螺旋桨工作原理
螺旋桨
科技名词定义
中文名称：螺旋桨
英文名称：propeller;screw propeller
定义1：靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力的装置。
所属学科：航空科技（一级学科）；航空器（二级学科）
定义2：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船用推进器。
所属学科：水产学（一级学科）；渔业船舶及渔业机械（二级学科）
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
螺旋桨结构图
螺旋桨是指靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力的装置或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船用推进器。螺旋桨分为很多种，应用也十分广泛，如飞机、轮船等。
目录
古代的螺旋桨
船用螺旋桨的发展
船用螺旋桨的诞生
螺旋桨轮船和明轮船的比赛
近代船用螺旋桨的发展
船用螺旋桨的功率计算
船用螺旋桨的工作原理
船用螺旋桨几何参数
古代的螺旋桨
船用螺旋桨的发展
船用螺旋桨的诞生
螺旋桨轮船和明轮船的比赛
近代船用螺旋桨的发展
船用螺旋桨的功率计算
船用螺旋桨的工作原理
船用螺旋桨几何参数
?空气螺旋桨拉力在飞行中的变化
?空气螺旋桨的自转
?空气螺旋桨的有效功率
?空气螺旋桨
?螺旋桨之祖——竹蜻蜓
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古代的螺旋桨
1、古代的车轮，即欧洲所谓“桨轮”，配合蒸汽机，将原来桨轮的一列直叶板斜装于一个转毂上。构成了螺旋桨的雏型；
2、古代的风车，随风转动可以输出扭矩，反之，在水中，输入扭矩转动风车，水中风车就有可能推动船运动；
3、在当时，已经使用了好几个世纪的阿基米德螺旋泵，它能在水平或垂直方向
提水，螺旋式结构能打水这一事实，作为推进器是重要的启迪。伟大的英国科学家虎克在1683年成功地采用了风力测速计的原理来计量水流量，于此同时，他提出了新的推进器——推进船舶，为船舶推进器作出了重大贡献。
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船用螺旋桨的发展
1752年，瑞士物理学家白努利第一次提出了螺旋桨比在它以前存在的各种推进器优越的报告，他设计
了具有双导程螺旋的推进器，安装在船尾舵的前方。1764年，瑞士数学家欧拉研究了能代替帆的其它推进器，如桨轮（明轮）。喷水，也包括了螺旋桨。
潜水器和潜艇在水面下活动，传统的桨、帆无法应用，笨重庞大的明轮也难适应。于是第一个手动螺旋桨，不是用在船上，而是作为潜水器的推进工具。
蒸汽机问世，为船舶推进器提供了新的良好动力，推进器顺应蒸汽机的发展，成为船舶推进的最新课题。
第一个实验动力驱动螺旋桨的是美国人斯蒂芬，他在1804年建造了一艘7．6米长的小船，用蒸汽机直接驱动，在哈得逊河上做第一次实验航行，实验中发现发动机不行，于是换上瓦特蒸汽机，实验航速是4节，最高航速曾达到8节。
斯蒂芬螺旋桨有4个风车式桨叶，它锻制而成，和普通风车比较它增加了叶片的径向宽度，为在实验中能选择螺距与转速的较好配合，桨叶做成螺距可以调节的结构。在哈得逊河上两个星期的试验航行中，螺旋桨改变了几个螺距值，但是实验的结果都不理想，性能远不及明轮。这次实验使他明白，在蒸汽机这样低速的条件下，明轮的优越性得到了充分发挥，它的推进效率高于螺旋桨是必然的结论。
阿基米德螺旋的引入，最早见于1803年，1829年有英国的阿基米德螺旋桨的专利。并在此基础上于1840- 1841年建造了一些民用的螺旋桨。1843年，英国海军在“雷特勒”号舰上，第一次以螺旋桨代替明轮，随后由斯密士设计了20艘螺旋桨舰，参加了对俄战争，斯密士成为著名人物。
1843年，美国海军建造了第一艘螺旋桨船“浦林西登”号，它是由舰长爱列松设计，在爱列松的积极推广下，美国相续建造了41艘民用螺旋桨船，最大的排水量达2000吨。
尽管英、美等国取得了一些成功，但是螺旋桨用作船舶推进还有很多问题，如在木壳船上可怕的振动，在水线下的螺旋桨轴轴承磨损，桨轴密封，推力轴承等。
随着技术的进步，螺旋桨的上述缺陷，一个一个地克服，以及蒸汽机转速的提高，愈来愈多螺旋桨在船上取代明轮。到1858年，“大东方”号装有当时世界上最大的螺旋桨，它的直径有7．3米，重量达36吨，转速每分种50转，当时，推进器标准不再具有权威性，由于螺旋桨的推进效率接近明轮，而且它却具有许多明轮无法竞争的优点，明轮逐步在海船上消失。
在科学技术发展过程中，许多机械装置的性能在人们还不太清楚的时候，就
螺旋桨
已经广泛使用了。但是人们在不完全理解它的物理规律和没有完整的理论分析以前，这些装置很难达到它的最佳性能。螺旋桨也不例外，直到1860年，虽然它在海船上已经成为一枝独秀，但是它的成就全都是依靠多年积累的经验。螺旋桨的进步，只依靠专家们的直观推理，已经不能满足船舶技术的发展需要，它有待科学家对其流体动力特性做出完整的解释，这就促使螺旋桨理论的发展。
螺旋桨的理论研究，在船舶技术发展过程中，它比任何一个专业领域都做得多，从经验方法过渡到数字化设计，再进而应用计算机技术进行螺旋桨最佳化的设什。一个好的螺旋桨其设计是非常重要的，模型试验也起着主要的作用。
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船用螺旋桨的诞生
1836年，英国的“阿基米德号”使用了螺旋推进器，那是一个木制的长长的像螺丝钉的螺杆。开始试验时，它以每小时4海里的航速航行。突然，水中的障碍物碰断了螺杆，只剩了一小截。正当造船工程师史密斯急得不知所措时，这船却意外地加快了速度，达到每小时13海里。这事启发了造船工程师们，他们把长螺杆变成短螺杆,又把短螺杆变成叶片状，螺旋桨就这样诞生了。
1845年，英国制成了世界上第一艘螺旋桨船“大不列颠号”，但是,当时的人们对螺旋桨和螺旋桨船存在疑虑螺旋桨没有等到广泛应用, 螺旋桨船还不多。
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螺旋桨轮船和明轮船的比赛
为了证明螺旋桨的优越性, 英国海军组织了一场有趣比赛:把动力相当的“响尾蛇号”螺旋桨轮船和“爱里克托号”明轮进行了竞赛。两艘船的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。“响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号”的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号”就把“爱里克托号”拖走了。这场比赛证明了螺旋桨的优越性。从此，螺旋桨轮船就取代了明轮。
