氣墊船是利用大功率鼓風機將空氣壓入船底下,再由船底周圍的柔性圍裙或剛性側(cè)壁等氣封裝置限制其逸出,,而使高壓空氣在船底和水面或地面間形成氣墊,,讓船體全部或部分墊升。 接著再利用噴氣,、噴水,、螺旋槳(空氣槳或水槳)等相關(guān)推進器推動船舶前進。 因為氣墊的存在,,從而大大減小了船體航行時的阻力,,所以能實現(xiàn)船舶的高速航行 船用螺旋槳推進器工作原理?船用螺旋槳工作原理可以從兩種不同的觀點來解釋,,一種是動量的變化,,另一種則是壓力的變化。在動量變化的觀點上,,簡單地說,,就是螺旋槳通過加速通過的水,造成水動量增加,,產(chǎn)生反作用力而推動船舶,。由于動量是質(zhì)量與速度的乘積,因此不同的質(zhì)量配合上不同的速度變化,,可以造成不同程度的動量變化,。 另一方面,由壓力變化的觀點可以更清楚地說明螺旋槳作動的原理,。螺旋槳是由一群翼面構(gòu)建而成,,因此它的作動原理與機翼相似。機翼是靠翼面的幾何變化與入流的攻角,,使流經(jīng)翼面上下的流體有不同的速度,,且由伯努利定律可知速度的不同會造成翼面上下表面壓力的不同,因而產(chǎn)生升力,。而構(gòu)成螺旋槳葉片的翼面,,它的運動是由螺旋槳的前進與旋轉(zhuǎn)所合成的。若不考慮流體與表面間摩擦力的影響,,翼面的升力在前進方向的分量就是螺旋槳的推力,,而在旋轉(zhuǎn)方向的分量就是船舶主機須克服的轉(zhuǎn)矩力。 以一片槳葉的截面為例:當船艇靜止時,,螺旋槳開始工作,,把螺旋槳看成不動,,則水流以攻角α流向槳葉,其速度為2πnr(n為轉(zhuǎn)速,;r為該截面半徑),。根據(jù)水翼原理,槳葉要受升力和阻力的作用,,推動螺旋槳前進,,即推動船艇前進。船艇運動會產(chǎn)生頂流和伴流,。繼續(xù)把船艇看成不動,,則頂流以與艇速大小相等,方向相反的流速向螺旋槳流來,,而伴流則以與艇速方向相同,,流速為ur向螺旋槳流來。通過速度合成,,我們可以得到與螺旋槳成攻角α,,向槳葉流來的合水流。則槳葉受到合水流升力dL和阻力dD的作用,,將升力和阻力分解,,則得到平行和垂直艇首尾線的分力: dT=dL?cosβ-dD?sinβ dQ=dL?sinβ+dD?cosβ dT使船艇前進稱為推 力;dQ稱為橫向力,,即槳葉的旋轉(zhuǎn)阻力,。 顯然,,攻角α和流入槳葉的水流合速度V合決定了T和Q的大小,。通常螺旋槳轉(zhuǎn)速越高,而航速越低,,即攻角α較大時,,T和Q也越大。 設(shè)艇速V不變,,如伴流流速增加(合速度減?。瑒t攻角增大,,推力和阻力也大,;如果螺旋槳轉(zhuǎn)速增加(合速度增加),則攻角增大,,推力和阻力也大,。當船艇靜止不動時,螺旋槳轉(zhuǎn)動時,,水流攻角很大,,則推力和阻力可能達到很大的值,。阻力過大,對主機工作不利,。所以船艇在從靜止開始用車時,,不宜用高速;同理,,船艇在前進中換倒車時或從后退中換正車時,,都應經(jīng)過停車階段,讓艇速下降后再行轉(zhuǎn)換,,而不宜直接轉(zhuǎn)換,。主要是防止出現(xiàn)大攻角,產(chǎn)生巨大的旋轉(zhuǎn)阻力,,造成主機超負荷,。 |
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