51螺旋桨基础知识
第三章螺旋桨基础理论及水动力特性(精)
第三章螺旋桨基础理论及水动力特性关于使用螺旋桨作为船舶推进器的思想很早就已确立，各国发明家先后提出过很多螺旋推进器的设计。
在长期的实践过程中，螺旋桨的形状不断改善。
自十九世纪后期，各国科学家与工程师提出多种关于推进器的理论，早期的推进器理论大致可分为两派。
其中一派认为：螺旋桨之推力乃因其工作时使水产生动量变化所致，所以可通过水之动量变更率来计算推力，此类理论可称为动量理论。
另一派则注重螺旋桨每一叶元体所受之力，据以计算整个螺旋桨的推力和转矩，此类理论可称为叶元体理论。
它们彼此不相关联，又各能自圆其说，对于解释螺旋桨性能各有其便利处，然亦各有其缺点。
其后，流体力学中的机翼理论应用于螺旋桨，解释叶元体的受力与水之速度变更关系，将上述两派理论联系起来而发展成螺旋桨环流理论。
从环流理论模型的建立至今已有六十多年的历史，在不断发展的基础上已日趋完善。
尤其近二十年来，由于电子计算机的发展和应用，使繁复的理论计算得以实现，并促使其不断完善。
虽然动量理论中忽略的因素过多，所得到的结果与实际情况有一定距离，但这个理论能简略地说明推进器产生推力的原因，某些结论有一定的实际意义，故在本章中先对此种理论作必要介绍，再用螺旋桨环流理论的观点分析作用在桨叶上的力和力矩，并阐明螺旋桨工作的水动力特性。
至于对环流理论的进一步探讨，将在第十二章中再行介绍。
§3-1 理想推进器理论一、理想推进器的概念和力学模型推进器一般都是依靠拨水向后来产生推力的，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(通常称为诱导速度)。
显然推进器的作用力与其所形成的水流情况密切有关。
因而我们可以应用流体力学中的动量定理，研究推进器所形成的流动图案来求得它的水动力性能。
为了使问题简单起见，假定：（1）推进器为一轴向尺度趋于零，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。
飞机螺旋桨的工作原理
飞机螺旋桨的工作原理飞机螺旋桨的工作原理是航空学领域中重要的基础知识之一。
螺旋桨作为气动力装置，通过旋转产生升力和推力，从而推动飞机前进。
在此范文中，我将详细介绍飞机螺旋桨的工作原理，并分点列出其相关知识。
一、螺旋桨的基本结构和构造- 螺旋桨由一系列叶片和旋转轴组成。
- 叶片通常采用空心状，具有空气动力学特性。
- 旋转轴连接螺旋桨与飞机的动力系统，如发动机或引擎。
二、螺旋桨的工作原理- 螺旋桨的旋转产生气流，使空气在叶片上面和下面形成压差。
- 在前进飞行状态下，螺旋桨向前推动飞机。
- 在垂直飞行状态下，螺旋桨产生升力，使飞机上升或下降。
- 螺旋桨通过改变叶片的角度和旋转速度，控制飞机的速度和高度。
三、螺旋桨叶片的工作原理- 叶片的形状和角度决定了其气动力学特性。
- 叶片一般分为前缘、背缘、后缘和旁缘。
- 前缘负责切割空气，背缘则形成气流分离，产生压差。
- 叶片的旁缘控制流体动力学特性，以提高螺旋桨的性能。
四、螺旋桨的调整机构- 螺旋桨的调整机构可以改变叶片的角度和旋转速度。
- 可调连杆机和液压机构是常见的调整机构。
- 螺旋桨的调整机构可以通过飞行员或自动化系统进行控制。
五、螺旋桨的性能和应用- 螺旋桨的性能直接影响飞机的速度、升力和稳定性。
- 高效的螺旋桨可以提高飞机的燃油效率。
- 螺旋桨广泛应用于民用和军用飞机，以及无人机和直升机等飞行器中。
六、螺旋桨的发展与未来挑战- 随着科技的发展，螺旋桨逐渐从传统的机械调整向电子调整过渡。
- 研究人员致力于提高螺旋桨的效率和降低噪音。
- 未来的挑战包括更高速度的飞行、更高效的能源利用和更环保的设计。
综上所述，飞机螺旋桨是飞机运行的核心部件之一，其工作原理涉及到气动力学、结构设计和控制系统等方面的知识。