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近代船用螺旋桨的发展
由于我国自19世纪中叶沦为半殖民地，很少有贡献。解放后，我国造船事业得到新发展，对螺旋桨技术也进行了大量设计、研究工作，为各类舰船配上了大量自己设计制造的螺旋桨。最值得骄做的是“关刀桨”的问世，它是我国在螺旋桨技术发展中的一大创造。那是在60年代，广州文冲船厂有一位师傅，名叫周挺，他根据自己几十年制做螺旋桨的经验，把螺旋桨的桨叶轮廓做成三国演义中关公的82斤重大刀的式样，他形象地叫它“关刀桨”（图4）。
“关刀桨”曾在一些船上试验航行，提高了船的航速，更奇的是螺旋的振动却大大地减弱了。在当时的长江2000马力拖轮和华字登陆艇上使用，都取得了良好的效果，这一成就，吸引了许多造船界人士。1973年，在上海首先做了“关刀桨”敞水试验研究，同时还提供了设计图谱。有趣的是，在世界著名造船国家今天开发的“大侧斜”螺旋桨，如（图5）最新舰用大侧斜螺旋桨，直径6．3米，轴功率35660千瓦，舰航速达32．8节；图6所示是最新在客渡船上采用的大侧斜螺旋桨，该桨直径5．1米，轴功率15640干瓦，船航速为23．2节。图7所示是最新化学品船上采用的大侧斜螺旋桨，该桨直径6．2米，轴功率10400千瓦，船航速16．7节。它们和“关刀桨”非常相似，其重要特征是振动，噪声小，这也是“关刀桨”所具有的特点。常州中海船舶螺旋桨公司造出我国民企最大船用螺旋桨，可以提供最好的“关刀桨”。
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船用螺旋桨的功率计算
功率（W）直径（D）螺距（P）转/分（N）
功率（W）=（D/10）的4次方*（P/10）*（N/1000）的3次方*0.45
速度（SP）km/h=（P/10）*（N/1000）*15.24
静止推力（Th）g=(D/10)的3次方*（P/10）*（N/1000）的2次方*22
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船用螺旋桨的工作原理
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。
空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，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。
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。
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：T=Ctρn2D4
P=Cpρn3D5
η=J·Ct/Cp
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。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。
从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。
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船用螺旋桨几何参数
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(πR2)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。图1—1—22是各种意义的螺矩与桨叶角的关系。
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。
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空气螺旋桨拉力在飞行中的变化
1．桨叶迎角随转速的变化：在飞行速度不变的情况下，转速增加，则切向速度(U)增大，进距比减小桨叶迎角增大，螺旋桨拉力系数增大又由于拉力与转速平方成正比，所以增大油门时，可增大拉力。
2．桨叶迎角随飞行速度的变化：在转速不变的情况下，飞行速度增大，进距比加大，桨叶迎角减小，螺旋桨拉力系数减小。，拉力随之降低。当飞行速度等于零时，切向速度就是合速度，桨叶迎角等于桨叶角。飞机在地面试车时，飞行速度(V)等于零，桨叶迎角最大，一些剖面由于迎角过大超过失速迎角气动性能变坏，因而螺旋桨产生的拉力不一定最大。
3．螺旋桨拉力曲线：根据螺旋桨拉力随飞行速度增大而减小的规律，可绘出螺旋桨可用拉力曲线。
4．螺旋桨拉力随转速、飞行速度变化的综合情况：在飞行中，加大油门后固定。螺旋桨的拉力随转速和飞行速度的变化过程如下：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。飞行速度增加，由于飞行速度增大，致使桨叶迎角又开始逐渐减小，拉力也随之逐渐降低，飞机阻力逐渐增大，从而速度的增加趋势也逐渐减慢。当拉力降低到一定程度(即拉力等于阻力)后，飞机的速度则不再增加。此时，飞行速度、转速、桨叶迎角及螺旋桨拉力都不变，飞机即保持在一个新的速度上飞行。
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空气螺旋桨的自转
当发动机空中停车后，螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转，这种现象，叫螺旋桨自转。螺旋桨自转，不是发动机带动的，而是被桨叶的迎面气流“推着”转的。它不但不能产生拉力，反而增加了飞机的阻力。从图1—1—24中看出，螺旋桨发生自转时，由于形成了较大的负迎角。桨叶的总空气动力方向及作用发生了质的变化。它的一个分力(Q)与切向速度(U)的方向相同，成为推动桨叶自动旋转的动力，迫使桨叶沿原来方向续继旋转：另一个分力(-P)与速度方向相反，对飞行起着阻力作用。一些超轻型飞机的发动机空中停车后由于飞行速度较小，产生自旋力矩不能克服螺旋桨的阻旋力矩时螺旋桨不会出现自转。此时，桨叶阻力较大，飞机的升阻比(或称滑翔比)将大大降低。
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空气螺旋桨的有效功率
1．定义：螺旋桨产生拉力，拉着飞机前进，对飞机作功。螺旋桨单位时间所作
功，即为螺旋桨的有效功率。公式：N桨
