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导管螺旋桨设计(导管螺旋桨的优缺点)

时间:2022-12-19 14:36 点击:174 编辑:邮轮网

1. 导管螺旋桨的优缺点

优点:

1、安全性高。撞击物体时,导管和防撞海绵可以保护螺旋桨和人员。

2、不挑场地,对新手比较友好。

3、动力很稳定。

4、结构紧凑,可以在更加狭小的空间里起降和作业。

缺点:

1、遥控的手感差。

2、抗风性能差。

3、起飞重量很重。

4、续航能力差。

5、噪音很大,容易扰民。

6、充电时需注意电池温度,否则会起火。

2. 螺旋桨导流管的作用

我国现在已经完成了无轴泵推技术的研制。相比于美潜艇广泛运用的有轴泵推技术,无轴泵推技术还要更先进一点,它直接取掉了螺旋桨里面的那根轴,直接把叶片布置在导流管里面。在没有轴碍事以后,螺旋桨运转起来就更安静了,而且功率也更大了。使用了这种技术的潜艇,航速要比其他潜艇快很多,真的是做到了绝对静默。更快、更静、更节省空间,这就是无轴泵推技术最厉害的三个地方。

3. 导管螺旋桨的优缺点是什么

无轴泵喷是相对于有轴泵喷而言的,英美等国的攻击核潜艇所采用的泵喷推进器,仍是由潜艇的驱动轴来提供动力,使用驱动轴带动泵喷推进器的转子转动,通过与水流的相互作用产生推力,推动潜艇达到要求的航速。这种推进器简单来说,就是在螺旋桨外面加个罩子(环状导管),以屏蔽螺旋桨(转子)旋转产生的噪声,并通过定子和导管改善进流条件,使流场更均匀、流速更快,从而提高推进效率。从本质上讲还是“艇体-轴系-螺旋桨”那一套传统推进方式,属于有轴泵喷。

无轴泵喷则是把驱动轴带动叶轮改成电机驱动,而且电动机不是安装到潜艇的中心轴线,而是布置在环状导管内,不需要中心驱动轴,螺旋桨(转子)也不再是一体式的,而是由多个单独的叶片组成,从中心驱动变成了四周驱动,所以叫无轴泵喷。

4. 导管螺旋桨的优缺点有哪些

潜艇泵喷射推进器不是真正意义上的喷水推进装置,外表像导管螺旋桨,水从导管的首部流入,再由尾部喷出。

它由固定叶片和十几片旋转侧斜叶片组成,而导管螺旋桨没有固定叶片。泵喷射推进的原理和抽水机几乎相同。潜艇泵喷射推进器首次使用无轴推进方式,直接用电驱动。通过动力机组提供的电力驱动电动机获得推进动力,而不是像以往一样用一根长长的轴去带动螺旋桨。螺旋桨是靠旋转推动水流,产生反作用力使潜艇前进。两者最大的不同:一是结构不同,二是泵喷射式推进产生的噪声明显低于螺旋桨。

5. 主螺旋桨的作用

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。

6. 导管螺旋桨与泵喷的区别

船舶推进器,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。

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。螺旋桨分为很多种,应用也十分广泛,如飞机、轮船的推进器等。

7. 导管螺旋桨的优缺点分析

艇尾装有螺旋桨和方向舵,保证潜艇航行和变换航向。

潜艇尾部结构一般分为常规型尾部结构、十字形结构、尖尾结构和X 形尖尾结构几种类型。常规型尾部结构是早期潜艇采用的尾部结构,在尾部左右两舷各布置一个螺旋桨,螺旋桨后面各布置一个升降舵,最后布置一个方向舵。现已很少采用。尖尾结构是20 世纪50 年代后期发展起来的一种潜艇结构。在潜艇尾部装有呈十字形布置的水平稳定翼和垂直稳定翼,左右舷各布置一个水平稳定翼,上下方各有一个垂直稳定翼,每个稳定翼上各有一块舵板,螺旋桨装在尾部的最后端。尖尾结构是与水滴形潜艇相配的,现已广泛采用。

8. 导管螺旋桨的工作原理

主动舵在舵后部设一小导管螺旋桨,由舵叶内的电动机驱动的船舵。由于小螺旋桨的推力,在主机停车或航速较低时转舵,船仍可有较好的转向性能。可用于渡船、拖船等。此外,在停车时,利用舵上的小螺旋桨亦可使船缓行。

9. 涵道螺旋桨优缺点

大功率风扇来说,螺旋桨式风扇(轴流风扇)效率更高,尤其是离心式涵道风扇,所以飞行器和中央空调进风都是采用轴流风扇。但是相对来说,其噪音大,扇叶三维形状复杂,制造精度要求高。同样功率的风扇没有离心风扇的风压高(涵道风扇例外)。离心风扇出风口受阻后风扇负荷反而减小,而轴流风扇却负荷猛增。

