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船舶推進器的應用

  普通運輸船舶有1~2個螺旋槳。推進功率大的船,可增加螺旋槳數目。大型快速客船有雙槳至四槳。螺旋槳一般有3~4片槳葉,直徑根據船的馬力和吃水而定,以下端不觸及水底,上端不超過滿載水線為準。螺旋槳轉速不宜太高,海洋貨船為每分鐘100轉左右,小型快艇轉速高達每分鐘400~500轉,但效率將受到影響。螺旋槳材料一般用錳青銅或耐腐蝕合金,也可用不銹鋼、鎳鋁青銅或鑄鐵。

  60年代以來,船舶趨于大型化,使用大功率的主機后,螺旋槳激振造成的船尾振動、結構損壞、噪聲、剝蝕等問題引起各國的重視。螺旋槳激振的根本原因在于螺旋槳葉負荷加重,在船后不均勻尾流中工作時容易產生局部的不穩定空泡,從而導致螺旋槳作用于船體的壓力、振幅和相位都不斷變化。

  在普通螺旋槳的基礎上,為了改善性能,更好地適應各種航行條件和充分利用主機功率,發展了以下幾種特種螺旋槳。
  
  ①可調螺距螺旋槳:簡稱調距槳,可按需要調節螺距,充分發揮主機功率;提高推進效率,船倒退時可不改變主機旋轉方向。螺距是通過機械或液力操縱槳轂中的機構轉動各槳葉來調節的。調距槳對于槳葉負荷變化的適應性較好,在拖船和漁船上應用較多。對于一般運輸船舶,可使船-機-槳處于良好的匹配狀態。但調距槳的轂徑比普通螺旋槳的大得多,葉根的截面厚而窄,在正常操作條件下,其效率要比普通螺旋槳低,而且價格昂貴,維修保養復雜。

  ②導管螺旋槳:在普通螺旋槳外緣加裝一機翼形截面的圓形導管而成。此導管又稱柯氏導管。導管與船體固接的稱固定導管,導管被連接在轉動的舵桿上兼起舵葉作用的稱可轉導管。導管可提高螺旋槳的推進效率,這是因為導管內部流速高、壓力低,導管內外的壓力差在管壁上形成了附加推力;導管和螺旋槳葉間的間隙很小,限制了槳葉尖的繞流損失;導管可以減少螺旋槳后的尾流收縮,使能量損失減少。但導管螺旋槳的倒車性能較差。固定導管螺旋槳使船舶回轉直徑增大,可轉導管能改善船的回轉性能。導管螺旋槳多用于推船。

  ③串列螺旋槳:將兩個或三個普通螺旋槳裝于同一軸上,以相同速度同向轉動。當螺旋槳直徑受限制時,它可加大槳葉面積,吸收較大功率,對減振或避免空泡有利。串列螺旋槳重量較大,槳軸伸出較長,增加了布置及安裝上的困難,應用較少。

  ④對轉螺旋槳:將兩個普通螺旋槳一前一后分別裝于同心的內外兩軸上,以等速反方向旋轉。因可減小尾流旋轉損失,效率比單槳略高,但其軸系構造復雜,大船上還未應用。

  ⑤直葉推進器:由4~8片垂直的槳葉組成。直葉推進器上部呈圓盤形,槳葉沿圓盤周緣均勻安裝,圓盤底與船殼板齊平相接,圓盤轉動時,葉片除繞主軸轉動外,還繞本身的垂直軸系擺動,從而產生不同方向的推力,所以可使船在原地回轉,不必用舵轉向,船倒退時也不必改變主機轉向。但因機構復雜,價格昂貴,槳葉易損壞,僅用于少數港務船或對操縱性能有特殊要求的船上。

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