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舰艇推进器

来源:海军百科 时间:2017-06-13 01:56:04

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舰艇推进器

舰艇上推动舰艇运动的装置。现代舰艇由主机通过传动装置、轴系带动推进器,利用反作用工作原理,靠与周围介质相互作用或通过喷射工质产生推力。包括明轮推进器、螺旋桨、直叶推进器和喷水推进器等(见图)。

(b)螺旋桨

(c)直叶推进器

(d)喷水推进器

舰艇推进器示意图

明轮推进器 在18世纪蒸汽机开始装船后使用最早的一种推进器。外形像车轮,其轴水平地沿船宽方向安装在水线之上,轮的周缘装有若干蹼板局部浸于水中。主机带动明轮旋转时蹼板依次拨水向后,利用水的反作用力推船前进。其结构笨重、效率低,不适于在波浪中使用,现代舰艇上已经淘汰。

螺旋桨 俗称车或车叶。由桨毂和若干固定于桨毂上的桨叶构成。桨叶的叶面是螺旋面。全垫升气垫船和地效翼艇的螺旋桨为空气螺旋桨,与飞机上用的螺旋桨基本相同。其他舰艇所用的螺旋桨一般安装在船尾水线之下,固定在尾轴上,由主机通过推力轴、中间轴带动尾轴旋转,桨叶向后拨水推动舰艇前进。螺旋桨自19世纪初作为推进器在船上应用之后,经逐步改进完善,是现代舰艇普遍采用的推进器。一般舰艇安装有两个以上螺旋桨,每桨有3~5个桨叶,多者7~9个桨叶。通常采用高强度铜合金制成,也有用不锈钢或特殊的高阻尼低噪声材料的。现代舰艇多采用大盘面比的螺旋桨、桨叶适度倾斜、径向不等螺距、增加桨叶数量和在叶背导边设置气孔,螺旋桨工作时由孔中喷出气体覆盖整个或部分叶背等技术以减少其在船尾不均匀伴流场中工作可能产生的空泡、空泡剥蚀、空泡噪声和激振力。水下用的螺旋桨有固定螺距螺旋桨、可调螺距螺旋桨、导管螺旋桨、串列螺旋桨等。固定螺距螺旋桨,其桨叶与桨毂多铸造成一个整体,螺距固定不可调,这种螺旋桨结构简单、经济安全、效率高,但在常用的较低航速则效率稍低,必须主机倒转(或加装齿轮箱)方可实现倒航,多为一般舰艇所采用。可调螺距螺旋桨,是利用桨毂内的调距机构使桨叶可围绕垂直于桨轴的轴线转动,达到改变螺距以期在不同航速、不同工况都能充分发挥主机功率,提高推进效率,并且在主机正转的条件下实现舰艇倒航。按其调距机构特点,又可分为双工况式和全工况式。广泛应用于燃气轮机为主机的舰艇和扫雷舰艇上。这种螺旋桨构造较复杂、造价高、维修难度也较大。导管螺旋桨,由螺旋桨和罩在叶尖外面的同轴导管构成。导管为一机翼形剖面的环状管,当螺旋桨工作时,管内流速高、压力低,导管内外的压力差在管壁上形成附加推力,可节省能耗7%~8%。导管和叶尖之间的缝隙很小,可降低绕流损失并限制尾流收缩,使能量损失减少。导管螺旋桨还可减轻舰艇纵摇和船体尾部振动。分为固定导管螺旋桨和可转动导管螺旋桨。固定导管螺旋桨,有利于增加推力,但使舰艇的回转半径增大,操纵性变差;转动导管螺旋桨,可绕竖轴转动一定的角度,兼起舵的作用,可大大提高舰艇的操纵性,主要用于拖船。串列螺旋桨,指在同一尾轴上装有前后相邻的两只或更多的螺旋桨,各桨转速和旋转方向均相同。当螺旋桨直径受船尾形状的限制或载荷过重时多采用串列螺旋桨,但桨轴伸出船外较长,螺旋桨重量较大,在舰艇上应用较少。

直叶推进器 又称平旋推进器。在可旋转的圆盘下沿圆周装有数个能自转的垂直叶片。圆盘平置于尾部船底,由主机通过传动装置驱动。当圆盘绕竖轴转动时,叶片除随圆盘转动外还绕自身垂直轴转动,以圆盘旋转一周的时间为周期。通过控制叶片与水流相遇的角度能产生任何方向的推力。舰艇使用直叶推进器,水下噪声较低、无需舵装置,具有良好的操纵性,但其结构复杂、效率低、造价高,仅在少数扫雷舰艇、港口作业船上被采用。

喷水推进器 由装在船体内的水泵从船底吸水经喷管向船后喷射水流,因水的反作用力而产生推力,推动舰艇前进。由进水口、吸入管、喷水泵、喷水口等构成。通过控制喷水口水流方向可改善操纵性,噪声和振动较小,在内河浅水船舶和高速水翼艇上得到日益广泛的应用。20世纪80年代起开始研究电磁喷水推进器,90年代初日本建成超导电磁喷水推进试验艇。

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