掌握螺旋桨的工作原理对于机械工程师、航空工作者以及飞行员来说是非常重要的。
随着技术的不断发展，螺旋桨的性能将进一步优化，为航空事业作出更大贡献。
关于螺旋桨的一些知识
关于螺旋桨的一些知识.txt为什么我们在讲故事的时候总要加上从前？开了一夏的花，终落得粉身碎骨，却还笑着说意义。
关于螺旋桨的一些知识(转)螺旋桨 3d3v$\,f5W$h F3o一、工作原理:@,H"X3D,J7h"P!E;C可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。
流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。
在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。
V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。
显而易见β＝α+φ。
+h)q4g'a {1Q9|8D空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。
ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。
将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。
4A2_9?6^9A8P:| k从以上两图还可以看到。
必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。
螺旋桨工作时。
轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。
因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。
而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。
螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。
所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。
&A4V7P8l;j3^7G/U9^2`/Y从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。
对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。
迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。
用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。
式中D—螺旋桨直径。
理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算：/L4p&M0[9l+X#p:w2P8]-dT=Ctρn2D4.J0].a%t)h;S(D,j0G*]P=Cpρn3D5 #I(l"z4},R1g0fη=J·Ct/Cp #w9A7D'j2L式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。
螺旋桨基础理论ppt课件
2 - 16
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
螺旋桨水动力性能
由式(3-36)及式(3-37)，可得进速系数J与滑脱比s之间的 关系为
作用在桨叶上的力及力矩
式中：rh为桨毅半径． R 为螺旋桨半径。
