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--四叶°侧斜螺旋桨系列图谱

时间:2023-11-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:20世纪70年代起五叶大侧斜螺旋桨开始广泛用于有减振、抗蚀要求的船舶推进,先前常用的四叶螺旋桨似乎限于低速民船推进。因此,国际上有船东专门指定要采用θsk=25°侧斜角的螺旋桨的招标书,希望取得营运和性能方面的好处。基于用四叶桨满足中速船螺旋桨的减振、抗蚀要求之目的,开发本系列“H—4—60”螺旋桨,其侧斜角θsk≈25°,叶梢、叶根部卸载的变螺距,并有为减小叶梢部空泡及激振力而采用的专设非线性纵倾。

20世纪70年代起五叶大侧斜螺旋桨开始广泛用于有减振、抗蚀要求的船舶推进,先前常用的四叶螺旋桨似乎限于低速民船推进。实际上桨叶数的选择与发动机机构(例如缸数、冲程数)及船尾形状(伴流场),以及推进系统中其他相关部件的自振频率有关,没有肯定的排除四叶桨的物理原因。同样,采用侧斜桨叶减小桨激振动的预期也与桨叶数无关。自从美国船检(ABS)将侧斜角θsk≤25°的螺旋桨归入“常规”桨,按规范条例进行强度校核之后,已经有多个船检将θsk=25°作为常规桨的侧斜限界角。因此,国际上有船东专门指定要采用θsk=25°侧斜角的螺旋桨的招标书,希望取得营运和性能方面的好处。

基于用四叶桨满足中速船螺旋桨的减振、抗蚀要求之目的,开发本系列“H—4—60”螺旋桨,其侧斜角θsk≈25°,叶梢、叶根部卸载的变螺距,并有为减小叶梢部空泡及激振力而采用的专设非线性纵倾。系列中有的方案已用于设计航速VS≈18kn的船舶推进,在多种航态下,均取得了满意的减振、降噪、抗蚀效果。对于航速VS=17~25kn的船舶,螺旋桨运行载荷系数CT值在0.6<CT<1.0的情况,本系列是具有竞争力的。

本系列桨的几何参数见表1。据设计任务书提出的船机桨匹配要求,由图1找到满足匹配要求的KT、KQ~JP组合及其对应的螺距比P/D=(P/D)0.7。图1中所示P/D值为相对半径=0.7处的数值,按该(P/D)可到图2上查出各相对半径r处的当地螺距比值。在图1的KT~JP图中,标明了出现面空泡的“警戒线”(以点划线表示的KT~JP),当运行KTJP值在该线以下的螺旋桨,有出现面空泡及空泡剥蚀的危险。

表1 H-4-60螺旋桨系列几何参数 叶数Z=4 盘面比EAR=[0.58,0.60]

关于表1中的桨叶宽度分布C/D,增加了=0.99处的数值,及相应侧斜角θsk及纵向位置TAD/D。在保持=0.4剖面叶宽不变的条件下,根据实桨实有桨毂尺度及桨叶外形光顺的原则,调节≤0.3以内的叶宽,保持≤0.3处拱度f/C=0为对称翼型,桨叶<0.3处由图2所得数据外拓,所引起的桨的性能数据KT、KQ、ηP变化,在试验及读图、取值误差范围之内,对实船快速性预报,无实质性的影响(指满足设计任务书方面)。

整个系列桨的侧斜角θsk如表1所示,指的是剖面翼型基准线中点的位置,计及桨叶厚度,实际工程验收时,与由桨叶实际压力面曲线中点所测得的θsk有差异,随着压力面的凸凹,测得的θsk值略有增减(<|0.5°|),设定总侧斜θsk≈24.5°,可以避免船检时出现歧义。

为控制叶梢部径向绕流,设定了桨叶各半径处的轴向位置,即剖面中点距桨盘面的距离TAD/D。从而各剖面中点的径向()、周向(θsk)及桨轴向位置(TAD/D)完全确定。通过≤0.3剖面中点到桨轴的垂线可作为调距桨的桨叶转轴线。实践表明,所述设置可确保桨叶调距时不发生互碰。含该轴(垂)线的垂直桨轴的平面,即桨平面。具体如何确定各半径处剖面母线在桨叶参考线(面)的预置纵倾(Rake),与前述各系列桨相同。

桨叶各剖面的拱度值按表1f/C计算,只要f/C保持不变,桨叶厚度的变化不会有超出图1精度的误差。桨叶剖面的拱度分布按NACA a=0.8 mod.确定;桨叶厚度分布按NACA 66 mod.by Rus. (ИК-72)确定。图1数据是在桨模直径D=240mm以~1500r/min转数试验取得的。

图1(a)H-4-60系列桨推力系数KT、空泡斗

适用范围CT=[0.6,1.0] 航速VS=17~25kn

(试验模型直径D=240mm,转数~1500r/min)

图1(b)H-4-60系列桨扭矩系数KQ及推进效率ηP

图2 H-4-60 四叶θsk=25°侧斜螺旋桨螺距分布

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