10. 导管式螺旋桨

  随着潜艇航速的不断提高,有可能 使螺旋桨重新产生空泡,此外螺旋桨尾流的旋转,使小部分耗散的能量转化为声能,也就是产生了噪声。为此,一种新型的可取代螺旋桨的低噪声推进器——泵喷推进器出现了。泵喷推进器由转子、定子和减速阻尼导管组成。转子、定子产生的噪声被导管遮蔽,转子后的定子又可减少尾流旋转能量的损失。减速型导管能够延迟转子空泡的起始,最终达到降噪的目的。该技术最早甚至能上溯到1880年代 ,当时只是用来做水面舰传在浅水区域航行的时候保护螺旋桨用的,直到1970年代才首先由英国海军实际应用于潜艇。泵喷的优点主要就是安静,而且航速较高时的效率还要高于低速时的。以英国的前卫级和美国 的海狼级为例,它们在20节时仍能保持相当的安静性!但是泵喷亦有结构复杂、重量大,水面航行时操作性能差,倒车时效率低下的缺点。  其实潜艇泵喷也是喷水推进器的一种,都是通过推进水泵喷出的水流来作为推进动力 的。泵喷推进器的结构由导管、转子和定子构成。因为特殊设计的导管和导向定子对进管海水的优化作用,使转子叶轮得以在一个均匀的流场中工作 ,流体脉动力小,运行平稳,震动噪音小,并且利用来流的冲压,使转子在高速范围内具有很好的抗空泡性能,推迟叶片的空泡产生。导管一般分为加速和减速两种,加速导管水流快,推进效率高,但是空泡性能差。减速导管正好相反。泵喷推进器还分为前旋式和后旋式,定子在前的叫前旋,定在后的的是后旋。法国的凯旋 级、美国的海狼级等核潜艇都是前旋式。前旋的尾流控制好,结构轻便,但空泡性能差。后旋则相反。  泵喷推进技术的原理看似简单,真正设计 起来却是很复杂的事,内流道控制及稠度、全流场势流、全流场粘流等等都是需要具体的数学模型来说明的。直到今日世界上真正掌握了该项技术 的国家寥寥。  美军最新的弗吉尼亚级潜艇和海狼级一样,都采用了泵喷

11. 螺旋桨的特点

和大多数人猜想的不一样,螺旋桨其实基本不使用钢铁材料打造,因为这玩意儿不耐腐蚀,而且不易加工切割,因此在二战之前,不管是军用还是民用螺旋桨大多采用的是高强度黄铜(铜锌锡合金)铸造而成。这种材料强度较高,又比钢材更好加工塑型,特别是在海水的高盐环境下有很好的耐腐蚀作用,在造船业曾经得到了长时间的青睐。

(1911年泰坦尼克号黄铜螺旋桨安装)

但是随着船舶特别是军舰的快速发展,吨位越来越大,速度越来越快,黄铜逐渐显露出自己的劣势。首先万吨级海轮要求使用与自己体型相符的米级以上大叶片螺旋桨,而黄铜材质的抗拉强度和耐腐蚀疲劳性较弱,因此必须保持一定的厚度和体积才能满足要求,而这就造成了螺旋桨重量过大,不仅增加了船舶动力负担,而且对传动轴承的磨损也更加剧烈。

(脾斯麦号战列舰)

另一方面,船只速度的加快促使螺旋桨的旋转速度不断提高,附加在叶片上的空泡腐蚀量(旋转过程中气泡快速生成与爆裂造成的腐蚀)也成倍增加,而这就导致黄铜发生了不可逆转的脱锌现象,结构强度进一步降低。随着黄铜螺旋桨经常性的开缝破损断裂,迫切地要求人们找到一种更适用于大型船只的新型螺旋桨材料。

(螺旋桨边缘空泡腐蚀)

这样的尴尬最终被英国海军所打破,在二战中,英国海军为了提高鱼雷艇的速度,给它们加装了飞机发动机,这使得螺旋桨的速度成倍增加,结果在使用黄铜螺旋桨的试验过程中发生了非常严重的空泡腐蚀现象,有时候甚至没到100海里就直接龟裂折断。英国海军在经过多次试验对比后,最终选择了一种新型的镍铝青铜材料制造螺旋桨,并最终获得了成功。

(英国1935年级高速鱼雷艇)

镍铝青铜材料是具有跨时代意义的,它的密度比黄铜小10%,但是耐空泡腐蚀性能是黄铜的3倍,腐蚀疲劳强度是黄铜的2倍,在海水特别是高污染海水中的脱材料现象也比黄铜要小50%以上,难能可贵的是镍铝青铜还继承了黄铜材料易铸造,好切割的优点。经过实际应用统计,使用镍铝青铜材料制成的螺旋桨厚度减少了8%,重量减轻15%,螺旋桨的寿命提高两倍以上,效率提高20%。正因为它如此优良的特性,在二战后迅速普及,成为了大型船舶,特别是大型潜艇和军舰(包括航母)螺旋桨材料的不二选择!

在镍铝青铜材料的基础上,西方各国还通过调整镍铝成分配比以及使用新的急冷铸造法,进一步提高了军舰螺旋桨的耐腐蚀性能和抗拉强度。而为了减少船只噪音,又通过增加螺旋桨叶片和使用大倾斜的外形,取得了不错的静音效果,在泵推技术没有诞生之时,七叶大倾斜螺旋桨是各国核潜艇的标配,航母因为对噪音的要求没有核潜艇高,因此使用的多是维护性和成本更低一些的五叶大倾斜螺旋桨。

(潜艇七叶大倾斜螺旋桨)

而即使有了镍铝青铜材料和急冷加工技术,想要铸造打磨出合格的航母螺旋桨依旧不是那么容易。美军尼米兹和福特级航母上总共有4个五叶螺旋桨(便于转向机动),每一个直径大约6.4米,重量约为30吨。

(尼米兹级航母螺旋桨)

然而这么大的航母螺旋桨却对精度的要求极其严苛,表面要求绝对平整光滑,曲面角度要求丝毫无差,加工铸造难度极大。以几个工人轮班打磨数十天才能完成,现在多采用7轴五联动大型数控机床加工,效率提高了十倍以上,但是这种机器目前全世界能制造的不超过五个!你说难度大不大?

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