Como projetar uma hélice de propulsor subaquático?

Ⅰ. O projeto da hélice do propulsor subaquático tem os seguintes aspectos a serem considerados

1、Demanda de empuxo: é necessário determinar o diâmetro da hélice, torção, número de pás e outros parâmetros calculando o empuxo exigido pelo propulsor.

2, desempenho hidrodinâmico: é necessário considerar o formato da pá da hélice, formato da seção transversal, passo e outros parâmetros para obter o melhor desempenho hidrodinâmico.

3, ruído e vibração: a necessidade de otimizar a estrutura da hélice para reduzir o ruído e a vibração, melhorar a confiabilidade e a vida útil da hélice.

4、Materiais e fabricação: Materiais e processos de fabricação adequados precisam ser selecionados para garantir a resistência, rigidez e resistência à corrosão da hélice.



Ⅱ, o projeto da hélice do propulsor subaquático requer a consideração de vários fatores, que serão explicados com mais detalhes abaixo e dada a fórmula correspondente

1、Requisito de impulso

O requisito de empuxo é o requisito mais básico para o projeto de uma hélice. A magnitude da demanda de empuxo está relacionada à massa e à velocidade do navio e geralmente é calculada pela seguinte equação:

F = 0,5 * ρ * V ^ 2 * S * C

Onde F é o empuxo necessário, ρ é a densidade da água, V é a velocidade do navio, S é a área da seção transversal do navio e C é o coeficiente de arrasto.

2、Desempenho hidrodinâmico

O desempenho hidrodinâmico é a chave para o projeto da hélice, incluindo formato da pá, formato da seção transversal, passo e outros parâmetros. A seleção destes parâmetros precisa ser determinada de acordo com o cenário de uso específico e a estrutura da hélice.

Formato da lâmina: o formato da lâmina tem impacto no impulso, eficiência e ruído, etc. O formato normalmente utilizado é trapezoidal, triangular ou retangular. A fórmula para calcular a área da lâmina é

A = F / (ρ * você * (1 - σ))

Onde, A é a área da pá, u é a velocidade linear da pá, σ é a razão de deslizamento da hélice.

Formato da seção transversal: O formato da seção transversal inclui curvatura e torção de flexão da pá, e a seleção desses parâmetros precisa considerar o desempenho hidrodinâmico da hélice e a vibração sonora e outros fatores.

Passo: Passo é a distância impulsionada pela pá da hélice girando uma semana ao longo da direção do eixo, geralmente a escolha é passo igual ou passo variável.

3、Ruído e vibração

Ruído e vibração são fatores importantes a serem considerados no projeto da hélice, e a estrutura da hélice pode ser otimizada

Reduza a espessura e o passo das lâminas, aumente o número de lâminas, altere a forma e o ângulo das lâminas, etc.

4、Material e fabricação

Os materiais da hélice e os processos de fabricação têm impacto no desempenho e na vida útil da hélice. Normalmente os materiais utilizados são aço carbono, aço inoxidável, liga de alumínio, etc., os processos de fabricação incluem fundição, forjamento, corte, etc.

Ⅲ, os detalhes do projeto da hélice

Na fórmula de cálculo da área da pá, F é o empuxo necessário, que precisa ser calculado de acordo com a massa e velocidade do navio. E a velocidade linear u da lâmina pode ser calculada pela seguinte fórmula:

você = π * D * n / 60

onde D é o diâmetro da hélice en é a velocidade. É importante notar que ao calcular a área da pá, o impulso é distribuído às pás individuais em proporção a cada pá.

Onde F é o empuxo necessário, ρ é a densidade da água, V é a velocidade do navio, S é a área da seção transversal do navio e C é o coeficiente de arrasto.

2、Desempenho hidrodinâmico

O desempenho hidrodinâmico é a chave para o projeto da hélice, incluindo formato da pá, formato da seção transversal, passo e outros parâmetros. A seleção destes parâmetros precisa ser determinada de acordo com o cenário de uso específico e a estrutura da hélice.

Formato da lâmina: o formato da lâmina tem impacto no impulso, eficiência e ruído, etc. O formato normalmente utilizado é trapezoidal, triangular ou retangular. A fórmula para calcular a área da lâmina é

A = F / (ρ * você * (1 - σ))

Onde, A é a área da pá, u é a velocidade linear da pá, σ é a razão de deslizamento da hélice.

Formato da seção transversal: O formato da seção transversal inclui curvatura e torção de flexão da pá, e a seleção desses parâmetros precisa considerar o desempenho hidrodinâmico da hélice e a vibração sonora e outros fatores.

Passo: Passo é a distância impulsionada pela pá da hélice girando uma semana ao longo da direção do eixo, geralmente a escolha é passo igual ou passo variável.

3、Ruído e vibração

Ruído e vibração são fatores importantes a serem considerados no projeto da hélice, e a estrutura da hélice pode ser otimizada

Reduza a espessura e o passo das lâminas, aumente o número de lâminas, altere a forma e o ângulo das lâminas, etc.

4、Material e fabricação

Os materiais da hélice e os processos de fabricação têm impacto no desempenho e na vida útil da hélice. Normalmente os materiais utilizados são aço carbono, aço inoxidável, liga de alumínio, etc., os processos de fabricação incluem fundição, forjamento, corte, etc.

Ⅲ, os detalhes do projeto da hélice

Na fórmula de cálculo da área da pá, F é o empuxo necessário, que precisa ser calculado de acordo com a massa e velocidade do navio. E a velocidade linear u da lâmina pode ser calculada pela seguinte fórmula:

você = π * D * n / 60

onde D é o diâmetro da hélice en é a velocidade. É importante notar que ao calcular a área da pá, o impulso é distribuído às pás individuais em proporção a cada pá.

Reduzir o ruído e a vibração: O ruído e a vibração das hélices têm impacto na ecologia marinha e na saúde humana, por isso é necessário reduzir o ruído e a vibração, otimizando o projeto e o processo de fabricação.

Redução de emissões: As hélices geram gases de escape e águas residuais durante a propulsão de navios e equipamentos subaquáticos, e precisam de reduzir as emissões e proteger o ambiente marinho através da otimização do design e da utilização de materiais ecológicos.

Melhorar a eficiência: Quanto mais eficiente for uma hélice, mais reduz o consumo de energia e as emissões de carbono, por isso precisa de ser concebida de forma otimizada para melhorar a eficiência.

Anti-incrustante microbiano: A superfície da hélice é propensa ao crescimento da vida marinha, o que pode afetar a eficiência e o desempenho da hélice, portanto, isso precisa ser resolvido através de revestimentos anti-incrustantes e tecnologia anti-incrustante microbiana.