プロペラ構造, タイプ, 原理と操作
プロペラ構造, タイプ, 原理と動作メカニズム.
プロペラは、船舶の推進に必要な推力を発生させることを目的とした装置です。.
特徴. プロペラのブレード. プロペラブレードにかかる力と速度の図
プロペラの種類. 固定ピッチプロペラ. 可変ピッチプロペラ.
船のプロペラ:
プロペラ 推進に必要な推力を発生させることを目的とした装置です 船の. この結果は、単純な物理プロセスによって達成されます: モーターの回転シャフトは、モーターが配置されている水輸送を押す力に変換されます, 船の動きを確実にします.
これを詳しく考えれば, それ プロペラの回転中 各ブレードは大量の水を捕らえ、それを投げ返します, 彼女に与えられた角運動量を伝える, この水滴の反力が運動量をローターブレードに伝達します, ブレード順番に, –ハブを通るプロペラシャフト, とプロペラシャフト, さらに, –メインスラストベアリングを介した船体.
この問題の解決策 (船の動きを確実にする) プロペラに別の名前を付けました–ムーバー, しかし、彼が親切なもの, どんな素材とどんな構造でできているか, ターントランスポートの速度とタイプによって異なります.
プロペラの動作原理とメカニズム:
プロペラの動作メカニズムの基礎 –回転シャフトを変換します エンジンの 力のある船の, 彼に移動を強制する, つまり、. 水柱特有の強調の作成, これは普通のボートのようなものです, マルチトンクルーザーはプッシュして開始できます (そして後で続ける) プロセス.
ネジの主成分 –ブレード, 機械のコースに依存する正しい場所から. 建設が回転を開始するとき, オン 表面 ブレードの一部は特定の力によって作成されます:
–運動方向を向いている側 (吸引), 真空があります;
–コースの反対側にあります (強制) –水塊の圧力の上昇.
異なる当事者と圧力から生じる結果の違いは、必要な力を形成します (と), リフトと呼ばれる. 彼女, 順番に, の方向に向けられた力で構成されています 移動 機械の (P) に垂直 容器 (T), そのため:
–操作に必要なフォーカシングを達成しました ネジの;
–克服が課せられるトルクを形成します そのエンジン.
非常に重要なのは、ブレードプロファイルの迎え角です。 (A), の範囲内にあります 4-8 度. 迎え角は、ブレードに近づく水の流れの速度ベクトルとブレードの加圧面との間に形成される角度です。. より高い設定はトルクを増加させるので、エンジン性能は無料で費やされます. 遭遇を減らすことによって反対の状況: 揚力と強調を減らす, エンジン出力の活用不足につながる.
特徴. プロペラのブレード. プロペラブレードにかかる力と速度の図:
指定された図面には、プロペラの右回転のブレードにかかる力と速度の図が示されています。, どこ:
R –プロペラの強調を作成する力,
T –パワー, 発電機トルク,
Y –揚力
W –水の流れ,
VA –並進運動の速度,
Vrはスクリューの周速です. Vr = 2·パイ·r·n. したがって、, プロペラの値rが大きいほど, より多くの円周速度Vr, したがって、全速度W,
r プロペラの半径です,
n – プロペラの回転数, R / h,
α–迎え角
N –ステップスクリュー. ピッチとは、ねじを1回転させる際の軸に沿ったブレードの任意の点の動きです。,
H·n –軸に沿ったねじの理論速度. 回転数のステップスクリューの積を表します.
ネジのデザイン:
必須部分 プロペラの設計の –ブレードとそれらが配置されているハブの存在. 希望の迎え角とハブへのブレードのネジ取り付けを取得するには、:
–放射状,
–それらの間の距離が等しい,
–回転面に対して同じ回転角で.
ブレード自体の伸びは小さいか中程度です, 機械のサイズとデザインによって異なります, 確立される発動機. ネジを動かすために, それはプロペラシャフトに配置されます, その回転は提供します そのエンジン ハブを介したマシンの. 回転するブレードが水をつかんで投げるとき, その結果、望ましい物理的な力が形成され、 インパルス, 水の強調と, 結果として, 車両の水域はスラストベアリングでターンを開始します.
