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船的螺旋槳是什麽結構?

螺旋槳

古代的輪子,也就是歐洲所謂的“槳輪”,與蒸汽機配合,在壹個輪轂上傾斜安裝壹排原槳輪的直葉片。螺旋槳的原型已經形成;

2.在古代,風車可以通過隨風旋轉來輸出扭矩。相反,在水中,如果通過輸入扭矩使風車旋轉,水中的風車可能推動船只移動。

3.當時使用了幾個世紀的阿基米德螺旋泵,可以水平或垂直方向提水,螺旋結構可以汲水的事實,是作為推進器的重要啟示。

偉大的英國科學家胡克在1683年成功地采用了風速計的原理來測量水的流量。同時,他提出了壹種新的螺旋槳——虎克螺旋槳(圖1)來推進船舶,為船舶螺旋槳做出了巨大貢獻。

1752年,瑞士物理學家伯努利首次報道螺旋槳優於在它之前存在的各種螺旋槳。他設計了壹個雙導螺桿螺旋槳,安裝在船尾舵的前面。1764年,瑞士數學家歐拉研究了其他可以代替船帆的螺旋槳,比如槳輪(槳輪)。噴水,包括螺旋槳。

潛水器和潛艇在水下運動,傳統的槳和帆無法使用,笨重的槳輪也難以適應。所以第壹個手動推進器不是用在船上,而是作為潛水器的推進工具。

蒸汽機的出現為船舶螺旋槳提供了新的良好動力,順應了蒸汽機的發展,成為船舶推進的最新課題。

第壹個實驗螺旋槳是由美國人斯蒂芬駕駛的。他在1804建造了壹艘7.6米長的船,由蒸汽機直接驅動。他在哈德遜河進行了第壹次實驗性航行。實驗中發現發動機不工作了,於是他換成了瓦特蒸汽機。實驗速度為4節,最高速度達到8節。

斯蒂芬螺旋槳有四個風車葉片(圖2),這是偽造的。與普通風車相比,它增加了葉片的徑向寬度。為了在實驗中選擇更好的槳距和轉速匹配,將葉片做成可調槳距的結構。在哈德遜河為期兩周的實驗航行中,螺旋槳改變了幾個螺距值,但實驗結果並不理想,其性能遠不及槳輪。這個實驗讓他明白,在蒸汽機低速的情況下,開式輪的優越性得到了充分的發揮,其推進效率高於螺旋槳,這是必然的結論。

阿基米德螺線的引入最早見於1803,英國阿基米德推進器於1829獲得專利。在此基礎上,1840- 1841建造了部分民用螺旋槳。1843年,英國海軍在“雷特勒”號上首次用螺旋槳代替了槳輪。後來,史密斯設計了20艘螺旋槳船,並參加了對俄戰爭。史密斯成了壹個著名的人物。

1843年,美國海軍建造了第壹艘螺旋槳船“普林·西頓”號,由埃裏森船長設計。在埃裏森的積極推動下,美國繼續建造41民用螺旋槳船,最大排水量2000噸。

雖然英國、美國等國家已經取得了壹定的成功,但是螺旋槳用於船舶推進時仍然存在很多問題,比如木質船體船舶上的可怕振動、吃水線以下的螺旋槳軸軸承磨損、螺旋槳軸密封、推力軸承等。

隨著技術的進步,螺旋槳的上述缺點被壹壹克服,蒸汽機的速度也提高了,越來越多的螺旋槳取代了船上的槳輪。到1858,“大東方”號裝備了當時世界上最大的螺旋槳,直徑7.3米,重36噸,轉速50轉/分。那時候螺旋槳標準已經不權威了。由於螺旋槳的推進效率與明輪接近,且具有許多明輪無法抗衡的優點,明輪在海船上逐漸消失。

在科技發展中,很多機械裝置的性能在人們還不清楚的時候就已經得到了廣泛的應用。然而,在人們完全了解其物理規律和完成理論分析之前,這些器件很難達到其最佳性能。螺旋槳也不例外,直到1860,雖然已經成為海船中的佼佼者,但其成就都是基於多年的經驗積累。螺旋槳的進步,僅僅依靠專家的直觀推理,已經不能滿足船舶技術發展的需要,需要科學家對其水動力特性做出完整的解釋,推動了螺旋槳理論的發展。

在船舶技術的發展中,螺旋槳的理論研究比其他任何專業領域都做得多,從經驗方法到數字設計,再到利用計算機技術優化螺旋槳的設計。壹個好的螺旋槳的設計很重要,模型試驗也起著主要作用。

現代螺旋槳的發展貢獻不大,因為中國從19世紀中葉開始成為半殖民地。解放後,我國造船工業取得了新的發展,在螺旋槳技術上做了大量的設計和研究工作,為各種船舶裝備了大量自行設計制造的螺旋槳。最值得驕傲的是“離葉槳”的出現,這是我國螺旋槳技術發展的壹大創造。那是上世紀60年代,廣州文沖船廠有個叫周婷的師傅。他根據自己幾十年制作螺旋槳的經驗,把螺旋槳的葉片輪廓做成《三國演義》中關公82斤大刀會的樣式,他形象地稱之為“關刀槳”(圖4)。

“閉葉槳”已經在壹些船上嘗試航行,提高了船速,更奇怪的是,螺旋的震動也大大減弱了。在當時的長江2000馬力拖船和中國登陸艇上使用,取得了良好的效果。這壹成就吸引了許多造船界人士。1973在上海首先做了“閉葉”的敞水試驗研究,也提供了設計圖。有趣的是,當今世界著名造船國家研制的“大側斜”螺旋槳,如(圖5)最新的船用大側斜螺旋槳,直徑6.3米,軸功率35660千瓦,船速32.8節;圖6是客輪上新采用的大側斜螺旋槳。螺旋槳直徑5.1m,軸功率15640幹瓦,船速23.2節。圖7顯示了最新化學品船上使用的大型斜螺旋槳。螺旋槳直徑6.2m,軸功率10400kW,船速16.7節。它們與“收葉槳”非常相似,其重要特點是振動小、噪音低,這也是“收葉槳”的特點。

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