¿Cómo diseñar una hélice de propulsor submarino?
Publicado por Fengyukun en
Ⅰ. El diseño de hélices submarinas tiene los siguientes aspectos a considerar:
1. Requisito de empuje: es necesario determinar el diámetro de la hélice, la fuerza de torsión, el número de palas y otros parámetros calculando el empuje requerido por el propulsor.
2. Rendimiento hidrodinámico: Es necesario considerar la forma de la pala de la hélice, la forma de la sección transversal, el paso y otros parámetros para lograr el mejor rendimiento hidrodinámico.
3. Ruido y vibración: Es necesario optimizar la estructura de la hélice, reducir el ruido y la vibración y mejorar la confiabilidad y vida útil de la hélice.
4. Materiales y fabricación: Es necesario seleccionar los materiales y procesos de fabricación adecuados para garantizar la resistencia, rigidez y resistencia a la corrosión de la hélice.
Ⅱ. El diseño de hélices de propulsores submarinos debe considerar varios factores. A continuación se explicará con más detalle y se darán las fórmulas correspondientes.
1. Requisitos de empuje
El requisito de empuje es el requisito más básico en el diseño de hélices. El tamaño del empuje requerido está relacionado con la masa y la velocidad del barco y generalmente se calcula mediante la siguiente fórmula:
F = 0,5 * ρ * v ^2 * s * c
donde F es el empuje requerido, ρ es la densidad del agua, V es la velocidad del barco, S es el área de la sección transversal del barco y C es el coeficiente de resistencia.
2. Rendimiento hidrodinámico
El rendimiento hidrodinámico es la clave para el diseño de la hélice, incluida la forma de la pala, la forma de la sección transversal, el paso de la hélice y otros parámetros. La selección de estos parámetros debe determinarse en función del escenario de uso específico y la estructura de la hélice.
Forma de la pala: La forma de la pala influye en el empuje, la eficiencia y el ruido. Las formas más utilizadas son trapezoide, triángulo o rectángulo. La fórmula para calcular el área de la hoja es
A = F / (ρ * u * (1 - σ))
En la fórmula, A es el área de la pala, u es la velocidad lineal de la pala y σ es la relación de deslizamiento de la hélice.
Forma de la sección transversal: la forma de la sección transversal incluye la curvatura de flexión y la torsión de la pala. La selección de estos parámetros debe considerar factores como el rendimiento hidrodinámico de la hélice y el ruido y la vibración.
Paso: El paso es la distancia impulsada por una rotación de las palas de la hélice a lo largo de la dirección axial. Generalmente se elige entre paso igual o paso variable.
3. Ruido y vibración
El ruido y la vibración son factores importantes a considerar en el diseño de hélices.
Reduzca el grosor y el paso de las palas, aumente el número de palas, cambie la forma y el ángulo de las palas, etc.
4. Materiales y fabricación
El material y el proceso de fabricación de la hélice tienen un impacto en el rendimiento y la vida útil de la hélice. Los materiales comúnmente utilizados incluyen acero al carbono, acero inoxidable, aleaciones de aluminio, etc., y los procesos de fabricación incluyen fundición, forja, corte, etc.
Ⅲ, detalles de diseño de la hélice
En la fórmula de cálculo del área de la pala, F es el empuje requerido, que debe calcularse en función de la masa y la velocidad del barco. La velocidad lineal u de la pala se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
tu = π * D * n / 60
Donde D es el diámetro de la hélice y n es la velocidad. Es importante tener en cuenta que al calcular el área de la pala, el empuje se distribuye proporcionalmente a cada pala.
La relación de deslizamiento σ de la hélice es la relación entre la distancia de propulsión real y la distancia de propulsión teórica, generalmente entre 0,05 y 0,2. La relación de deslizamiento se calcula mediante la fórmula.
σ = (n * D - V) / (n * D)
En la fórmula, n es la velocidad de rotación, D es el diámetro de la hélice y V es la velocidad del barco.
El giro de la hélice es el giro de las palas de la hélice, generalmente giro lineal o giro secundario. El ángulo de giro se calcula mediante la siguiente fórmula
θ = 2 * π * r * tan(φ) / p
En la fórmula, r es el radio de la hoja, φ es el ángulo de torsión y p es el paso.
El coeficiente de resistencia C de la hélice es la cantidad de resistencia por unidad de área y generalmente debe determinarse mediante experimentos o simulaciones. Los métodos de cálculo más utilizados incluyen la simulación de turbulencias, experimentos en túneles de viento, etc.
IV. Algunas consideraciones en el diseño de hélices
El diámetro de la hélice y el número de palas deben determinarse en función del empuje requerido. Un diámetro demasiado pequeño dará como resultado un empuje insuficiente y un diámetro demasiado grande aumentará la resistencia hidrodinámica y los costos de fabricación. La selección del número de aspas debe considerar factores como el espacio y la resistencia entre las aspas. En general, cuanto mayor sea el número de palas, mayor será el empuje, pero también aumentará el ruido y las vibraciones.
La forma de la pala, la forma de la sección transversal y el paso deben seleccionarse en función del empuje requerido y el rendimiento hidrodinámico. Las diferentes formas de las palas y las formas de las secciones transversales tendrán un impacto en el empuje, la eficiencia y el ruido.
