螺旋桨的几何特征

第一章绪论

第二章螺旋桨的几何特征一、主要内容1、本课题的主要研究内容；2、有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进系数的概念；3、螺旋桨的外形和名称及几何特征的有关专业术语。二、重点内容1、有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进系数的概念；2、桨叶数、桨的直径、螺距比和盘面比等概念。三、教学方法多媒体授课、结合螺旋桨模型组织教学四、思考题

1、什么是有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进系数？2、表征螺旋桨几何特征的主要参数有哪些？三、下讲主要内容理想推进器理论。第一章绪论

一、本课题的研究对象和内容1、船舶快速性船舶在给定主机马力（功率）情况下，在一定装载时于水中航行的快慢问题。2、推进器将能源（发动机）发出的功率转换为推船前进的功率的专门装置或机构。常见的推进器为螺旋桨。3、主要内容1）推进器在水中运动时产生推力的基本原理及其性能好坏；2）螺旋桨的图谱设计方法。

二、马力及效率

1、有效马力PE

1）公制有效马力（本教材常用）2）英制有效马力

式中，Te为有效推力（kgf），R为阻力（kgf），v为船速（m/s）思考：在船舶专业中常用的速度单位还有哪些？2、主机马力和传送效率推进船舶所需要的功率由主机供给，主机发出的马力称为主机马力，以PS表示。主机马力经减速装置、推力轴承及主轴等传送至推进器，在主轴尾端与推进器联接处所量得的马力称为推进器的收到马力，以PD表示。传送效率ηs＝PD/PS，它反映了推力轴承、轴承地、尾轴填料函及减速装置等的摩擦损耗。2、推进效率和推进系数推进效率ηD＝PE/PD，它反映了推进器在操作时有一定的能量损耗，及船身与推进器间的相互影响的能量损耗。推进效率也称为似是推进系数或准推进系数QPC。

推进系数PC＝PE/PS，它反映了用某种机器及推进器以推进船舶的全面性能。推进系数越高，船舶的推进性能越好。

第二章螺旋桨的几何特征一、螺旋桨的外形和名称螺旋桨俗称车叶，通常装于船的尾部，根据船尾桨数目（ZP）的多少，船分别称为单桨船、双桨船等。螺旋桨通常由桨叶和桨毂构成。螺旋桨与尾轴联接部分为桨毂，它一般为锥形体。为减小水阻力，在桨毂后端加一整流罩（毂帽），与桨毂形成一光顺流线体。

桨叶固定在桨毂上，螺旋桨一般有2－6片桨叶，桨叶数（Z）越多，桨的振动越小。

当船舶前进时，桨叶推水的那一面（即由船尾向前看时所见到的一面）称为叶面；相反的另一面称为叶背。与桨毂连接的桨叶下端称为叶根，此处的桨叶剖面最厚；桨叶的最外端称为叶梢，此处的桨叶剖面最薄。螺旋桨正车旋转时，桨叶先与水接触的一边称导边，另一边称随边。

螺旋桨旋转时，叶梢的圆形轨迹称梢圆。梢圆的直径为螺旋桨的直径D，叶梢至桨毂中线的距离称螺旋桨半径R。梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积A0。

螺旋桨正车旋转时，由船尾向前观察，若转向为顺时针时称右旋，反之为左旋。双桨船正车旋转时，两螺旋桨的上部向船的中线方向旋转时称内旋，反之为外旋。二、螺旋面和螺旋线

螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分。

设线段ab与轴线oo1成固定角度，并使ab以等角速度绕轴oo1旋转的同时以等线速度沿oo1向上移动，则ab线在空间所描绘的曲面为等螺距螺旋面。线段ab称为母线，母线绕行一周在轴向前进的距离称为螺距（P）。a：母线为直线且垂直于轴线，正螺旋面；b：母线为直线但不垂直于轴线，斜螺旋面；c、d：母线为曲线，扭曲螺旋面。

