乎沿着鳍直线流出并向毂帽的后方离散,从而减弱毂涡。由于减弱了毂涡,桨毂后部的压力也就减少了,而毂涡引起的诱导阻力也减小了,提高了螺旋桨的推进效率;另外,”消涡鳍“的小叶产生了扭力,从而降低了螺旋桨的扭矩并产生推力,使螺旋桨推力增加,同时,”消涡鳍“还能有效减小螺旋桨噪音和螺旋桨的振动幅度,提高船舶的舒适性。(据相关资料显示,装备”消涡鳍“的新旧船舶均可收获2%-5%的节能效果) 9. 船舶螺旋桨推力400吨现实吗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。 10. 船舶螺旋桨推力KN/KW螺旋桨的功用是将船舶主机发出的功率转变为船舶前进(或后退)的动力。 推动船舶前进的各种机构统称为船舶推进器。船舶推进器有螺旋桨、喷水推进器、平旋推进器、明轮和Z形推进器等。其中,螺旋桨的结构简单,重量轻,效率高,工作可靠,是目前船舶应用最广泛的推进器。 螺旋桨是一种反作用式推进装置,螺旋桨旋转时,桨向后(或向前)推水并受到水的反作用力而产生向前(或向后)的推力。 11. 船舶螺旋桨推力计算公式螺旋桨推力计算公式:直径(米)×螺距(米)×浆宽度(米)×转速²(转/秒)×1 大气压力(1 标准大气压)×经验系数(0.25)= 推力 考虑推力的另外一个方法是螺旋桨应对的空气质量方面。这方面,推力等于它的空气质量,螺旋桨引起的滑流速度越大,飞机速度就越小。产生推力所消耗的功率取决于空气团的运动速度。一般来说,推力大约是扭距的80%,其他20%消耗在摩擦阻力和滑移上。对于任何旋转速度,螺旋桨吸收的马力平衡力引擎输出的马力。对螺旋桨的任意一周,螺旋桨处理的空气总量依赖于桨叶角,它确定了螺旋桨推动了多少的空气。所以,桨叶角是一个很好的调整螺旋桨负荷的方法来控制引擎转速。 |
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