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螺旋桨叶历史发展
来源: | 作者:zjzhongxingcy | 发布时间: 1394天前 | 1420 次浏览 | 分享到:

  船舶的螺旋桨叶指可在水中旋转的桨叶,将发动机转动功率转化为推进力的部分装置,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船用推进器。

  螺旋桨叶的拉力随转速的变化过程如下: 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。螺旋桨叶的设计研究,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叶最佳化的设什。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。

  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,也包括了螺旋桨叶。

  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。
螺旋桨

  第一个实验动力驱动螺旋桨叶的是美国人斯蒂芬,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,螺旋桨叶改变了几个螺距值,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 [2] ,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,在水线下的螺旋桨叶轴轴承磨损,桨轴密封,推力轴承等。

  随着技术的进步,螺旋桨叶的上述缺陷,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叶,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。螺旋桨叶的进步,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。

  螺旋桨叶的理论研究,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叶最佳化的设什。一个好的螺旋桨叶其设计是非常重要的,模型试验也起着主要的作用。