Jak zaprojektować podwodne śmigło?

1. Wymagany ciąg: Należy określić średnicę śmigła, siłę skręcającą, liczbę łopatek i inne parametry, obliczając ciąg wymagany przez ster strumieniowy.

2. Właściwości hydrodynamiczne: Aby uzyskać najlepsze właściwości hydrodynamiczne, należy wziąć pod uwagę kształt łopatek śmigła, kształt przekroju poprzecznego, skok i inne parametry.

3. Hałas i wibracje: konieczna jest optymalizacja konstrukcji śmigła, redukcja hałasu i wibracji oraz poprawa niezawodności i żywotności śmigła.

4. Materiały i produkcja: Należy wybrać odpowiednie materiały i procesy produkcyjne, aby zapewnić śrubę napędową o wytrzymałości, sztywności i odporności na korozję.

Ⅱ Projekt śmigieł podwodnego steru strumieniowego musi uwzględniać kilka czynników. Poniżej wyjaśnimy bardziej szczegółowo i podamy odpowiednie wzory.

1. Wymagania dotyczące ciągu

Wymaganie dotyczące ciągu jest najbardziej podstawowym wymaganiem przy projektowaniu śmigła. Wielkość wymaganego ciągu jest powiązana z masą i prędkością statku i jest zwykle obliczana według następującego wzoru:

F = 0,5 * ρ * v ^2 * s * do

gdzie F to wymagany ciąg, ρ to gęstość wody, V to prędkość statku, S to powierzchnia przekroju poprzecznego statku, a C to współczynnik oporu.

2. Wydajność hydrodynamiczna

Wydajność hydrodynamiczna jest kluczem do konstrukcji śmigła, włączając kształt łopatek, kształt przekroju poprzecznego, skok śmigła i inne parametry. Dobór tych parametrów należy określić w oparciu o konkretny scenariusz użytkowania i konstrukcję śmigła.

Kształt ostrza: Kształt ostrza ma wpływ na ciąg, wydajność i hałas. Powszechnie używanymi kształtami są trapez, trójkąt lub prostokąt. Wzór na obliczenie powierzchni ostrza to

A = F / (ρ * u * (1 - σ))

We wzorze A to powierzchnia łopaty, u to prędkość liniowa łopaty, a σ to współczynnik poślizgu śmigła.

Kształt przekroju poprzecznego: Kształt przekroju poprzecznego obejmuje krzywiznę i skręcenie łopaty przy zginaniu. Przy wyborze tych parametrów należy wziąć pod uwagę takie czynniki, jak właściwości hydrodynamiczne śmigła oraz hałas i wibracje.

Skok: Skok to odległość przenoszona przez jeden obrót łopatek śmigła wzdłuż kierunku osiowego. Zwykle wybiera się skok równy lub zmienny.

3. Hałas i wibracje

Hałas i wibracje są ważnymi czynnikami, które należy uwzględnić przy projektowaniu śmigła.

Zmniejsz grubość i nachylenie ostrzy, zwiększ liczbę ostrzy, zmień kształt i kąt ostrzy itp.

4. Materiały i produkcja

Materiał i proces produkcji śmigła mają wpływ na wydajność i żywotność śmigła. Powszechnie stosowane materiały obejmują stal węglową, stal nierdzewną, stop aluminium itp., a procesy produkcyjne obejmują odlewanie, kucie, cięcie itp.

Ⅲ, szczegóły projektu śmigła

We wzorze na obliczenie powierzchni łopat F jest wymaganym ciągiem, który należy obliczyć na podstawie masy i prędkości statku. Prędkość liniową u łopaty można obliczyć ze wzoru:

u = π * D * n / 60

Gdzie D to średnica śmigła, a n to prędkość. Należy pamiętać, że przy obliczaniu powierzchni łopatek ciąg rozkłada się proporcjonalnie na każdą łopatę.

Współczynnik poślizgu σ śmigła to stosunek rzeczywistej odległości napędu do teoretycznej odległości napędu, zwykle pomiędzy 0,05 ~ 0,2. Współczynnik poślizgu oblicza się ze wzoru

σ = (n * D - V) / (n * D)

We wzorze n to prędkość obrotowa, D to średnica śmigła, a V to prędkość statku.

Skręcenie śmigła to skręcenie łopatek śmigła, zwykle skręcenie liniowe lub skręcenie wtórne. Kąt skrętu oblicza się według następującego wzoru

θ = 2 * π * r * tan(φ) / p

We wzorze r jest promieniem ostrza, φ jest kątem skrętu, a p jest skokiem.

Współczynnik oporu C śmigła to wielkość oporu na jednostkę powierzchni i zwykle należy go określić poprzez eksperymenty lub symulacje. Powszechnie stosowane metody obliczeniowe obejmują symulację turbulencji, eksperymenty w tunelu aerodynamicznym itp.

IV Niektóre rozważania dotyczące projektowania śmigła

Średnicę śmigła i liczbę łopatek należy określić na podstawie wymaganego ciągu. Zbyt mała średnica spowoduje niewystarczający ciąg, a zbyt duża średnica zwiększy opór hydrodynamiczny i koszty produkcji. Przy wyborze liczby ostrzy należy wziąć pod uwagę takie czynniki, jak odstęp i opór pomiędzy ostrzami. Ogólnie rzecz biorąc, im większa liczba łopatek, tym większy ciąg, ale powoduje to również wzrost hałasu i wibracji.

Kształt, kształt przekroju poprzecznego i nachylenie łopatek należy dobrać w oparciu o wymagany ciąg i parametry hydrodynamiczne. Różne kształty łopatek i kształty przekroju poprzecznego będą miały wpływ na ciąg, wydajność i hałas.