式（3 一34 ）把螺旋桨的推力、转矩与流场及螺旋桨的 几何特征联系起来。因而比动量理论的结果要精密完整得 多。 当螺旋桨以进速vA和转速n 进行工作时，必须吸收主机所 供给的转矩Q 才能发出推力T ，其所作的有用功率为TVA ，而吸收的功率为2ПnQ ，故螺旋桨的效率为
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病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
作用在桨叶上的力及力矩
根据茹柯夫斯基升力公式，升元体上dr 段产生的升力 将式（3-28）代入式（3-27），并考虑到dD=єdL （є为
此种情况下螺旋桨产生负推力。螺旋桨不遭受旋转阻力时
旋转一周所前进的距离称为无转矩进程或无转矩螺距，并
以P2表示， 对于一定的螺旋桨而言，显然P2> P1> P ，船舶在航行时 ，螺旋桨必须产生向前的推力以克服船之阻力，才能使船
以一定的速度前进，故螺旋桨在实际操作时，其每转一周
前进的距离hp小于实效螺距P1 。实效螺距P1与进程hp之 差（P1-hp）称为实效滑脱，其与实效螺距P1的比值称为 实效2滑- 2脱0 比，以s1来表示，即
叶元体的阻升比），叶元体转矩dQ=rdF , 可得
桨叶基本理论
•螺旋桨的桨叶(blade)
–叶根 • 又名桨叶轴，安装于桨觳内，桨叶的终端 –叶背(blade back) • 桨叶型面向上凸起的曲面部分，类似翼型上表面。 –叶面(blade face) • 又叫叶盆，桨叶平直的一面，类似于翼型下表面。
• 桨叶站位
• 是为帮助沿螺旋桨桨叶长度方向识别特定的点，有几个特定的桨叶站 位，作为离桨毂中心距离的参考。 • 从桨叶轮毂中心起，将桨叶分段，以英寸为单位定出站号。
wuv
• 入流角γ
• 相对气流方向和旋转面之 间的夹角。
• 桨叶迎角的影响因素
–桨叶迎角α
• 空气流过桨叶的相对速度方向与桨叶弦线之间的夹角。
• 影响因素有: 桨叶角φ, 飞机的飞行速度v和螺旋桨转速u。
• 桨叶角φ的影响
–桨叶迎角α
• 当v和n保持不变时, 保持不变，随着φ的增大, α也增 大。
v
u
• 飞行速度v的影响
– 在桨叶角和转速不变的情况下，桨叶迎角随飞行速度增大而减小， 当飞行速度增大到一定程度，桨叶迎角可能减小到零，甚至为负值。
• 螺旋桨转速u的影响
– 在桨叶角和飞行速度不变的情 况下，桨叶迎角随转速增大而 增大，随转速减小而减小。现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
螺旋桨基本理论
• 螺旋桨
– 螺旋桨是一种旋转的翼型(aerofoil), 它由两至四 片桨叶固定在中心桨毂(hub)上, 桨毂直接或通 过减速器安装在发动机轴上。 – 桨叶→中心桨毂→(减速器)→发动机轴
• 桨叶角
– 弦线(chord line)
• 螺旋桨前缘点和后缘点的连线；
船舶推进螺旋桨基础理论课件
螺旋桨性能测试案例分析
案例一
某型船用螺旋桨在实验水池中的性能测试，分析推力系数、效率系数、空泡系数 和振动系数的变化规律。
案例二
某大型油轮在实际航行中的螺旋桨性能测试，结合数值模拟和理论分析，评估其 实际运行性能。
05
船舶推进螺旋桨的应用与发展趋 势
螺旋桨在船舶推进中的应用
螺旋桨作为船舶推进器，能够将主机 产生的动力转化为船舶前进的推力， 是船舶航行中的重要组成部分。
螺旋桨的安装角度、位置和数量等参 数需要根据船舶的具体需求进行合理 配置，以实现最佳的推进效果。
螺旋桨的设计和制造需考虑船舶的航 速、航程、载重量等要求，以及水域 、气候等环境因素，确保推进效率和 使用寿命。
螺旋桨的修复与更换
修复
对损坏的螺旋桨进行修复 ，如焊接、填补等。
更换
若螺旋桨损坏严重或无法 修复，需更换新的螺旋桨 。
注意事项
更换或修复后需进行动平 衡测试，确保船舶安全。
04
船舶推进螺旋桨的性能评价与测 试
螺旋桨性能评价指标