母线上任一固定点的运动轨迹为一螺旋线，任一共轴圆柱面与螺旋面相交的交线也为螺旋线。

节线、螺距三角形、螺距角如下图所示。三、螺旋桨的几何特征一）螺旋桨的面螺距

螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分。若将螺旋线段B0C0引长绕轴线一周，则其两端之轴向距离等于此螺旋线的螺距P。若螺旋桨的叶面为等螺距螺旋面之一部分，则P即称为螺旋桨的面螺距。面螺距P与直径D之比P/D称为螺距比。将圆柱面展成平面后即得螺距三角形。半径r处的螺距角θ，半径r处的螺距角θ的大小，表示桨叶叶面在该处的倾斜程度。等螺距螺旋桨的螺距三角形见右上图所示。变螺距螺旋桨（各半径处的面螺距不等的螺旋桨）的螺距三角形见右下图所示。对此类螺旋桨常取0.7R或0.75R（R为螺旋桨半径）处面螺旋距代表螺旋桨的螺距，为注明其计量方法，在简写时可记作P0.7R或P0.75R。二）桨叶切面与螺旋桨共轴的圆柱面与桨叶相截所得的截面称为桨叶切面，简称叶切面或叶剖面。展为平面后则得叶切面形状，通常有如下几种：圆背式切面（弓形切面）、机翼形切面、梭形切面和月牙形切面。其中弓形和机翼形较为常见。切面的弦长一般有内弦和外弦之分。连接切面导边与随边的直线AB称为内弦，图中线段BC称为外弦。对于系列图谱螺旋桨来说，通常称外弦为弦线，而对于理论设计的螺旋桨来说，则常以内弦为弦线。弦长的定义应与弦长相对应。切面的厚度以垂直于所取弦线方向与切面上、下面交点间的距离来表示。其最大厚度t称为叶厚，t与切面弦长b之比称为切面的相对厚度或叶厚比δ=t/b。切面的中线或平均线称为拱线或中线，拱线到内弦线的最大垂直距离称为切面的拱度，以fM表示。fM与弦长b之比称切面的拱度比f=fM／b。三）桨叶的外形轮廓和叶面积桨叶的外形轮廓可以用螺旋桨的正视图和侧视图来表示。从船后向船首所看到的为螺旋桨的正视图，从船侧看过去过去所看到的为侧视图。桨叶中间的一根母线作为作图的参考线，称为桨叶参考线或叶面参考线或辐射参考线，即图中的直线OU。若叶面是正螺旋面，则在侧视图上参考线与轴线垂直；若为斜螺旋面，则参考线与轴线成夹角ε（纵斜角）。参考线OU在轴线上的投影长度称为zR（纵斜）。

纵斜螺旋桨一般都是向后倾斜的，其目的在于增大桨叶与尾框架或船体间的间隙，以减少螺旋次诱导的船体振动，但纵斜不宜过大，否则螺旋桨在操作时因离心力而增加叶根处的弯曲应力，对桨叶的强度不利。

侧投影图上应作出最大厚度线，最大厚度线与参考线OU间的轴向距离t表示该半径处叶切面的最大厚度。它仅表示不同半径处切面最大厚度沿径向的分布情况，并不表示最大厚度沿切面弦向的位置。与桨毂相连处的切面最大厚度称叶根厚度（除去两边填角料）。辐射参考线与最大厚度线的延长线在轴线上的交点的距离t0称为假想厚度，它与直径D的比值t0／D称为叶厚分数。桨毂直径（简称毂径）是指辐射参考线与桨毂表面相交处（略去叶根处的填角料）至轴线距离的两倍，并以d来表示，毂径d与螺旋桨直径D的比值d／D称为毂径比。

桨叶在垂直于桨轴平面上的投影称为正投影，其外形轮廓称为投射轮廓。螺旋桨所有桨叶投影轮廓包含面积的总和称为螺旋桨投射面积，以AP表示。

投射面（积）比＝AP/A0

投影轮廓对称于参考线的称为对称叶形，若其外形与参考线不对称，则为不对称叶形。不对称桨叶的叶梢与参考线的距离XS,称为侧斜，相应之角度θS为侧斜角。桨叶的侧斜方向一般与螺旋桨的转向相反，合理地选择桨叶的侧斜可明显减缓螺旋桨诱导的船体振动。

将各半径处共轴圆柱面与桨叶相截的各切面展成平面后，以其弦长置于相应半径的水平线上，并光顺连接端点所得的轮廓称为伸张轮廓。螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积的总和称为伸张面积，以AE表示。

伸张面（积）比＝AE/A0

将桨叶叶面近似展放在平面上所得的轮廓称为展开轮廓。各桨叶展开轮廓所包含面积总和称为展开面积，以AD表示。

展开面（积）比＝AD/A0。螺旋桨桨叶的展开面积和伸张面积极为接近，故均可称为叶面积，而伸张面积比和展开面积比均可称为叶面比或盘面比。盘面比的大小实质上表示桨叶的宽窄程度，在相同的叶数下，盘面比愈大，桨叶愈宽。思考和总结

对于某特定的型式的螺旋桨，一般以哪些主要几何要素来表征？

答：叶数、直径、螺距比和盘面比。第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi

：按示功图计