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1、第12卷第2期船舶力学Vol.12No.22008年4月JournalofShipMechanicsApr.2008文章编号:1007-7294(2008)02-0231-06大侧斜对转螺旋桨在鱼雷上的应用研究陈彦勇1,高咏涛2,夏雨2(1浙江大学材化学院,杭州310027;2昆明精密机械研究所,昆明650118)摘要:文章从鱼雷螺旋桨设计过程中的噪声性能分析和强度分析两个方面研究了大侧斜对转螺旋桨应用于鱼雷的设计方法,并通过一个具体的鱼雷大侧斜螺旋桨设计实例和试验验证来说明此设计方法在鱼雷大侧斜螺旋桨设计中的应用前景及设计过程中的改进措施。研究结果表明,采
2、用大侧斜桨叶可以得到良好的推进性能和更好的空泡噪声性能,而且振动小。同时也指出了大侧斜螺旋桨所存在的不足。文章对鱼雷用螺旋桨的设计和实际应用具有参考价值。关键词:鱼雷;大侧斜对转螺旋桨;噪声性能预报;强度分析中图分类号:U661.33+6TJ630.1文献标识码:AApplicationofhigh-skewedcontrarotatingpropellerforthetorpedoes122CHENYan-yong,GAOYong-tao,XIAYu(1CollegeofMaterialsScienceandChemicalEngineering,Zhej
3、iangUniversity,Hangzhou310027,China;2KunmingPrecisionMachineryResearchInstitute,Kunming650118,China)Abstract:Thedesignmethodsofthehigh-skewedcontrarotatingpropellerusedfortorpedoesintermsofthenoisecharacterandstrengthcharacterweredescribed.Anexampleandatestarepresented.Theresultsho
4、wsthatboththepropulsiveefficiencyandmaneuvercapabilityareimproved,andshockisabsorbed.Thereisnocavityinhighspeed.Thedefectsofthepropellerarealsopresented.Keywords:torpedo;high-skewedcontrarotatingpropeller;noisecharacter;strengthcharacter1引言鱼雷的推进器通常为螺旋桨,随着鱼雷航速不断提高,其螺旋桨的载荷迅速增加,随之也出现了
5、激振力大、桨叶剥蚀、空泡噪声等一系列问题,直接影响到鱼雷武器的机动性、隐蔽性、可靠性以及作战能力。其中声隐身问题已成为现代鱼雷设计中最突出的问题。由于推进器噪声是鱼雷的主要噪声源之一,因此低噪声螺旋桨设计是鱼雷设计中的一个重要课题,受到国内外鱼雷行业的高度重视[1,2]。使用大侧斜螺旋桨可以极大地降低螺旋桨在不均衡进流中工作时所形成的不稳定负载,减轻由水压变化引起的螺旋桨垂直方向的振动,有效地改善螺旋桨在非均匀伴流场中的空泡性能,并可在较高航速下不产生空泡。由于这些优势,大侧斜螺旋桨已在船舶领域内获得广泛应用。但在鱼雷上的应用目前还处于起步阶段。因此,研究大
6、侧斜对转螺旋桨在鱼雷上的应用对研制高速低噪声鱼雷具有重要意义。收稿日期:2007-11-19作者简介:陈彦勇(1962-),男,研究员,主要从事CAD/CAE研究,E-mail:a_yan@sina.com.232船舶力学第12卷第2期2应用中的关键问题由于鱼雷重心下移量小,对螺旋桨失衡力矩较为敏感。其推进器与船舶推进器有着较大的差别,鱼雷螺旋桨总是以旋转方向相反的对桨或“转子+定子”方式出现,以降低失衡力矩。对转桨前后桨在运动过程中产生相互干扰,并改变了前后桨的流场分布和推力减额分数,从而有可能比单轴螺旋桨的效率更高,平衡性能更好[3]。低噪声大侧斜螺旋桨
7、的设计,应在确保其水动力性能达到规定要求的前提下还要满足规定的噪声指标,并保证桨叶具备足够的强度。对于大侧斜对转螺旋桨来说,线谱噪声是其主要噪声。线谱噪声的一部分是由于对转螺旋桨工作在航行体尾部和附体所形成的非均匀流场中,由流场和前后桨相互作用产生了周期性的不定常力,从而形成了离散谱噪声。另一部分是由前桨对后桨、后桨对前桨通过势流场的相互干扰作用产生不定常的干扰力而引起的。因此大侧斜对转螺旋桨的线谱要比单个螺旋桨复杂得多,不能继续沿用单桨的噪声预报方法。对所设计的螺旋桨进行准确的噪声预报成为大侧斜对转螺旋桨设计过程中的一个关键问题。由于大侧斜对转螺旋桨所具有
8、的特殊的几何形状,在正常工况下桨叶上的应力分布不同于