推力系数
衡量螺旋桨推力与流体动力的比值， 用于评估螺旋桨推力性能。
效率系数
铸造法
适用于大型螺旋桨，但精度较低 。
锻造法
适用于小型螺旋桨，精度高，但工 艺复杂。
焊接法
适用于大型螺旋桨，成本低，但易 产生焊接缺陷。
螺旋桨的维护与保养
定期检查
检查螺旋桨的表面磨损、裂纹等情况。
润滑
定期润滑螺旋桨的轴承和轴套，减少磨损。
清洗
定期清洗螺旋桨，去除附着物和腐蚀产物。
防腐处理
对螺旋桨进行涂层保护，防止腐蚀。
新型船舶推进系统的研究与发展
螺旋桨与调速器系统-5
φ φ
φ
为了保证桨叶的工作效率，螺旋桨的桨叶有一定的扭 转，即从螺旋桨的桨根到桨叶尖端，φ↓，如右图。（即为 了保持叶片各段产生大致相等的拉力。虽然桨叶的各部分以 同样的ω旋转，但桨叶的V根＜V尖。只有φ↓ 才能保证叶尖不 受过大的力，这是螺旋桨做成扭曲形状的主要原因。）
旋转阻力 飞机前进方向拉力
在飞机的飞行过程中，速度经常发生变化，使得相对气 流的方向也随之发生变化。
因此，要获得较高的η螺，应该经常改变螺旋桨的φ， 使α接近或保持α有利。
当相对气流方向不变时，
φ↑→α↑ ；φ↓→α↓
φφ
φ
迎
巡航飞行→选用N巡航状态→用不同Pm、n配合→最低SFC。 要使N→最经济N，选定了Pm→通过变距按需要设置n
②定距螺旋桨和变距螺旋桨
●定距螺旋桨
是指φ已经固定，发动机工作时不能由操作者改变 的螺旋桨。
这种螺旋桨无变距机构，结构简单，重量轻，一般 用在小N、轻型飞机上。通常只有两片桨叶,定距螺旋桨中还 分为爬升螺旋桨和巡航螺旋桨两种。
装备有定距螺旋桨的发动机，N指示常用转速表，因 此，油门杆直接控制的是n而不是pm。但由转速表反映N输出不 太准确，特别是H较高时。
进气压力表
20
25
15
RPM
100
10
30 35
5 0
转速表
（2）螺旋桨变距
——是指根据需要改变螺旋桨的φ ， φ由小变大——变大距； φ由大变小——变小距。 螺旋桨变距有两种模式：
自动变距；人工变距。
①螺旋桨变距的目的 保证和发挥发动机的经济性及提高螺旋桨工作效率。
发动机输出到螺旋桨的功率不可能全部转换成螺旋桨产 生拉力推动飞机前进的功率。因为螺旋桨转动时，要向后推动空 气和扭转空气，要克服空气与桨叶之间的摩擦和涡流所形成的阻 力，这要消耗一部分N输出。因此，螺旋桨工作时存在一个效率问
船用螺旋桨小知识集锦
船用螺旋桨小知识集锦螺旋桨简介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。
普通运输船舶有1～2个螺旋桨。
推进功率大的船，可增加螺旋桨数目。
大型快速客船有双桨至四桨。
螺旋桨一般有3～4片桨叶，直径根据船的马力和吃水而定，以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。
螺旋桨转速不宜太高，海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。
螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。
驱动船前进的一种盘形螺旋面的推进装置。
由桨叶及与其相连结的桨毂构成。
常用的是三叶、四叶和五叶。
包括单体螺旋桨、龙叶导管螺旋桨、对转螺旋桨、串列螺旋桨、可调螺距螺旋桨、超空泡螺旋桨、大侧斜螺旋桨等。
螺旋桨一般安装在船尾（水下）。
船用螺旋桨多由铜合金制成，也有铸钢，铸铁，钛合金或非金属材料制成。
对船用螺旋桨的研究分理论和试验两个方面。
理论方面现已有动量定理、叶元体理论、升力线理论、升力面理论、边界元方法等理论和分析方法，能较准确地预报螺旋桨的水动力性能并进行理论设计。
试验方面的研究主要是通过模型试验研究螺旋桨性能，绘制螺旋桨设计图谱。
船用螺旋桨的设计方法分两大类，即理论设计方法和图谱设计方法。