＝PV 式中：N桨—螺旋桨的有效功率；P—螺旋桨的拉力；V—飞行速度2．螺旋桨有效功率随飞行速度的变化： (1)地面试车时，飞机没有前进速度(V ＝0)，拉力没有对飞机作功，故螺旋桨的有效功率为“零”。 (2)飞行速度增大时，从实际测得的螺旋桨有效功率曲线：在OA速度范围内，螺旋桨的效功率随飞行速度的增大而增大；在大于该速度范围后螺旋桨有效功率则随飞行速度的增大而减小。在OA速度范围内，当飞行速度增大时，拉力减小较慢，随速度的增大，螺旋桨有效功率逐渐提高。当飞行速度增大到A时，螺旋桨的有效功率最大。当飞行速度再增大时，由于拉力迅速减小，因此随着飞行速度的增加而螺旋桨有效功率反会降低。螺旋桨是发动机带动旋转的，螺旋桨的作用是把发动机的功率转变为拉着飞机前进的有效功率。螺旋桨有效功率与发动机输出功率之比，叫螺旋桨效率。η=N桨/N有效
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空气螺旋桨
靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置，简称螺旋桨。它由多个桨叶和中央的桨毂组成,桨叶好像一扭转的细长机翼安装在桨毂上,发动机轴与桨毂相连接并带动它旋转。中国明代（1368～1644年）民间的玩具“竹蜻蜓”实际上是一种原始的螺旋桨。喷气发动机出现以前，所有带动力的航空器无不以螺旋桨作为产生推动力的装置。目前螺旋桨仍用于装活塞式和涡轮螺旋桨发动机的亚音速飞机。直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。
原理
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。一般情况下，螺旋桨除旋转外还有前进速度。如截取一小段桨叶来看，恰像一小段机翼，其相对气流速度由前进速度和旋转速度合成（图1 ）。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。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。实际上桨叶上每一剖面的前进速度都是相同的，但圆周速度则与该剖面距转轴的距离（半径）成正比，所以各剖面相对气流与旋转平面的夹角随着离转轴的距离增大而逐步减小，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。
螺旋桨效率以螺旋桨的输出功率与输入功率之比表示。输出功率为螺旋桨的拉力与飞行速度的乘积。输入功率为发动机带动螺旋桨旋转的功率。在飞机起飞滑跑前，由于前进速度为零，所以螺旋桨效率也是零，发动机的功率全部用于增加空气的动能。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（需要大推力）非常有利。
构造特点
螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。有时在大功率涡轮螺旋桨飞机上还采用一种套轴式螺旋桨，它实际上是两个反向旋转的螺旋桨,可以抵消反作用扭矩。在发动机功率低于100千瓦的轻型飞机上，常用双叶木制螺旋桨。它是用一根拼接的木材两边修成扭转的桨叶，中间开孔与发动机轴相连接。螺旋桨要承受高速旋转时桨叶自身的离心惯性力和气动载荷。大功率螺旋桨在桨叶根部受到的离心力可达200千牛( 20吨力)。此外还有发动机和气动力引起的振动。大功率发动机一般采用3叶和4叶螺旋桨，并多用铝合金和钢来制造桨叶。铝和钢制桨叶因材料坚固可以做得薄一些，有利于提高螺旋桨在高速时的效率。70年代以后还用复合材料制造桨叶以减轻重量。
分类
螺旋桨分为定（桨）距和变距螺旋桨两大类。
①定距螺旋桨：木制螺旋桨一般都是定距的。它的桨距（或桨叶安装角）是固定的。适合低速的桨叶安装角在高速飞行时就显得过小；同样，适合高速飞行的安装角在低速时又嫌大。所以定距螺旋桨只在选定的速度范围内效率较高，在其他状态下效率较低。定距螺旋桨构造简单，重量轻，在功率很小的轻型飞机和超轻型飞机上得到广泛应用。
②变距螺旋桨：为了解决定距螺旋桨高、低速性能的矛盾，遂出现了飞行中可变桨距的螺旋桨。螺旋桨变距机构（图2a）由液压或电力驱动（图2b）。最初使用的是双距螺旋桨。高速时用高距，低速（如起飞、爬升状态）时用低距，以后又逐步增加
桨距的数目，以适应更多的飞行状态。最完善的变距螺旋桨是带有转速调节器的恒速螺旋桨。转速调节器实际上是一个能自动调节桨距、保持恒定转速的装置。驾驶员可以通过控制调节器和油门的方法改变发动机和螺旋桨的转速，一方面调节螺旋桨的拉力，同时使螺旋桨处于最佳工作状态。在多发动机飞机上，当一台发动机发生故障停车时，螺旋桨在迎面气流作用下像风车一样转动,一方面增加飞行阻力,造成很大的不平衡力矩，另外也可能进一步损坏发动机。为此变距螺旋桨还可自动顺桨，即桨叶转到基本顺气流方向而使螺
旋桨静止不动，以减小阻力。变距螺旋桨还能减小桨距，产生负拉力，以增加阻力，缩短着陆滑跑距离。这个状态称为反桨。
为了提高亚音速民用机的经济性和降低飞机的油耗，70年代后期美国开始研究一种多桨叶螺旋桨，称为风扇螺旋桨（图3）。它有8～10片弯刀状桨叶，叶片薄，直径小。弯刀形状能起相当于后掠翼（见后掠翼飞机）的作用，薄叶片有利于提高螺旋桨的转速。它适用于更高的飞行马赫数(M＝0.8)。由于叶片较多,螺旋桨单位推进面积吸收的功率可提高到300千瓦/米2(一般螺旋桨为80～120千瓦/米2)。
螺旋桨之祖——竹蜻蜓
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螺旋桨之祖——竹蜻蜓
竹蜻蜓——用竹片削成，叶片像螺旋桨，中间插一根竹竿，用力一搓竹竿，叶片就会升起来，远看像一只蜻蜓。竹蜻蜓是我国古代一大发明，在1400多年前就有了竹蜻蜓玩具。明朝，竹蜻蜓传到法国，并且在法国科学院进行了表演。由于竹蜻蜓的叶片像陀螺一样高速旋转，所以当时称它为“中国陀螺”。上世纪三十年代，德国人根据“中国螺旋”的形状和原理发明了直升机上天的螺旋桨。
早在公元17世纪，中国苏州巧匠徐正明，就整天琢磨小孩玩的竹蜻蜓，想制造一个类似蜻蜓的直升飞机，并且想把人也带上天空。经过十多年的钻研，他造出了一架直升飞机。它有一个竹蜻蜓一样的螺旋桨，驾驶座像一把圈椅，依靠脚踏板通过转动机构来带动螺旋桨转动，试飞时候，它居然飞离地面一尺多高，还飞过一一条小河沟，然后落下来。
在西方，被誉为“航空之父”的英国人乔治·凯利一辈子都对竹蜻蜓着迷。他的第一项航空研究就是在1796年仿制和改造了“竹蜻蜓”，并由此悟出螺旋桨的一些工作原
理。他的研究推动了飞机研制的进程。并为西方的设计师带来了研制直升机的灵感。世界上第一架飞机的发明人----莱特兄弟小的时候，父亲给他们买了一个能飞的竹蜻蜓，兄弟俩十分喜欢，并开始仿制不同尺寸的竹蜻蜓，从此，兄弟俩的一生与飞行结下了不解之缘。
竹蜻蜓是我国的伟大发明，但在日本，人们则认为是江戸时代的平贺源内发明的竹蜻蜓。
螺旋桨设计计算说明书.
