Hoe ontwerp je een onderwaterpropeller?

1. Stuwkrachtvereiste: Het is noodzakelijk om de propellerdiameter, de torsiekracht, het aantal bladen en andere parameters te bepalen door de stuwkracht te berekenen die de boegschroef nodig heeft.

2. Hydrodynamische prestaties: Er moet rekening worden gehouden met de vorm van het propellerblad, de vorm van de dwarsdoorsnede, de spoed en andere parameters om de beste hydrodynamische prestaties te bereiken.

3. Geluid en trillingen: het is noodzakelijk om de structuur van de propeller te optimaliseren, geluid en trillingen te verminderen en de betrouwbaarheid en levensduur van de propeller te verbeteren.

4. Materialen en productie: Er moeten geschikte materialen en productieprocessen worden geselecteerd om de sterkte, stijfheid en corrosieweerstand van de propeller te garanderen.

Ⅱ Bij het ontwerp van onderwaterschroefpropellers moet rekening worden gehouden met verschillende factoren.Het volgende zal dit in meer detail uitleggen en de bijbehorende formules geven.

1. Stuwkrachtvereisten

De stuwkrachtvereiste is de meest fundamentele vereiste bij het ontwerpen van een propeller. De grootte van de stuwkrachtbehoefte is gerelateerd aan de massa en snelheid van het schip en wordt doorgaans berekend met de volgende formule:

F = 0,5 * ρ * v ^2 * s * c

waarbij F de vereiste stuwkracht is, ρ de dichtheid van water is, V de snelheid van het schip is, S het dwarsdoorsnedeoppervlak van het schip is en C de luchtweerstandscoëfficiënt is.

2. Hydrodynamische prestaties

Hydrodynamische prestaties zijn de sleutel tot het propellerontwerp, inclusief bladvorm, dwarsdoorsnedevorm, propellerspoed en andere parameters. De selectie van deze parameters moet worden bepaald op basis van het specifieke gebruiksscenario en de propellerstructuur.

Bladvorm: De vorm van het blad heeft invloed op de stuwkracht, efficiëntie en geluid. Veelgebruikte vormen zijn trapezium, driehoek of rechthoek. De formule voor het berekenen van het bladoppervlak is

A = F / (ρ * u * (1 - σ))

In de formule is A het bladoppervlak, u de lineaire snelheid van het blad en σ de propellerslipverhouding.

Vorm van de dwarsdoorsnede: De vorm van de dwarsdoorsnede omvat de kromming en torsie van het blad. Bij de selectie van deze parameters moet rekening worden gehouden met factoren zoals de hydrodynamische prestaties van de propeller en geluid en trillingen.

Pitch: De pitch is de afstand die wordt voortgestuwd door één rotatie van de propellerbladen in de axiale richting. Deze wordt meestal gekozen als gelijke pitch of variabele pitch.

3. Lawaai en trillingen

Geluid en trillingen zijn belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van propellers.

Verminder de dikte en de steek van de bladen, verhoog het aantal bladen, verander de vorm en hoek van de bladen, enz.

4. Materialen en productie

Het materiaal en het productieproces van de propeller hebben invloed op de prestaties en levensduur van de propeller. Veelgebruikte materialen zijn onder meer koolstofstaal, roestvrij staal, aluminiumlegeringen, enz., En productieprocessen omvatten gieten, smeden, snijden, enz.

Ⅲ, propellerontwerpdetails

In de formule voor het berekenen van het bladoppervlak is F de vereiste stuwkracht, die moet worden berekend op basis van de massa en snelheid van het schip. De lineaire snelheid u van het blad kan worden berekend met de volgende formule:

u = π * D * n / 60

Waarbij D de propellerdiameter is en n de snelheid. Het is belangrijk op te merken dat bij het berekenen van het bladoppervlak de stuwkracht proportioneel over elk blad wordt verdeeld.

De slipverhouding σ van de propeller is de verhouding tussen de werkelijke voortstuwingsafstand en de theoretische voortstuwingsafstand, meestal tussen 0,05 ~ 0,2. De slipverhouding wordt berekend met de formule

σ = (n * D - V) / (n * D)

In de formule is n de rotatiesnelheid, D de propellerdiameter en V de scheepssnelheid.

De draaiing van de propeller is de draaiing van de propellerbladen, meestal lineaire draaiing of secundaire draaiing. De draaihoek wordt berekend met de volgende formule

θ = 2 * π * r * tan(φ) / p

In de formule is r de bladradius, φ de draaihoek en p de spoed.

De weerstandscoëfficiënt C van de propeller is de hoeveelheid weerstand per oppervlakte-eenheid en moet meestal worden bepaald door middel van experimenten of simulaties. Veelgebruikte rekenmethoden zijn onder meer turbulentiesimulatie, windtunnelexperimenten, enz.

IV Enkele overwegingen bij het propellerontwerp

De propellerdiameter en het aantal bladen moeten worden bepaald op basis van de vereiste stuwkracht. Een te kleine diameter zal resulteren in onvoldoende stuwkracht, en een te grote diameter zal de hydrodynamische weerstand en productiekosten verhogen. Bij de keuze van het aantal bladen moet rekening worden gehouden met factoren zoals de opening en de weerstand tussen de bladen. Over het algemeen geldt dat hoe groter het aantal bladen is, hoe groter de stuwkracht, maar dit zal ook het geluid en de trillingen vergroten.

De vorm, dwarsdoorsnedevorm en spoed van de bladen moeten worden geselecteerd op basis van de vereiste stuwkracht en hydrodynamische prestaties. Verschillende bladvormen en dwarsdoorsnedevormen hebben invloed op de stuwkracht, efficiëntie en geluid.