60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。
螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。
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。
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，船倒退时可不改变主机旋转方向。
螺旋桨知识
当前位置：首页> 网络课堂> 第八章> 螺旋桨的工作原理螺旋桨的几何特征鱼雷螺旋桨位于鱼雷的尾部，由发动机带动以产生推力，利用该推力克服鱼雷运动时的阻力，使鱼雷以既定的速度航行。
不难理解，为了经商鱼雷的速度，不仅要求鱼雷具有阻力最小的雷体外形，还须要配置效率较高的螺旋桨，才能获得较好的推进效果。
螺旋桨通过推进轴直接由发动机驱动，当螺旋桨旋转时，将水流推向鱼雷后方。
根据作用与反作用原理，水便对螺旋桨产生反作用力，该反作用力即称为螺旋桨的推力。
我们研究螺旋桨的几何特征时，首先要对螺旋面有所了解。
设有一水平线AB（图8-1），匀速地绕线EE旋转，同时又以均匀速度向上移动，则线AB上每一个点就形成一条螺旋线，由这些螺旋线所组成的面叫做螺旋面。
线段AB称为螺旋面的母线，它可以是直线或曲线。
展开了的螺旋线与圆柱体底线间的角度称为螺旋角，以表示，其值可按下式求得（8-1）式中H为螺距。
图8-1 螺旋面的形成（螺旋面的形成演示动画）当母线的圆周运动和直线运动均为匀速运动时，所得到的螺旋面称为等螺距螺旋面。
其螺旋线的展开图形如图8-1所示，不同半径处具有相同的螺距。
图8-2a 径向变螺距螺旋面螺旋线的展开图螺旋面也可以由不同螺距的螺旋线组成。
例如母线AB以均匀的速度绕EE轴线旋转。
也以均匀速度直线上升，只是在不同的半径上具有不同的上升速度，则得到径向变螺距螺旋面，不同的半径处螺距是不同的，其螺旋线的展开图如图8-2（a）所示。
假若母线的旋转运动和前进运动不是均匀的．或者其中任一种运动不是均匀的，则得到轴向变螺距螺旋面，其螺旋线的展开图如图8-2（b）所示。
图8-2b 轴向变螺距螺旋面螺旋线的展开图图8-3 螺旋桨的结构参数（螺旋桨的结构参数演示动画）螺旋桨的结构参数如图8-3所示。
螺旋桨与推进轴联接的部分称为桨毂以一定的角度联按于轮毅上。
鱼雷的桨叶一般为2-7片。
叶片数主要决定于螺旋桨推力的大小。
螺旋桨工作原理
螺旋桨工作原理
螺旋桨是飞机、船舶等交通工具的动力装置，它的工作原理是利用螺旋桨叶片在空气或水中运动，产生推进力，从而推动交通工具前进。
螺旋桨的工作原理涉及流体力学、动力学等多个领域的知识，下面我们将详细介绍螺旋桨的工作原理。
首先，螺旋桨的工作原理与牛顿第三定律有关。
根据牛顿第三定律，任何物体受到的作用力都会产生一个大小相等、方向相反的反作用力。
在螺旋桨工作时，螺旋桨叶片向后推动空气或水，而空气或水也会产生一个相反的推动力，从而推动飞机或船舶前进。
其次，螺旋桨的工作原理与气动力学有关。
螺旋桨叶片在运动时，会产生气动力学效应。
当螺旋桨叶片向前运动时，它会推动空气向后运动，从而产生一个向前的推进力。
这种推进力可以推动飞机或船舶向前运动。
另外，螺旋桨的工作原理还与叶片的设计有关。
螺旋桨叶片的形状、倾斜角度等设计参数会影响螺旋桨的推进效率。
合理的叶片设计可以减小阻力，提高推进效率，从而使交通工具更加节能高效。
除此之外，螺旋桨的工作原理还涉及到动力传递和转动运动。
螺旋桨通常由发动机驱动，通过传动装置将动力传递给螺旋桨叶片，使其产生旋转运动。
螺旋桨的旋转运动将动能转化为推进力，推动交通工具前进。
总的来说，螺旋桨的工作原理是利用螺旋桨叶片在空气或水中运动，产生推进力，推动交通工具前进。
这涉及到牛顿第三定律、气动力学、叶片设计、动力传递和转动运动等多个方面的知识。