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书 姓名： XXX 班级：XXX 学号：XXX 联系方式：XXX 日期：XXX
1.已知船体的主要参数 船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米 由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 4045 2.主机参数 型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.98 3.相关推进因子 伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0 船身效率 0777.111=--=w t H η 4.可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.5 42.34 35.18 29.60 25.19
Bp 6.51 5.93 5.44 5.02 MAU 4-40 δ75.82 70.11 64.99 60.75 P/D 0.640 0.667 0.694 0.720 ηO0.5576 0.5828 0.6055 0.6260 P TE =P D ·η H ·η O hp 2862.09 2991.44 3107.95 3213.18 MAU 4-55 δ74.35 68.27 63.57 59.33 P/D 0.686 0.713 0.741 0.770 ηO0.5414 0.5672 0.5909 0.6112 P TE =P D ·η H ·η O hp 2778.94 2911.36 3043.28 3137.21 MAU 4-70 δ73.79 67.79 63.07 58.70 P/D 0.693 0.723 0.754 0.786 ηO0.5209 0.5456 0.5643 0.5828 P TE=P D ·η H ·η O hp 2673.71 2800.49 2891.86 2991.44 据上表的计算结果可绘制PT E、δ、P/D及η O 对V的曲线，如下图所示。
螺旋桨知识
空气螺旋桨把发动机旋转作功形式转变为直线作功形式；把发动机的功率转变为拉动飞机前进的有效功率。它的工作效率及与发动机有配合程度，直接影响模型飞机的性能。在航模竞技比赛中，出于追求动力组极限水平的需要，对螺旋桨的要求更为“苛刻”；因此以“量体裁衣”手工方式制作螺旋桨的好处显而易见。航模初学者能够扎实地掌握这一手艺很有必要。 本文以一个直径（D）200mm、几何桨距（H）120mm的两叶等距螺旋桨（适用于装有1.5cc 压燃式发动机或2.5cc电热式发动机的特技模型飞机）为例，介绍削制螺旋桨的方法。一、螺旋桨的一些基础概念 当我们把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼时，就能借助已知的空气动力学常识，直观地理解螺旋桨的基本工作原理。 1．桨距、动力桨距和几何桨距 桨距：从广义而言，可以理解为螺旋桨旋转一周沿桨轴方向所通过的直线距离。习惯上螺旋桨70%半径处的桨距值为“称呼值”，它具有标示意义。 动力桨距（Hg）：桨叶旋转一周模型飞机所通过的距离（见图1）。设计螺旋桨时首先要确定动力桨距值。 几何桨距：（H）：桨叶弦线迎角为零时，螺旋桨旋转一周所前进的距离（也见图1）。它体现了桨叶角的实际大小，是“看得见、摸得着”的实际参数。航模图纸上一般都标出几何桨距，是消制螺旋桨的主要依据。 2．动力桨距和几何桨距的关系 由于螺旋桨工作在接近于有利迎角下，与零度迎角之间的角差的存在，因此动力桨距值必然小于几何桨距值。几何桨距和动力桨距的关系是：几何桨距（H）= 1.1 ~ 1.3倍动力桨距（Hg）。也就是说，设计模型飞机时，动力桨距确定后，可以通过上述公式概略估算出螺旋桨的几何桨距。 3．通常使用的螺旋桨是各段几何桨距值相等的所谓等距桨。它的优点是设计、制作比较容易；缺点是工作效率劣于不等距桨。由于不等距桨各段的几何桨距值和桨角均不一样，尽管其效率高，但制作的难度大。故初学者从削等距桨起步较为稳妥。 4．桨叶角（β）：桨叶角是指桨叶剖面弦线与旋转平面之间的夹角。 5．几何桨距和桨叶角的关系 几何桨距和桨叶角直接关联，是同一个问题的两种表达方式。几何桨距强调的是总体，桨叶角强调的是局部。就等距螺旋桨而言，桨叶角随其在螺旋桨半径方向上所处位置的不同而异；随着由桨根到桨尖方向的逐渐位移，桨叶角渐渐有规律地减小。（图2）
螺旋桨课程设计
螺旋桨图谱课程设计天津大学仁爱学院 姓名：陈旭东 学号：6010207038 专业：船舶与海洋工程 班级：2班 日期：2013.6.30
螺旋桨图谱课程设计 一．已知船体的主要参数 船 型：双机双桨多用途船 总 长: L=150.00m 设计水线长: WL L =144.00m 垂线 间长: PP L =141.00m 型 深: H=11.00m 设计 吃水: T=5.50m 型 宽: B=22.00m 方形 系数: B C =0.84 菱形 系数: P C =0.849 横剖面系数: M C =0.69 排水 量: ?=14000.00t 尾轴距基线距离: P Z =2.00m 二．主机参数 额定功率: MCR=1714h 额定转速: n=775r/min 齿轮箱减速比: i=5 旋向: 右旋 齿轮箱效率: G η=0.97 三．推进因子的确定 伴流分数 ω=0.248 ;推力减额分数 ; t=0.196 相对旋转效率 R η=1.00 ;船身效率 ;H η=11t ω --=1.0691 四．可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备为10% ，轴系效率S η=0.97 ，螺旋桨转速N=n/i=155r/min 螺旋桨敞水收到马力：D P = 1714 * 0.9 * S η*R η*G η =1714 * 0.9 * 0.97*1.00*0.97 =1451.43 (hp) 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的P B δ-图谱列表计算如下：
项目 单位 数值 假定航速V kn 11 12 13 A V =(1-ω)V kn 8.27 9.02 9.78 0.5 2.5/P D A B NP V = 30.024 24.166 19.742 P B 5.479 4.916 4.443 MAU4-40 δ 65.4 59.732 54.377 P/D 0.692 0.728 0.764 0η 0.613 0.632 0.66 TE P =2D P ×H η×0η hp 1902.4 1961.38 2048.28 MAU4-55 δ 64 58.2 53.535 P/D 0.738 0.778 0.80 0η 0.588 0.614 0.642 TE P =2D P ×H η×0η hp 1824.83 1905.61 1992.41 MAU4-70 δ 63.3 57.4 52.8 P/D 0.751 0.796 0.842 0η 0.565 0.582 0.607 TE P =2D P ×H η×0η hp 1753.45 1806.21 1883.79 根据上表中的计算结果可以绘制TE P 、δ、P/D 及0η对V 的曲线，如图1所示。
螺旋桨的工作原理