1. Requisito de empuje: es necesario determinar el diámetro de la hélice, la fuerza de torsión, el número de palas y otros parámetros calculando el empuje requerido por el propulsor.
2. Rendimiento hidrodinámico: Es necesario considerar la forma de la pala de la hélice, la forma de la sección transversal, el paso y otros parámetros para lograr el mejor rendimiento hidrodinámico.
3. Ruido y vibración: Es necesario optimizar la estructura de la hélice, reducir el ruido y la vibración y mejorar la confiabilidad y vida útil de la hélice.
4. Materiales y fabricación: Es necesario seleccionar los materiales y procesos de fabricación adecuados para garantizar la resistencia, rigidez y resistencia a la corrosión de la hélice.
Ⅱ. El diseño de hélices de propulsores submarinos debe considerar varios factores. A continuación se explicará con más detalle y se darán las fórmulas correspondientes.
1. Requisitos de empuje
El requisito de empuje es el requisito más básico en el diseño de hélices. El tamaño del empuje requerido está relacionado con la masa y la velocidad del barco y generalmente se calcula mediante la siguiente fórmula:
F = 0,5 * ρ * v ^2 * s * c
donde F es el empuje requerido, ρ es la densidad del agua, V es la velocidad del barco, S es el área de la sección transversal del barco y C es el coeficiente de resistencia.
2. Rendimiento hidrodinámico
El rendimiento hidrodinámico es la clave para el diseño de la hélice, incluida la forma de la pala, la forma de la sección transversal, el paso de la hélice y otros parámetros. La selección de estos parámetros debe determinarse en función del escenario de uso específico y la estructura de la hélice.
Forma de la pala: La forma de la pala influye en el empuje, la eficiencia y el ruido. Las formas más utilizadas son trapezoide, triángulo o rectángulo. La fórmula para calcular el área de la hoja es
A = F / (ρ * u * (1 - σ))
En la fórmula, A es el área de la pala, u es la velocidad lineal de la pala y σ es la relación de deslizamiento de la hélice.
Forma de la sección transversal: la forma de la sección transversal incluye la curvatura de flexión y la torsión de la pala. La selección de estos parámetros debe considerar factores como el rendimiento hidrodinámico de la hélice y el ruido y la vibración.
Paso: El paso es la distancia impulsada por una rotación de las palas de la hélice a lo largo de la dirección axial. Generalmente se elige entre paso igual o paso variable.
3. Ruido y vibración
El ruido y la vibración son factores importantes a considerar en el diseño de hélices.
Reduzca el grosor y el paso de las palas, aumente el número de palas, cambie la forma y el ángulo de las palas, etc.
4. Materiales y fabricación
El material y el proceso de fabricación de la hélice tienen un impacto en el rendimiento y la vida útil de la hélice. Los materiales comúnmente utilizados incluyen acero al carbono, acero inoxidable, aleaciones de aluminio, etc., y los procesos de fabricación incluyen fundición, forja, corte, etc.
Ⅲ, detalles de diseño de la hélice
En la fórmula de cálculo del área de la pala, F es el empuje requerido, que debe calcularse en función de la masa y la velocidad del barco. La velocidad lineal u de la pala se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
tu = π * D * n / 60
Donde D es el diámetro de la hélice y n es la velocidad. Es importante tener en cuenta que al calcular el área de la pala, el empuje se distribuye proporcionalmente a cada pala.
La relación de deslizamiento σ de la hélice es la relación entre la distancia de propulsión real y la distancia de propulsión teórica, generalmente entre 0,05 y 0,2. La relación de deslizamiento se calcula mediante la fórmula.
σ = (n * D - V) / (n * D)
En la fórmula, n es la velocidad de rotación, D es el diámetro de la hélice y V es la velocidad del barco.
El giro de la hélice es el giro de las palas de la hélice, generalmente giro lineal o giro secundario. El ángulo de giro se calcula mediante la siguiente fórmula
θ = 2 * π * r * tan(φ) / p
En la fórmula, r es el radio de la hoja, φ es el ángulo de torsión y p es el paso.
El coeficiente de resistencia C de la hélice es la cantidad de resistencia por unidad de área y generalmente debe determinarse mediante experimentos o simulaciones. Los métodos de cálculo más utilizados incluyen la simulación de turbulencias, experimentos en túneles de viento, etc.
IV. Algunas consideraciones en el diseño de hélices
El diámetro de la hélice y el número de palas deben determinarse en función del empuje requerido. Un diámetro demasiado pequeño dará como resultado un empuje insuficiente y un diámetro demasiado grande aumentará la resistencia hidrodinámica y los costos de fabricación. La selección del número de aspas debe considerar factores como el espacio y la resistencia entre las aspas. En general, cuanto mayor sea el número de palas, mayor será el empuje, pero también aumentará el ruido y las vibraciones.
La forma de la pala, la forma de la sección transversal y el paso deben seleccionarse en función del empuje requerido y el rendimiento hidrodinámico. Las diferentes formas de las palas y las formas de las secciones transversales tendrán un impacto en el empuje, la eficiencia y el ruido.
Compartir esta publicación
- 0 comentarios
- Etiquetas: propeller
← Publicación más antigua Publicación más reciente →