了解螺旋桨的工作原理有助于我们更好地理解交通工具的运行原理，为相关领域的研究和应用提供理论基础。
螺旋桨
三．调距浆的动作原 理和组成
（1）带转叶机构的调距 浆：包括可转动的浆叶、 浆毂和浆毂内部装设的 转动浆叶的转叶机构。 （一）曲柄连杆式转叶机 构 （二）曲柄滑块式转叶机 构 （三）曲柄销槽式转叶机 构
2）调距桨的组成
（2）传动轴：由浆轴和配 油轴组成，两者用套筒联 轴器连接，传动轴中空， 装调距杆或当伺服油缸位 于浆毂时作为进排油通道。 （3）调距机构：包括产生 转动桨叶动力的伺服油缸、 伺服活塞、分配压力油的 配油轴套、浆叶定位和浆 叶位置的反馈装置及其附 属设备。其作用是调距、 稳距以及对螺距进行反馈 和指示。
调距桨的功率与转速的关系
在外界航行工况不变的 条件下，即进程比不 变下，随H/D的增加， 螺旋桨特性变陡，从 图中可以看出，在相 同转速下，H/D越大， 螺旋桨所需的功率越 大。
1）对船舶航行条件的适应性强。 如图，任意一条等转矩线（0.26） 和一系列等螺距线相交。无论 船舶阻力因素（进程比）如何 变化，只要适当选用螺距比即 可使转矩系数不变。因此调距 桨具有可使转矩系数保持不变 的性能，不论外界工况如何变 化，即可使主机保持原转速。 但虽然主机的功率和转速可以不 变，可螺旋桨的效率将发生变 化。 同时随船舶阻力的增加，船舶的 航速要下降。
（2）λ p减小情况：相 当于主机转速不变， 由于船体污底、载重 量增加、顶风、浪大 和船舶转弯等原因， 船体阻力增加，船速 变慢。随着λ p的减 小，K1、K2都增加， 而转速不变，推力和 阻力矩也都增加。在 这种情况下，必须防 止主机超负荷。
（3）λ p增加情况：相 当于船舶空载、轻载 或顺风航行，船体阻 力减小，主机仍保持 原来的转速，船速会 增大。随着λ p的增加， K1、K2都相应减小， 因此推力和阻力矩都 会减小。此时，轮机 人员应减小油门格数， 维持主机的转速，使 之不超过额定值。
螺旋桨知识
当前位置：首页> 网络课堂> 第八章> 螺旋桨的工作原理螺旋桨的几何特征鱼雷螺旋桨位于鱼雷的尾部，由发动机带动以产生推力，利用该推力克服鱼雷运动时的阻力，使鱼雷以既定的速度航行。
不难理解，为了经商鱼雷的速度，不仅要求鱼雷具有阻力最小的雷体外形，还须要配置效率较高的螺旋桨，才能获得较好的推进效果。
螺旋桨通过推进轴直接由发动机驱动，当螺旋桨旋转时，将水流推向鱼雷后方。
根据作用与反作用原理，水便对螺旋桨产生反作用力，该反作用力即称为螺旋桨的推力。
我们研究螺旋桨的几何特征时，首先要对螺旋面有所了解。
设有一水平线AB（图8-1），匀速地绕线EE旋转，同时又以均匀速度向上移动，则线AB上每一个点就形成一条螺旋线，由这些螺旋线所组成的面叫做螺旋面。
线段AB称为螺旋面的母线，它可以是直线或曲线。
展开了的螺旋线与圆柱体底线间的角度称为螺旋角，以表示，其值可按下式求得（8-1）式中H为螺距。
图8-1 螺旋面的形成（螺旋面的形成演示动画）当母线的圆周运动和直线运动均为匀速运动时，所得到的螺旋面称为等螺距螺旋面。
其螺旋线的展开图形如图8-1所示，不同半径处具有相同的螺距。
图8-2a 径向变螺距螺旋面螺旋线的展开图螺旋面也可以由不同螺距的螺旋线组成。
例如母线AB以均匀的速度绕EE轴线旋转。
也以均匀速度直线上升，只是在不同的半径上具有不同的上升速度，则得到径向变螺距螺旋面，不同的半径处螺距是不同的，其螺旋线的展开图如图8-2（a）所示。
假若母线的旋转运动和前进运动不是均匀的．或者其中任一种运动不是均匀的，则得到轴向变螺距螺旋面，其螺旋线的展开图如图8-2（b）所示。
图8-2b 轴向变螺距螺旋面螺旋线的展开图图8-3 螺旋桨的结构参数（螺旋桨的结构参数演示动画）螺旋桨的结构参数如图8-3所示。
螺旋桨与推进轴联接的部分称为桨毂以一定的角度联按于轮毅上。