飞机螺旋桨工作原理一、工作原理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。空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,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。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。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: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 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。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线,它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。从图形和计算公式都可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为72千米/小时,发动转速为6500转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提高螺旋桨的效率。 二、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(πR2)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。图1—1—22是各种意义的螺矩与桨叶角的关系。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。三、螺旋桨拉力在飞行中的变化1．桨叶迎角随转速的变化在飞行速度不变的情况下,转速增加,则切向速度(U)增大,进距比减小桨叶迎角增大,螺旋桨拉力系数增大(图1—1—20所示)。又由于拉力与转速平方成正比,所以增大油门时,可增大拉力。2．桨叶迎角随飞行速度的变化: 在转速不变的情况下,飞行速度增大,进距比加大,桨叶迎角减小,螺旋桨拉力系数减小。如图1—1—20所示,拉力随之降低。当飞行速度等于零时,切向速度就是合速度,桨叶迎角等于桨叶角。飞机在地面试车时,飞行速度(V)等于零,桨叶迎角最大,一些剖面由于迎角过大超过失速迎角气动性能变坏,因而螺旋桨产生的拉力不一定最大。3．螺旋桨拉力曲线: 根据螺旋桨拉力随飞行速度增大而减小的规律,可绘出螺旋桨可用拉力曲线。4．螺旋桨拉力随转速、飞行速度变化的综合情况: 在飞行中,加大油门后固定。螺旋桨的拉力随转速和飞行速度的变化过程如下: 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
模型飞机螺旋桨原理与拉力计算
模型飞机螺旋桨原理与拉力计算 一、工作原理 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。 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。 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。 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： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 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。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数
DWT油污水接收船螺旋桨设计书
1145 DWT油污水接收船螺旋桨设计书 指导老师： 专业班级： 学生姓名： 学号： 邮箱： 完成日期：2013/4/24
目录 1．船型............................. 错误!未定义书签。2．主机参数. (4) 3．推进因子的确定 (4) 4．桨叶数Z的选取 (4) 5．AE/A0的估算 (4) 6．桨型的选取说明 (5) 7．根据估算的AE/A0选取2～3张图谱 (5) 8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 (5) 9．空泡校核 (6) 10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 (8) 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算 (9) 12．桨叶强度校核 (9) 13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 (10) 14．桨毂设计 (10) 15．螺旋桨总图绘制 (11) 16．螺旋桨重量及转动惯量计算 (11) 17．螺旋桨设计总结 (12) 18．课程设计总结 (12)
1. 船型 单甲板，流线型平衡舵，柴油机驱动，适于油污水接收的中机型单桨船。 1.1艾亚法有效功率估算表：（按《船舶原理（上）》P285实例计算）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。）
2．主机参数（设计航速约11kn ） 型号： 6L350PN 标定功率： P S2 = 650kw 标定转速： 362 r/min 3．推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨内河船，故使用巴甫米尔公式估算 =0.165*C B x x=1 =0.1×(Fr-0.2)=0.1*(0.228-0.2)=0.0028 ω=0.185 (2)推力减额分数t 本船为有流线型舵使用商赫公式 t=k =0.111 k=0.6 (3)相对旋转效率： 近似地取为ηR =1.00 (4)船身效率 ηH =w -1t -1=1.091 4．桨叶数Z 的选取 根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找， 故选用四叶。 5．A E /A 0的估算 按公式A E /A 0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p 0-p v )D 2 + k 进行估算， 其中：T =P E /(1-t)V= 346/((1-0.111)*11*0.515)=68.7028kN 水温15℃时汽化压力p v =174 kgf/m 2=174×9.8 N/m 2=1.705 kN/m 2 静压力p 0=p a +γh s =(10330+1000×2.5)×9.8 N/m 2=125.734kN/m 2
螺旋桨的工作原理
螺旋桨的工作原理 上次课给大家介绍了船艇 水阻力的三种主要成分的形成原因及影响其大小的主要因素。（那么这三种阻力是哪三种？选其中一种提问其成因）。我们知道，船艇在水中运动要受到阻力的影响。那么船艇为什么能在水中运动？它是靠什么推动的呢？它又是怎样推动的呢？这就是我们这次课要给大家介绍的内容。 我们把推动船艇运动的装置称为推进器。推进器的种类很多，我们常见的有明轮推进器、喷水推进器、平旋推进器和螺旋桨等。目前应用最广泛的推进器是螺旋桨，它的特点是：推进效 率高，结构 简单，工作可靠。下面我 们就来看一看 一、螺旋桨的结构、 配置和螺旋桨水流 （一）螺旋桨的结构
螺旋桨由桨毂、桨叶和整 流罩等组成，并通过桨毂与尾轴相连。一般螺旋桨有3?5个桨叶，有的则多达6个。下面给大家介绍几个有关螺旋桨的几何名词。（结合幻灯片） 螺距一一螺旋桨绕轴旋转一圈，沿轴向前进的几何距离。（P） 螺旋桨按旋转方向可分为左旋螺旋桨和右旋螺旋桨两种，从艇尾向前看，进车时顺时针旋转的称右旋螺旋桨；反时针旋转 的 称左旋螺旋桨。我们怎样判断一个静止的螺旋桨是左旋还是右旋呢？将螺旋桨平放，从侧面看，桨叶向右上方倾斜的为右旋螺旋桨；桨叶向左上方倾斜的为左旋螺旋桨。
