船用螺旋桨的几何特征

船用螺旋桨的几何特征螺旋桨的面螺距螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分，故任何与螺旋桨共轴的圆柱面与叶面的交线为螺旋线的一段，BOCO段。若将螺旋线 段B0C0引长环绕轴线一周，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。设上述圆柱面的半径为r则展开后螺距三角形的底边长为2n r,节线与底线之间的夹角e为半径r处的螺距角，并可据 下式来确定：tg0 =P/2n r螺旋桨某半径r处螺距角6的大小，表示桨叶叶面在该处的倾斜程度。不同半径处的螺距角是不等的，r愈小则螺距角e愈 大。若螺旋桨叶面各半径处的面螺距不等，则称为变螺距螺旋桨。对此类螺旋桨常取半径为0.7R或0.75R（R为螺旋桨梢半径） 处的面螺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。桨叶切面与螺旋桨共轴的圆柱面和桨叶相截所得的截面称为桨叶的切面，简称叶切面或叶剖面。将圆柱面展为平面后则得叶切面形 状，其形状与机翼切面相仿。所以表征机翼切面几何特性的方法，可以用于桨叶切面。桨叶切面的形状通常为圆背式切面（弓形切面）或机翼形切面，特殊的也有梭形切面和月牙形切面。一般说来，机翼形切面 的叶型效率较高，但空泡性能较差，弓形切面则相反。普通之弓形切面展开后叶面为一直线，叶背为一曲线，中部最厚两端颇 尖。机翼形切面在展开后无一定形状，叶面大致为一直线或曲线，叶背为曲线，导边钝而随边较尖，其最大厚度则近于导边， 约在离导边25%40%弦长处。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称内弦，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（鼻尾线）为弦线，弦长及螺距也根据所取弦线来定义。弦长b 为系列螺旋桨之表示方法。切面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0 =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。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，从船侧看过去所看到 的为侧视图。为了正确表达正视图和侧视图之间的关系，取叶面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。若 螺旋桨叶面是正螺旋面，则在侧视图上参考线OU与轴线垂直。若为斜螺旋面，则参考线与轴线的垂线成某一夹角：，称为纵斜 角。参考线线段OU在轴线上的投影长度称为纵斜，用zR表示。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，以减小螺旋桨诱导的船体振动，但纵斜不宜过大（一般£ <15° ），否则螺旋桨在操作时因离心力而增加叶 根处的弯曲应力，对桨叶强度不利。桨叶在垂直于桨轴的平面上的投影称为正投影，其外形轮廓称为投射轮廓。螺旋桨所有桨叶投射轮廓包含面积之总和称为 螺旋桨投射面积，以AP表示。投射面积AP与盘面积A0之比称为投射面比，即投射面bL=AP/A0o投射轮廓对称于参考线的称为对称叶形。若其外形与参考线不相对称，则为不对称叶形。不对称桨叶的叶梢与参考线间的 距离xs称为侧斜，相应之角度6 s为侧斜角。桨叶的侧斜方向一般与螺旋桨的转向相反，合理选择桨叶的侧斜可明显减缓螺旋 桨诱导的船体振动。桨叶在平行于包含轴线和辐射参考线的平面上的投影称为侧投影。图上除画出桨叶外形轮廓及参考线OU的位置外，还需作 出最大厚度线。最大厚度线与参考线OU之间的轴向距离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交点的距离t0与直径D之比值tO/D称为叶厚分数。工艺上往往将叶梢处的桨叶厚度做 薄呈圆弧状，为了求得叶梢厚度，需将桨叶最大厚度线延长至梢径。螺旋桨桨毂的形状一般为圆锥体，在侧投影上可以看到其各处的直径并不相等。通常所说的桨毂直径（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。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，并光顺联接端点所得之轮廓 称为伸张轮廓。螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积之总和称为伸张面积，以AE表示。伸张面积AE与盘面积A0之比称为伸张面 比，即伸张面比=AE/A0o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之总和称为展开面积，以AD表示。展 开面积AD与盘面积A0之比称为展开面比，即展开面比=AD/AO。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，而伸张面比和展开面比均可称为盘面比或叶面比。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。此外，还可用桨叶的平均宽度)m来表示桨叶 的宽窄程度，其值按下式求取：bm=AE/Z (R-d/2)。式中，AE为螺旋桨伸张面积；d为毂径；Z为叶数。或用平均宽度比mb来表示，即mb=bm/D=(nAE/A0)/2Z(l-d/D)。