鱼雷的桨叶一般为2-7片。
叶片数主要决定于螺旋桨推力的大小。
螺旋桨基础理论分解课件
螺旋桨的相似参数包括桨叶角、螺距比、转速、雷诺数等，这些参 数在相似理论中起着重要作用。
相似定理
根据相似理论，可以通过改变螺旋桨的相似参数来研究其性能变化规 律，从而实现对实尺度螺旋桨性能的预测。
螺旋桨的尺度效应及其影响
定义及内涵
螺旋桨的尺度效应是指螺旋桨的性能随其尺寸变化而变化的现象。当螺旋桨的尺寸增大或 减小时，其周围的流场、湍流度、粘性等也会发生变化，从而影响螺旋桨的性能。
01
采用主动流动控制技术，如涡流 发生器、射流控制等，对螺旋桨 叶尖涡进行主动干预，提高螺旋 桨失速性能。
02
通过以上改进措施，可以有效提 高螺旋桨的空化和失速性能，保 证螺旋桨在各种工况下的稳定工作。
05
螺旋桨的相似理论与尺度效应
螺旋桨的相似理论
相似定 义
螺旋桨的相似理论基于流体力学的相似原理，即两个螺旋桨在几何 形状、运动状态、动力特性等方面完全相似，则它们的性能也将相 似。
• 试验设计与执行：在进行螺旋桨模型试验时，需要选择合适的模型尺寸、试验 设备等，并精确控制试验条件，以获得准确的试验数据。
• 数据处理与误差分析：对试验数据进行处理时，需要考虑各种误差来源，如测 量误差、环境干扰等，并采取合适的误差分析方法，以提高数据的可靠性。
• 换算方法与公式：为了实现螺旋桨模型试验数据与实尺度性能的换算，可以采 用相似的换算公式或方法。这些方法通常基于相似理论和尺度效应的研究成果， 通过调整相关参数来实现换算。换算过程中需要注意单位统一和适用范围。
形状优化
通过参数化建模和CFD评 估，可以对螺旋桨的叶型、 弦长、扭角等参数进行优 化，以寻求最佳性能。
控制策略优化
考虑螺旋桨与飞行器的相 互作用，CFD可用于优化 控制策略，如变速、变距等。
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螺旋桨通常由桨叶和桨毂两部分组成，常用的有 三叶和四叶，个别也有五叶甚至六叶的。桨叶是 产生推力的，从船后向首看到的一面称为叶面， 另一面称为叶背。桨叶与浆毂相连的地方称为叶 根，远离桨毂的一端称为叶梢。
桨毅是固定桨叶和连接桨轴的锥形体。 从船尾向船首看，螺旋桨在顺车时沿顺时针方向
⒉毛坯的浇铸
金属螺旋桨的浇注方法有顶铸法和底铸法两种． ⑴顶铸法：顶铸法是将熔溶金属直接从冒口上方注 入模腔。这种方法的优点是铸模简单，操作方便， 金属浇注完毕时温度分布比较合理，冷凝有一定方 向性，冒口温度较高，铸件能得到良好的补缩。但 浇注时金属表面的氧化物同金属一起进入铸件，特 别是金属流落时产生飞溅，卷入空气泡和杂质，使 铸件表面以至一定深度处形成疏松和痂皮，影响桨 叶的机械强度。因此，仅用于浇铸小型(直径小于1 米者)螺旋桨。
②变螺距螺旋桨螺距板计算 目前变螺距有两种形式，一种是线性变螺距，另一种是非线性变螺 距。前者只需两块螺距板。位于梢部的螺距称外螺距板，里面的叫 内螺距板。后者，除了外螺距板外，尚需若干内螺距板，视螺旋桨 的尺度和要求精度而定。
⑵铸模的制造
螺旋桨铸模一般为分箱式砂型，分型面为桨叶的叶 面。叶面在下砂箱，而叶背在上砂箱。
铸铁螺旋桨成本低，铸造容易，但其机械强度低， 质脆而易断，使用寿命短。由于强度低，切面厚 度较大，桨效率较低，故铸铁螺旋桨仅用于小型 低速船上。
铸钢螺旋桨的优点是机械强度高。抗冲击性能好， 但铸造过程中变形、难控制，常使螺旋桨的几何 尺寸产生很大偏差，加工困难，成本高，比铸铁 更容易被海水腐是，寿命短，目前多用作备件。
㈡螺旋桨修造工艺
金属材料制造的工艺过程如下：铸模造型、 浇铸金属、毛坯加工、成品检查、安装使用。 下面分别叙述螺旋桨材料和工艺过程的主要 环节。
⒈铸模造型