（二）螺旋桨的配置螺旋桨的配置一般有 单螺旋桨、双螺旋桨、三螺旋桨和四螺旋桨等。地 方商船一般采用单螺旋 桨，且多数为右旋螺旋桨; 公边船艇一般采用双螺旋 桨或四螺旋桨配置，且多采用外旋式（即右舷安装 右旋螺旋桨，左舷安装左旋螺旋桨；若右舷安装左旋螺旋桨，左舷安装右旋螺旋桨，则称为内旋式）三螺旋桨船相对较少。 （三）螺旋桨工作时的水流 排出流、吸入流、顶流、伴流 这四种水流只有排出流和吸入流与螺旋桨直接相关。而顶
船舶快速性螺旋桨设计
课程设计成果说明书 题目：散货船螺旋桨设计 学生姓名：杨再晖 学号：101306119 学院：东海科学技术学院 班级：C10船舶1班 指导教师：应业炬 浙江海洋学院教务处 2013年 6月 21日
浙江海洋学院课程设计成绩评定表 2012 —2013 学年第 2 学期 学院东海科学技术学院班级 C10船舶1班专业船舶与海洋工程
摘要 螺旋桨是船舶的重要组成部分之一，没有它，船舶就无法快速的前行，是造船行业必备的推进部位。螺旋桨设计是船舶设计过程中有关船舶快速性性能设计的重要组成部分，它的设计精度将直接影响船的推进效率。 在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。在此基础上，设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机功率小；或者当主机已选定，设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨，本次课程设计属于第二种。 影响螺旋桨性能的因素有很多，主要有螺旋桨的直径，螺距比，盘面比，桨叶轮廓形状等因素。本次课程设计是用船体的主要参数、主机与螺旋桨螺旋桨参数、设计工况算出以上数据，设计一个螺旋桨，并用CAD软件画出螺旋桨的外形。 关键词：螺旋桨设计；图谱；AUTOCAD
目录 1、已知船体的主要参数 (1) 2、主机与螺旋桨参数 (1) 3、设计工况 (1) 4、按船型及经验公式确定推进因子 (2) 5、可以达到最大航速的计算 (2) 6、桨叶空泡校核，确定螺旋桨主要参数 (4) 7、桨叶强度校核 (6) 8、螺距修正 (8) 9、重量及惯性矩计算 (8) 10、绘制螺旋桨水动力性能曲线 (9) 11、系柱特性与航行特性计算并绘制航行特性曲线图 (10) 12、航行特性计算时取3挡转速按下表进行： (11) 13、螺旋桨计算总结 (13) 14、感想 (14) 15、参考资料 (14)
螺旋桨设计与绘制汇总
第1章螺旋桨设计与绘制 1.1螺旋桨设计 螺旋桨设计是船舶快速性设计的重要组成分。在船舶型线初步设计完成后，通过有效马力的估算获船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又能使消耗的主机马力最小；或者当主机已经选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。螺旋桨的设计问题可分为两类，即初步设计和终结设计。 螺旋桨的初步设计：对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速要求设计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速计效率决定主机的转速及马力。 终结设计：主机马力和转速决定后，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。 在本文中，根据设计航速17.5kn，设计螺旋桨直径6.6m，进行初步设计，获得所需主机的马力和主机转速，然后选定主机；根据选定的主机，计算最佳的螺旋桨要素及所能达到的最大航速等。 1.1.1螺旋桨参数的选定 （1）螺旋桨的数目 选择螺旋桨的数目必须综合考虑推进性能、震动、操纵性能及主机能力等各方面因素。若主机马力相同，则当螺旋桨船的推进效率高于双螺旋浆船，因为单螺旋桨位于船尾中央，且单桨的直径较双桨为大，故效率较高。本文设计船的设计航速约为17.5kn的中速船舶，为获得较高的效率，选用单桨螺旋桨。 （2）螺旋桨叶数的选择 根据过去大量造成资料的统计获得的桨叶数统计资料，取设计船螺旋桨的叶数为4叶。考虑到螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振的主要原因，在图谱设计中，单桨商船的桨叶数也选为4叶。 （3）桨叶形状和叶切面形状 螺旋桨最常用的叶切面形状有弓形和机翼型两种。弓形切面的压力分布较均匀，不易产生空泡，但在低载时效率较机翼型约低3%~4%。若适当选择机翼型切面的中线形状使其压力分均匀，则无论对空泡或效率均有得益，故商用螺旋桨
船舶螺旋桨的设计
摘要 螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。 螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分，它是保证船舶快速性的一个重要方面。一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计，并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。影响螺旋桨推进性能的因素很多，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。 关键词 螺旋桨直径螺距比盘面比桨叶轮廓形状 Abstract Propeller is a necessary promoting components of shipbuilding industry, which be used to providing thrust for ship moving. Its design precision will directly affect the forward speed of the ship. The propeller design the whole ship design is a vital part of the ship, it is to guarantee an important aspect of the swiftness. General propeller design is in preliminary finished ship lines design, and through the estimation or with model test method to determine the hull effective power after. Affect the propeller to advance performance in the many factors in the design process of the propeller diameter, mainly pitch than, than, disk blades factors such as profile, and through the experience in work, design an inland ship class A tug propeller Keywords Propellers diameter pitch of screws ratio pie area ratio paddle outline
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书
某沿海单桨散货船螺旋桨 设计计算说明书 刘磊磊 2008101320 2011年7月
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书 1.已知船体的主要参数 船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米 由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 4045 2.主机参数 型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.98 3.相关推进因子 伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0 船身效率 0777.111=--= w t H η 4.可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 hp
