螺旋桨模型敞水试验指导书.pdf

《螺旋桨模型敞水试验指导书.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、螺旋桨模型敞水试验指导书一、螺旋桨模型敞水试验的目的和意义螺旋桨模型单独地在静水中进行试验称为敞水试验，其目的在于测定螺旋桨模型的性能，据此可以得到实际螺旋桨的水动力性能。敞水试验的目的主要是：1、绘制成螺旋桨图谱，供设计螺旋桨之用(要做定序试验)。2、通过试验结果，可以分析螺旋桨的各种几何要素对性能的影响。3、检定理论设计的正确性，不断完善理论设计的方法。4、通过试验可比较几个不同设计方案的优劣，选择最佳的螺旋桨方案。螺旋桨模型敞水试验在于测量给定桨的进速、转速、推力和扭矩四个主要参数。通过这四个主要参

2、数就可算出该桨的无因次特性系数，即：进速系数J，推力系数KT,扭矩系数KQ及敞水效率η0。二、螺旋桨动力仪的测力简介测量螺旋桨的推力和扭矩的仪器称为螺旋桨动力仪。螺旋桨动力仪有机械式和电测仪两种。机械式动力仪在试验时，用加减砝码的方法来平衡螺旋桨发出推力和扭矩。由于该种形式的动力仪在试验时加减砝码较麻烦，且又不能直接将螺旋桨发出的推力和扭矩转换成讯号输入计算机运算，所以该类型的动力仪目前已很少采用。交大水池自1980年后逐渐淘汰了从原西德汉堡进口的各种量程的机械动力仪，如J05，J06，J08，J04，J

3、14，A11等。目前使用的也是从同一家公司进口的电测动力仪，如R42，R43，R25，R31，R33等。电测力仪的测力机构大致如下：在弹性原件上粘贴电阻应变片，应变片的首尾线头相连而组成桥身电路，原件在受力时，附着在原件上的应变片中的电阻丝发生拉伸或弯曲变形，这种拉伸或弯曲变形使电桥失去平衡，这种微量变化经仪器的放大滤波整形再输给计算机或记录仪进行处理。电测动力仪的推力传感器与扭矩传感器相互间用波纹管相隔开，当传感器在测量推力时，不被扭矩所影响，同样在测量扭矩时不被推力所影响。电测力仪的推力传感器是不旋转

4、的，它的电信号可直接输入记录系统。扭矩传感器是旋转的，螺旋桨在轴上所产生的扭矩力的大小要通过集流环这种转换机构，再输送给记录系统。集流环的心轴与螺旋桨的轴相连，集流环的外壳与动力仪的机体相连，心轴与外壳用碳刷加弹簧相连。集流环的优劣会直接影响到传感器的测量精度。交大水池各种电测动力仪的稳定性很好，在连续使用情况下，零点漂移为1～3‰（即1kg的力误差在1～3克），其测量精度可以满足螺旋桨的试验要求。三、螺旋桨模型的敞水试验安装及螺旋桨全运动状态简介螺旋桨动力仪与动力部分装在敞水箱内（也有马达装在敞水箱上面

5、的，通过角尺齿轮传递给动力仪）。试验时敞水轴在前，迎向前进方向，敞水轴前伸的长度应大于敞水箱横截面宽度的3～6倍。敞水箱装在拖车上可上下移动的拖板上，以便调节螺旋桨的沉深，拖车的前进速度即为螺旋桨的进速。安装时敞水轴一定要保持水平，敞水轴要与拖车前进的来流方向保持平行，试验时的桨轴沉深必须大于螺旋桨的直径。一般而言，敞水试验是指在第一象限内显示的试验结果，代表船舶在正常前进状态下螺旋桨工作的特性情况。在试验时叶背在前，叶面在后，右旋或左旋。实际船舶在营运中因避让、停靠码头等还有其它三种工况：即船舶从前进到

6、后退，船舶稳定后退，船舶从后退到前进。在这三种航态时所对应的螺旋桨工作特性又是怎样的呢？为此就得做螺旋桨的全运动状态的敞水试验来实现上述三种船舶航行状态。试验结果在第二、三、四象限内显示，故也称四象限的敞水试验。这种试验一般不常做。但随着科技的发展，船舶航行时全自动范围的扩大，为了更好、更合理地完成船舶主机与螺旋桨的合理配合，计算机系统就需要提供螺旋桨全运动状态的数据，以便更安全地完成船舶在各种航行情况下，主机合理地提供给螺旋桨所需的功率。下面简要介绍敞水试验时螺旋桨的安装情况，以定距桨右旋桨为例：安装时

7、叶背（吸力面）在前叶面（压力面）在后右旋（导边先着水），结果在第一象限内显示。这代表船舶正常前进航行状态，也就是一般的螺旋桨敞水试验。如正装反转即叶背在前叶面在后反转（左旋），所对应的是船舶从前进到后退时的螺旋桨工作特性，此时螺旋桨处在极不稳定状态，结果在第二象限内显示。螺旋桨反装反转即叶面在前叶背在后右旋，代表船舶由后退到前进状态，此时螺旋桨处在不稳定状态，其结果在第三象限内显示。特别要指出的是，在第二、三象限是螺旋桨不稳定工作内，所以在试验时要特别小心，以防损坏仪器。四、相似定律简介要把螺旋桨模型试验

8、的结果用之于实际螺旋桨，必须满足相似定律。DS1、几何相似，即实际螺旋桨与模型相应的线性尺度比一致，设两者直径之比为l=，则DmPbtSss===l，其中P为螺距，b及t为相应半径处叶切面的宽度及最大厚度。Pbtmmm2AsDds2两者相应的面积之比为l，如==l，其中A，Ad为盘面积和桨叶展开面积。ADmdm此外，两者叶数相同，桨叶轮廓，叶切面形状应相似等等。2、运动相似和动力相似当螺旋桨沉没至相当深度时（桨轴中心线在水面以