⑴螺距板是制作下砂模时刮制螺旋面用的，它的准确性直接影响桨的制 造质量。确定螺距板的尺度不单要考虑桨叶的螺距，而且要考虑铸造材 料在浇注后的收缩变形、砖台厚度以及螺旋桨本身的几何特点。
①等螺距螺旋桨螺距板的计算 螺距板位置应这样确定：在径向上除考虑桨叶半径R外，尚应考虑叶 梢边缘的加工余量a以及为了支承上砂模的砖台厚度b，见图8-47， 同时还应考虑金属的径向收缩。这样，螺距板所在处的半径应是 (1+K)R+a+b；其周向位置应使螺距板与桨中心所成的扇形面积(图847中的ABO)能遮蔽桨叶的正投影面积并留有一定边框。 (图8-47中 的f、g)。设螺距板的弧长为 ，于是求螺距板的实质就是求弧长和 母线在轴向上的位移(螺距的一部分)问题。
转动的称为右旋，沿逆时针方向转动的称为左旋。 对于双桨船，往舷外方向转动的称为外旋，反之 称内旋。通常采用外旋，以防止水上浮物卷入而 卡住桨叶。
⒉螺旋桨材料
制造螺旋桨的金属材料主要有铜合金、铸铁和铸钢等。近年 来国内外开始采用玻璃钢、尼龙等非金属材料制造螺旋桨。 在我国的内河小船上也有采用钢板焊接螺旋桨。
在下砂箱造塑时，先将三角形之螺距板弯成适宜的 圆柱面，然后用刮板沿轴线及螺距板斜边刮出叶面 的螺旋面。对等螺距桨叶，只需一块刮板，对径向 线性变螺距浆叶按螺距变化的部位需另加一副刮板。
若要求螺旋桨铸件毛坯具有较高的准确度，则可用木料或 金属做成桨叶模型，叶面置于刮好的螺旋面上，然后安装 上砂箱并将沙土桩实，将桨模取出后。上下砂箱之间形成 叶形空腔。同时制作挠注系统。抄箱烘干后扣合固定即可 进行浇铸。桨叶模型常用下面方法制作：将切面样板(用 弹性较好的金属或木质薄板制成)垂直安装于下砂箱相应 的切面弧线上，然后在样板间填入泥芯，桩实后修刮表面， 使其成为光顾的叶形。
锰青铜的机械强度高，延伸率大，抗冲击性能好，耐海水腐 蚀，而且制造和加工比较容易，但抗空泡剥蚀性能较差。
铝青铜是以钢铝为主体，添加锰，铁，镍等元素构成。它除 了具有锰青铜的优点外，还具有重量较轻，疲劳强度高、抗 剥蚀性能好等优点，故多用于制造大型高速船舶螺旋桨。其 缺点是要求熔炼，浇铸技术高，同时大型铸件的缓冷脆性等 问题较难处理，造价较高。
此外，桨叶模型也可这样制作：用薄木板作成若干半径处 的切面样板，并在相应的位置上垂直钉于平模板上(俗称 琵琶板)。琵琶板各切面样板间空隙部分的总面积应与桨 叶的仲长面积相同。将样板间空隙填紧砂土，使砂面与各 切面样板上边缘成一光顺曲面。然后将琵琶板上砂土切成 小块并移置于下砂箱上的相应位置，最后把各小块砂土间 缝隙修填平整，即可制作上砂箱。
⒊螺旋桨加工
工序：切掉浇口、冒口，桨毂两端面和轴孔的加工， 插轴孔内的键槽，刮削轴孔，加工桨叶的叶面和叶 背等，作平衡试验。
加工时先切除桨毂两端的冒口，浇口等多余部分， 造在轴孔内插出键槽。
镗孔可以在车床或镗床上进行，某些大型桨也可以 用自制的立式或卧式镗排加工，加工时一般都会准 备样板或者样轴以检查加工质量。
为了提高螺旋桨的抗腐蚀和空泡剥蚀性能，有些 特殊用途的船舶用镍合金、钛合金等来制造螺旋 桨。
玻璃钢是以合成树脂为粘结剂，以玻璃纤维或其 织物为增强材料粘合而成的一种新型结构材料。 玻璃钢螺旋桨具有重量轻(约为铜螺旋桨重量的 1//4～1/3)、装卸方便、冲击韧性好，不为海水 所腐蚀，制造简单等优点。其缺点是机械强度较 低，在长期负荷下有蠕化现象，多用于内河小船 上。
⑵底铸法：它是在模腔最低点即桨毂下端引入金属 液，为了防止铸造时候出现如桨叶叶背出现氧化物 和缩松现象等常见缺点。
⑶低压铸造：低压铸造是利用压缩空气在密封容器， 坩 锅 ） 中 ， 在 金 属 液 面 上 造 成 一 定 压 力 (35kgf/cm2)，使液体通过升液管上升，平稳缓慢地进 入并充满铸型，并在压力下凝固结晶。由于低压铸 造金属液的上升速度能够很好的加以控制，因此产 生氧化皮的可能性大大减少。由于金属是在压力下 结晶的，故铸件质量高，同时尺寸比较精确。