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn Bp=NP D 0.5/V A 2.5 Bp MAU 4-40 δ P/D ηO P TE =P D ·ηH ·ηO hp MAU 4-55 δ P/D ηO P TE =P D ·ηH ·ηO hp MAU 4-70 δ P/D ηO P TE =P D ·ηH ·ηO hp 据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如下图所示。
飞机螺旋桨工作原理
飞机螺旋桨工作原理.txt吃吧吃吧不是罪，再胖的人也有权利去增肥！苗条背后其实是憔悴，爱你的人不会在乎你的腰围！尝尝阔别已久美食的滋味，就算撑死也是一种美！减肥最可怕的不是饥饿，而是你明明不饿但总觉得非得吃点什么才踏实。与现实中飞行技术的对比：飞机螺旋桨工作原理 一、工作原理 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。空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,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。 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。 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: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 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。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线,它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为72千米/小时,发动转速为6500转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提高螺旋桨的效率。 二、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
螺旋桨-课程设计
山东104总吨钢质拖网渔船 1.已知船体主要参数 船型：单桨，转动导流管平衡舵，尾机型钢质拖网渔船。设计水线长：L wl=27.50m 垂线间长：L pp=26.00m 型宽：B=5.40m 型深：D=2.50m 平均吃水：T m=1.90m 尾吃水: T a=2.40m 方形系数：C b=0.502 棱形系数：C p=0.592 宽吃水比：B/T m=2.84 排水量：Δ=137.35t 浮心纵向坐标（LCB）：X b=-0.78m 桨轴中心距基线：Z s=0.35m 用艾亚法估算船体有效功率数据表：
首先计算所需参数如下： L/Δ1/3 = 5.04 Δ0.64 = 23.346 X c=-3% 速度 v（kn）9 10 11 速长比V/L1/20.974 1.083 1.191 傅汝德数Vs/(gL)1/20.290 0.322 0.354 标准Co 查图7-3 295 243 205 标准Cbc,查表7-5 0.593 0.56 0.546 实际Cb（肥或瘦）（%）15.35，瘦10.36，瘦8.06，瘦Cb修正（%）11.21 7.174 5.104 Cb修正数量△133 17 10 已修正Cb之△1328 260 215 B/T修正（%）=-10Cb（B/T-2）% -4.2168 -4.2168 -4.2168 B/T修正数量，△2[式7-23] -14 -11 -9 已修正B/T之C2 314 249 206 标准Xc，%L，船中前或后，查表7-5 1.838，船中 后 2.3275，船 中后 2.4955，船 中后 实际Xc，%L，船中前或后3，船中后3，船中后3，船中后相差%L，在标准者前或后 1.162，后0.6725，后0.5045，后Xc修正（%），查表7-7（b）0.22 0.5 0.96 Xc修正数量，△3[式(7-24)] -1 -1 -2 已修正Xc之C3 313 248 204 长度修正（%）=（Lwl-1.025Lbp） /Lwl*100% 3.2 3.2 3.2 长度修正数量，△ 4 [式(7-25)] 10 8 7 已修正长度C4 323 256 211 Vs3729 1000 1331 Pe=△0.64*Vs3/C4*0.735(KW) 39 68 109 2.主机参数 主机型号6160A-123 功率（KW）136 转速（转/分）850 齿轮箱型号2HC250 减速比 1.97:1
四轴飞行器螺旋桨
名称：正反桨1045桨螺旋桨 规格：直径：10英寸螺矩：4.5英寸 颜色：黑、红、蓝、黄、绿、橙 桨直径：25.4CM 中心孔正面孔径：6MM 中心孔反面孔径：9MM（此孔可套入下面桨垫）中心座厚度：6mm 重量：7g(约/单只) 变距环组：x 7（每组2个），桨垫分别是2MM 3MM 4MM 5MM 6MM 7.8MM 描述：适配不同桨夹尺寸的环。适合四旋翼飞行器或多旋 翼飞行器使用。适合于本店的所有多旋翼飞行器。
正反桨的区分： 正桨在桨片上以“L”字母标注，从正桨片正面看以逆时针旋转拨动气流。 反桨在桨片上以“R”字母标注，从反桨片正面看以顺时针旋转拨动气流。 正桨和反桨在四轴上的应用原理：
厂家的四轴多旋翼飞行器是安装4个桨片，假如说都用一个逆时针转动的话，4个桨片都会产生一个逆时针旋转的自旋扭力，使得被载体向右自旋。所以四轴为了抵消这种自旋就用2个正桨2个反桨，2个顺时针2个逆时针的桨片按照循环排列，一对桨片往左扭，一对桨片往右扭来抵消掉桨片转动时发出的自旋扭力，使之均衡。 3S电池下；KV900-1000的电机配1060或1047浆，9寸浆也可 KV1200-1400配9050（9寸浆）至8*6浆 KV1600-1800左右的7寸至6寸浆 KV2200-2800左右的5寸浆 KV3000-3500左右的4530浆 2S电池下；KV1300-1500左右用9050浆 KV1800左右用7060浆 KV2500-3000左右用5X3浆 KV3200-4000左右用4530浆 浆的大小与电流关系： 因为浆相对越大在产生推力的效率就越高 例如：同用3S电池，电流同样是10安（假设） 用KV1000配1060浆与KV3000配4530浆它们分别产生的推力前者是后者的两倍。 机型与电机、浆的关系： 一般来说：浆越大对飞机所产生的反扭力越大，所以浆的大小与机的翼展大小有着一定关系，但浆与电机也有着上面所讲的关系。 例如用1060浆，机的翼展就得要在80CM以上为合适，不然的话机就容易造成反扭；又如用8*6的浆翼展就得在60以上。 再比如：用4530浆做翼展1米以上机行否？是可以，但飞机飞起来会很耗电，因为翼展大飞行的阻力大，而4530浆产生的推力相对情况下小（上面浆的大小与电流关系有讲到）。 所以模友在选择玩什么机型的时候就要注意这4者的关系，尤其是新手选择机型，一定要看这机型翼展大小选择配电机、浆、电池，特别要注意的是，不能用大浆配高KV的电机，否则烧电机还影响了电池，有可能连电调也烧掉。
螺旋桨设计 作业