プロペラブレードの数:
プロペラの設計の主な違いは、ブレードの数です, 成績係数を提供する (COP) デバイスの. そう, 最高の効率は2枚のブレードだけのプロペラです, しかし、それは小さなディスクの関係でのみ効果的です (約 0.5). との関係のより高いステップのディスクで 1-1. 5 (ディスクの面積に対する真っ直ぐなブレードの比率) ブレードの耐久性を確保することは非常に困難です, したがって、水槽のみを使用してください, ねじの負荷が最小に近いところ (レーシングヨット) またはスクリューが推進の補助手段として使用されている (セーリングおよびモーター船).
小型船で最も広く とプロペラ 3 ブレード. 4枚と5枚のブレードプロペラは通常大型船で使用されます, 遠洋定期船, 彼らの主な仕事はスピード輸送ではありません, 沈黙と振動の低減の提供.
プロペラの直径:
プロペラの直径 円の直径によって決定されます, ブレードの端を説明します, エンジン上にあります. それらが意図されている容器のサイズに応じて, 直径のサイズは、数十センチメートルから 5 メートル.
“ジャイアンツ” 後者のタイプの通常は遠洋定期船が装備されています, かなりのサイズのネジと適切な体力のコストを必要とする推進力のために.
スポイラープロペラ:
構造のこの部分の名前は次のように変換されます “インベーダー” そしてそれを完全に正当化します. スポイラーは、プロペラのブレードの出口経路にある湾曲したエッジです。, その主な目的は、ムーバーがキャプチャする能力を高めることです。 液体. スポイラーの存在は、モーターが非常に高く取り付けられ、ランニングトリムの角度が大きいアプリケーションでは非常に重要です.
また、 “インベーダー” あなたがすることができます:
–ブレードの傾斜角の線上に設置されている場合、船舶の機首をさらに上げるため;
–外縁と外縁に取り付けるときにブレードピッチを上げる.
重要な警告: スポイラーを取り付けると、平均してスクリューの回転数が減少します。 200-400 毎分, これには、平均して対応する削減ステップが必要です。 1-2 インチ.
その他の重要なパラメータとプロペラの性能:
プロペラの回転速度は、プロペラが取り付けられている船舶の速度の強さに依存します, ただし、このパラメータには最適なパフォーマンスがあります. 平均は最大です 300 rpm, 大型船の場合、最適なパフォーマンスは上回っていません 200. これは、高速が最もストレスを感じるエンジン部品の摩耗を増加させるためです。, そしてこれは故障につながります, 計画外の修理または最終的な破損と高価なメカニズム.
プロペラの回転軸を水平面に設定することをお勧めします, パフォーマンスパラメータが向上します. プロペラシャフトの傾斜がある場合、 “鎌” ブレードの周りの水の流れ, プロペラの性能を低下させる, 角度が高いほど, 効率の低下が大きいほど. 最初の損失 力は 違いを見ると具体的 10 度.
特別な注意が必要なのは大型で重い船の設備です, 産業または防衛で使用される. そう, タンカー用, 核 – 動力付き砕氷船, 航空母艦およびその他の大変位の実際の存在と高出力を送信する能力のある船舶. これをする, 彼らはいくつかのネジをインストールするだけでなく、2つまたは3つのシャフトのインストールを装備しています. ほとんどの場合それは 4 プロペラ, 対称的に配置. 北極砕氷船のネジの重要なパラメータの1つは、強度を考慮しています, 前方だけでなく後方にも移動するときに厚い氷を砕くことができるはずだからです.
プロペラの種類:
プロペラの種類 たくさん. それらは異なる材料から製造することができます (鋼, ブロンズ, 真鍮, 鋳鉄, プラスチック), 別のものを持っている 設計 (- 成形, 取り外し可能または回転ブレード) そして彼らの仕事に影響を与える他の根本的な違いと, 直接, それらが設置されている船の動き.
プロペラのもう1つのパラメーターの違い–プロペラのブレードの迎え角を制御する機能. この原理に基づいて、それらは固定ピッチプロペラと可変ピッチプロペラに分けられます.
固定ピッチプロペラ:
固定ピッチプロペラ (VFS) 推進力です, ブレードの唯一の一定の角度です, 彼らの生産方法のために. そのようなプロペラはワンピースで鋳造されます, 寸法と重量が小さいので. それらを主に車の小さな排気量に配置します:
アマチュア;
- 小さいサイズ;
– 船貿易のために設計された;
–ネジなどの強度を高める必要のある船.
そのような船の動きは一方向への長期的な動きです, したがって、主な機能としての固定ピッチプロペラの操作性は道端にあります.
