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橡皮艇船挂机小轮螺旋桨的浸深分析
来源:www.lyhaidi.com   发布时间:2016-09-04   点击数:18825 
年来橡皮艇的发展较快,全民、集体、个体新造船甚多,非机动橡皮艇改为机动橡皮艇也不少。常出现由于螺旋桨的浸没深度布置太浅,致使有的叶梢露出水面,试航才发现螺旋桨发挥不了推进效率的情况。      

一、橡皮艇船挂机小轮有条件满足螺旋桨的浸没深度; 
小轮有灵活性和适应性的特点,可航行于深水以外的河道内,航行深水内的时候多,航行深水以外的时候少。浅水航道历时短,只有靠岸的时候,其余时间一般是在江河深水区行驶,浅水航行较少。通过江河治理,有橡皮艇航行的江河里,浅水航行总是少数,同时驾驶员根据橡皮艇船挂机的性能,也不会到那些不安全的河道里航行。从损坏螺旋桨来看,航行于深水区内均无触底损桨的情况,航行于深水以外浅水区域、狭窄航段被扫边损桨有5%,其余都未触底损坏桨。
      
橡皮艇船挂机小轮螺旋桨小、拆装简易,若是有足够的浸没深度,可配备大、小直径的两套桨,在枯水季节或航行浅水航道时,使用小直径桨,增加桨的剩余水深,使桨不易打坏;在中洪水季节或航行于深水航道,换用大直径桨,发挥桨的推进效率。    
 
二、橡皮艇船挂机螺旋桨浸没深能增加桨的直径; 
橡皮艇船挂机螺旋桨浸没深,叶梢距尾框底板安装远些,可增加桨的直径,故能装置大直径低转速桨。桨的直径增大,螺距减小,叶切面攻角相应减小,叶背负压力也随着降低,这样,不但避免了叶根处的空泡现象,而且还能避免叶背上的空泡现象。桨的直径增大,盘面积也随着增加,可设计最佳叶形,能够满足最佳厚度比的要求,降低桨引起的振动和有利于推迟空泡。桨的直径增大,叶片数还可减小。从空泡性能来看,叶片数少,有利于避免桨的空泡现象,但是,桨叶少于三片时易引起橡皮艇船体振动。      

三、橡皮艇船挂机螺旋桨浸没深能推迟空泡发生; 
橡皮艇船挂机前进时,首柱稍后水域压力降低到汽化压力以下时,溶解于水中的空气将迅速地自水中分离而形成气泡。如果压力继续降低到该温度水饱和蒸气压力或气压力以下时,水就开始气化沸腾而产生大量汽泡,这些气泡和汽泡就形成空穴群,混杂在水面以下和水面上。堆积在水面的空穴群逐渐缩小而溃散,而水面上的空穴群还没有来得及溃散就到了橡皮艇船尾桨的附近,如桨叶梢离水面太近,此时桨就要受到空穴群的影响而降低推进效率。   

从橡皮艇船挂机螺旋桨的空泡现象来看,桨浸没深,水静压强值则高,水静压强p为:  
    p=p0+ρgh 
    (1)
式中:p0--一个大气压强,Pa;
p--水静压强,N/m2;
ρ--水的密度,kg/m3;
g--重力加速度,m/s2;
h--桨毂中心线距水面高度,m。
  
由(1)式看出,当P0值与ρg值一定时,h值增大,P值也相应增大。  


水静压强P值提高,空泡数增大。根据空泡数Б0的计算式:      

  Б0=P-P0 1 2PV2
      (2)
式中:Б0--空泡数;   
p--水静压强,N/m2;  
p0--一个大气压强,Pa;   
ρ--水的密度,kg/m3;     
 V--水流速度,m/s。    
由(2)式看出,当p0值与ρV2值一定的情况下,p值增大,Б0值也增大。而Б0值越大,桨发生空泡的可能性越小,这时水静压强p值就越接近该温度下的大气压强p0值,所以桨浸没深,空泡数就大,对推迟空泡发生就越有利,从而可提高桨的推进效率。

四、橡皮艇船挂机螺旋桨浸没深可避免兴波影响;
橡皮艇在水中运动或其他因素使水表面压力产生变化兴起的波浪,称为兴波。兴波在水面自由波动隆起点为峰,凹下点为谷。在实际中测得小轮在满负荷航行时的波谷点距水面高。由于压力的传递,兴波波动的幅度从水面至水下逐渐减弱以致消失。橡皮艇船挂机螺旋桨浸没太浅,叶梢离水面就近,橡皮艇在风浪或其他波浪中航行时会发生纵摇或横摇,使叶梢离水面更近,易露出水面。降低桨的推进性能;同时,桨工作时叶背的吸力使水面下陷而吸入空气,提早出现空泡现象。   

五、橡皮艇船挂机螺旋桨浸没深可减小船体振动;
橡皮艇船挂机螺旋桨有足够的浸没深度,当桨工作时,叶背的吸力使水面下陷,叶梢不会露出水面吸入空气。根据(1)、(2)式说明:桨浸没越深,空泡数Б0值越大,从而推迟了空泡发生,各桨叶的水动力也较平衡,使叶频激振力减小,尾轴频激振力也随着降低,尾轴传动装置传递给船体的振动也随着减小。由于桨毂中心离尾框底板远,桨频激振力传递给橡皮艇相应减小。小轮螺旋桨叶梢与尾框底板间隙。   
六、总结与建议;
橡皮艇船挂机小轮螺旋桨浸没太浅,不但影响推进效率和推进性能,而且还会引起橡皮艇振动。桨有足够的浸没深度,对提高桨的推进效率与推进性能有利,从而能提高橡皮艇航速。由此可见,对桨的浸没深度布置不可忽视。根据上述问题的探讨可知:橡皮艇船挂机小轮螺旋桨除了应布置于船尾高伴流和低推力减额区域外,必须满足桨的浸没深度。叶梢距水面不小于桨直径的0.25倍或叶梢与船尾框底板间隙加波谷点距水面高度。      

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