0.954000.90.98 1.04762.8D S s R P P hp ηη==???=某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书 1. 已知船体的主要参数 船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米 由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 4045 2.主机参数 型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.98 3.相关推进因子 伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0 船身效率 0777.111=--=w t H η 4.可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.5 42.3368531 35.17684 29.60389 25.19283 Bp 6.50667758 5.931007 5.440946 5.019246
螺旋桨原理及其应用
论文题目： 直升飞机螺旋桨原理及其应用 北京四中高一吴士荀 北京四中高一唐明昊 北京四中高一杨宗翰 北京四中高一赵铂琛 指导教师： 北京四中魏华 2014年5月
摘要 螺旋桨的出现加快了世界前进的脚步，给我们带来了各种方便与快捷。我和组员就是三个不折不扣的航空迷。在生活中，各种媒体里，我们看到了螺旋桨的神奇效用，一个简单的扇叶竟能够使一架几吨重的庞然大物在空中轻盈飞翔。身为中学生的我们能否通过自己的聪明才智研究其中的奥妙呢？于是我们运用了资料查询法、小组讨论法等方法进行了研究。经过了一学年的研究，我们初步探究了直升飞机螺旋桨的原理及其应用。 目录：
一、问题的提出 二、研究目的 三、直升飞机及螺旋桨概述 四、感想体会 五、参考资料及鸣谢 一、问题的提出 背景： 在当今社会中，螺旋桨扮演着越来越重要的角色。从我们身边的遥控
飞机，到翱翔在空中的各种飞行器无一不归功于螺旋桨的发明。然而，看似简单的扇叶是如何实现了多年来人类飞行的梦想呢？本组本着 对科学的好奇以及对知识的渴望，进行了本课题的研究，意在探究螺 旋桨的原理及其应用以及它潜在的发展空间以及存在问题，为罗湘江 的进一步发展提出可行化建议。 二、研究目的 1.目的与意义：研究螺旋桨原理及其应用，明确其发展方向以及现存的问题。 2.必要性：螺旋桨的应用将在人们的生活中日益普遍，在不久的将来，螺旋桨也将存在于我们的身边，因此有必要了解它的原理及其应用，并研究它的现存问题。 3.可行性：从中学生所掌握的知识出发，并向大学知识拓展，运用各类知识学习螺旋桨的原理及其应用，探究其发展方向，分析现存问题。 三、直升飞机及螺旋桨概述 （一）直升飞机 1.简介 直升机：直升机的最大时速可达300km/h以上，俯冲极限速度近 400km/h,实用升限可达6000米（世界纪录为12450m），一般航程可
198吨拖网渔船螺旋桨设计书
198吨拖网渔船螺旋桨设计书 指导老师： 专业班级： 学生姓名： 学号： 邮箱： 完成日期：2013/4/21
目录 1．船型.............................................. 2．主机参数............................................ 3．推进因子的确定...................................... 4．桨叶数Z的选取...................................... 5．AE/A0的估算 ........................................ 6．桨型的选取说明...................................... 7．根据估算的AE/A0选取2～3张图谱..................... 8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 .......... 9．空泡校核............................................ 10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 ................. 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算............................. 12．桨叶强度校核....................................... 13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算..................... 14．桨毂设计........................................... 15．螺旋桨总图绘制..................................... 16．螺旋桨重量及转动惯量计算........................... 17．螺旋桨设计总结..................................... 18．课程设计总结..............................
螺旋桨课程设计
JS813尾滑道渔船螺旋桨设计书 指导老师： 学生姓名： 学号： 完成日期：
1. 船型 单桨流线型舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型尾滑道渔船。 艾亚法有效功率估算表：
2．主机参数 3．推进因子的确定 (1)伴流分数ω 本船为单桨海上渔船，故使用汉克歇尔公式估算 ω=0.77*Cp-0.28=0.222 (2)推力减额分数t，用汉克歇尔公式估算 -0.3=0.203 t=0.77*C P (3)相对旋转效率 近似地取为ηR =1.0 (4)船身效率 ηH =(1-t)/(1-ω)=(1-0.203)/(1-0.222)=1.024 4．桨叶数Z的选取 根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找，
故选用四叶。 5．AE/A0的估算 按公式A E/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-p v)D2 + k进行估算， 其中：T=P E/(1-t)V=137.2/((1-0.203×11×0.5144)=30.3kN 水温15℃时汽化压力p v=174 kgf/m2=174×9.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力p 0=p a +γh s =(10330+1025×1.5)×9.8 N/m2=116.302 kN/m2 k取0.2 D允许=0.7×T=0.7×2.2=1.5 A E/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-p v)D2 + k =（1.3+0.3×4）×30.3/((121.324-1.705)×2.2×2.2)+0.2 = 0.494 6．桨型的选取说明 由于本船为海上渔船，MAU型原型螺旋桨比较适合在海洋中工作的要求。所以选用MAU型较适宜。 7．根据估算的AE/A0选取2~3张图谱 根据A E/A0=0.494选取MAU4-40, MAU4-55，MAU4-70三张图谱。 8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计，得到3组螺旋桨的要素及V sMAX 功率储备取16%，轴系效率ηS=0.98，齿轮箱效率ηG=0.96 螺旋桨敞水收到功率 P DO = Ps×0.9×0.98×ηS×ηG = 199×0.84×0.98×0.98×0.96 = 159.13kw = 213.3 hp (English) 由图谱可查得：