このメカニズムのバリエーション– 取り外し可能なブレード付きネジ. ステップは固定されたままです, しかし、設計は、1つの位置でプロペラのディスクへのブレードの鋳造製造と取り付けを意味しません. これにより、個人が破損した場合に交換できる可能性があります 部品 (ブレード), デバイス全体ではありません, 大径の固体推進力を生み出すことができます, かなり難しいワンピース鋳造.
可変ピッチプロペラ:
可変ピッチプロペラ (CPP) ハブのブレードの回転が変化する可能性を示唆している. 固定ネジのコンポーネントは、ブレードの特殊な駆動により、ブレードの軸を中心に回転できるように作られています。, 必要ならば, 迎え角を変える. これはアクチュエータの可能性によって達成されます, ステップを変更するメカニズムとして知られています (MISH).
変更ステップのメカニズムは次のようになります。:
–マニュアル;
–機械的;
–電気機械;
–油圧;
–電気油圧式.
変更ステップのメカニズムの一部 (MISH), マニュアルを除いて、: ブレードの回転メカニズム, 通常、ネジのハブに配置されます; ブレードを回転させ、プロペラシャフトとメインエンジンの間の領域に配置されるサーボモーター; フィードバックまたは新しいピッチの量を示すデバイス.
順番に, 変更ステップのメカニズムの一部を形成するブレードの回転メカニズムは、:
–ギア–小径のネジに使用されます 裁判所, 大容量の開発を伴わない;
–クランクは高度な信頼性と耐久性です, 強烈なデザインに適用されます, 高速ネジ, NS.
プロペラのハブ内のブレードの回転のメカニズムです, サイズとネジのサイズの両方に反映されます.
最も頻繁に使用されるドライブは、制御可能なピッチプロペラを備えた油圧アクチュエータと見なされます. その中で、ブレードの回転は、粘度の小さい流体の影響によって生成されます, デバイスのメカニズムは比較的簡単です. 油圧のもう1つの利点は、小さくて軽い推進力でも優れた作業能力を生み出すことができることです。.
ネジを遠隔操作することにより, 橋から直接, 船の動きの安心と調整. 小さなの使用, しかし、コート全体でさえ強力で強力な推進力により、ハンドリング特性と操作性が向上し、あらゆるスピードマシンとピッチを調整することが可能になりました。. そのような行動の結果として, プロペラの性能は数倍に向上します, これにより、船舶の全体的な運用コストが削減されます.
プロペラの長所と短所:
技術の進歩にもかかわらず, プロペラ 理想的なメカニズムではありません. そう, 推進力としての彼の仕事は、回転速度が一定または増加している場合にのみ可能です。, それ以外の場合は、水の層のブレード面, ブレーキとして機能します, 非常にアクティブです.
プロペラの効率の理論計算はの指標に達しますが 75 %, 彼はこれらのパラメータを達成することができません, そしてそれらは通常の範囲にあります 30-50 %. の効率で完璧なネジを作成するには 100% 不可能です, 彼の仕事は絶えず変化する環境条件に依存しているからです.
興味深い事実: でも プロペラは 人間の制御船を大幅に促進し、かなりの寸法の機械で移動することができました, その効率はまだ通常のオールより劣っています, 到達するパラメータ 60-65%. パドルホイールのエンジンを比較すると, 利点はまだ機械装置にあります (パドルホイール): その生産性はより高く、寸法と重量–より少ない. しかしながら, パドルホイールを修理して保持するだけでなく、損傷が発生した場合, でも簡単. 修理はしっかりしたプロペラは不可能です, チームには適切な機器が必要です, スキルとドックで開催.
機械的推進力の利点 (パドルホイール) 脆弱性が低いことに起因します, それが作られる寸法と材料を提供します, つまり, 彼らははるかに少ない壊れます. それは水の世界の住民と船外の人々にとってより安全ですが. 防衛および軍事産業に関して, プロペラには疑いの余地のないリーダーシップがあります. そう, 軍事目的で既存のデッキの表面全体を使用することを許可された水中のプロペラの領域, 敵の発射体のドライバーに当たる可能性を事実上排除します.
プロペラの発明と近代化の歴史は古代に根ざしています, しかし、技術進歩の発展によってのみ、人類はメカニズムを実現することができました, そのプロトタイプは今日でも使用されています. しかしながら, この業界は進化し続けています: 科学者や発明家は、性能推進力を強化するための合金や材料を探し、弱点を排除または軽減できる設計を開発しています.
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