这个话题很大啊,大概介绍一点设计原理
螺旋桨设计时主要考虑的参数有:
1. 形式,主要就是叶片的形状
2. 叶数,螺旋桨叶片的个数
3. 盘面比,螺旋桨叶面总面积和总投影面积的比值,表征叶面的倾角。
4. 螺距比,就是螺旋桨旋转一周前进的距离和桨半径的比值。
5. 螺旋桨效率,螺旋桨做功在三个方面,推进船舶的有效做功,向后推动水流的做功,和旋转方向推进水流的做功,效率就是推进船舶的有效做功和总功率的比值。
6. 半径,题主的问题所在
7. 对应的主机输出功率
8. 其他
综合考虑这些参数并拿出最优的排列组合就是螺旋桨的设计过程。
船舶是一门工程行业,很多时候设计运用的都是经验公式(从之前的实验或者实船上测出来的公式),在常规之外的设计就是通过实验的方法确定形式。螺旋桨设计也不例外。
螺旋桨的设计目前分为两种方法,
一种是图谱设计,根据螺旋桨模型的敞水实验结果绘制出的图谱,选出需要的相应螺旋桨。
另一种是环流理论设计。根据环流理论及各个叶切面的实验或理论数据进行计算,得出各个半径下的最适宜螺距和叶切面形状。最终得出螺旋桨。
主流还是图谱设计,可靠性高且简单,缺点就是种类受限。
就图谱设计举个例子,AU5-50型,5叶桨。(这图很复杂,不用仔细看,内容其实不难,见下面解释)
上图中曲线上的0.4,0.6,0.8,1.0就是该螺距比下的螺旋桨特性曲线。右侧就是螺旋桨效率,左侧是推进力和力矩的因数。
(上面这些都可以不看,核心是根据上图可以绘制出下图,哈哈)
横轴Bp是功率因数,你可以就单纯理解为功率。纵轴P/D是螺距比
图里一层层U型的曲线就是螺旋桨效率曲线,越内层曲线代表的效率越高。
一排排斜线就是螺旋桨的半径系数。你可以这认为就是半径。越靠右侧的线代表半径越大。
图里唯一 一条从左上到右下的斜曲线代表的就是最佳效率。就是不同功率下,选多大的桨最有效率。
从这条曲线我们就可以看出,
功率越大,所需要的桨半径就会越大。但并不是越大越好。
最后再强调下,这个图谱是实验做出来的,计算是比较难算出来的。补一点螺旋桨叶面设计的内容。螺旋桨的叶子不是从上到下一样的,在不同半径下,螺旋桨的切面都是不一样的。可以看下图,越靠根部,叶面弧度越大,越靠叶边弧度越小。这个和螺旋桨叶片本身的强度以及不同半径的水动力性能有关。半径越大,这个变化也越大,也会越难造。参考文献:《船舶原理》盛振邦,刘应中主编