프로펠러 구조, 유형, 원리와 작동
프로펠러 구조, 유형, 원리 및 작동 메커니즘.
프로펠러는 선박의 추진에 필요한 추력 압력을 생성하기위한 장치입니다..
형질. 프로펠러의 블레이드. 프로펠러 블레이드의 힘 및 속도 다이어그램
프로펠러의 종류. 고정 피치 프로펠러. 제어 가능한 피치 프로펠러.
선박의 프로펠러:
프로펠러 추진에 필요한 추력을 생성하는 것이 의도 된 목적인 장치입니다. 선박의. 이 결과는 단순한 물리적 프로세스로 인해 달성됩니다.: 모터의 회전축은 그것이 놓인 물 수송을 미는 힘으로 변환됩니다, 배의 움직임을 보장하는.
이것을 자세히 고려하면, 그 프로펠러 회전 중 각 칼날은 많은 양의 물을 잡아서 다시 던집니다., 주어진 각운동량을 말해, 이 물방울의 반력은 운동량을 로터 블레이드로 전달합니다., 블레이드차례로, – 허브를 통과하는 프로펠러 샤프트, 그리고 프로펠러 샤프트, 더욱이, – 메인 스러스트 베어링을 통과하는 선박의 선체.
이 문제의 해결책 (선박의 움직임 보장) 프로펠러에 다른 이름을주었습니다 – 무버, 하지만 그가 친절, 어떤 재료로 만들어졌으며 어떤 구조가, 회전 수송의 속도와 유형에 따라 다름.
프로펠러의 작동 원리와 메커니즘:
프로펠러 작동 메커니즘의 기초 – 회전축 변형 엔진의 힘에있는 선박의, 그를 움직 이도록 강요, 즉. 물기둥 특유의 강조 생성, 평범한 배와 같은, 다톤 순양함은 밀고 시작할 수 있습니다. (나중에 계속) 과정.
나사의 주요 구성 요소 – 블레이드, 기계의 과정에 따라 올바른 위치에서. 공사가 회전을 시작할 때, 의 위에 표면 블레이드의 특정 힘에 의해 생성됩니다:
– 운동 방향을 향하는면 (흡입관), 진공이있다;
– 코스 반대편에 위치 (강제) – 물 질량의 증가 된 압력.
다른 당사자와 압력으로 인한 결과의 차이가 필요한 힘을 형성합니다. (와이), 리프트라고. 여자, 차례로, 방향으로 향하는 힘으로 구성 운동 기계의 (피) 그리고에 수직 용기 (티), 그래서:
– 작업에 필요한 초점을 얻었습니다. 나사의;
– 극복이 부과되는 토크를 형성 엔진.
가장 중요한 것은 블레이드 프로파일의 공격 각도입니다. (ㅏ), 범위에있는 4-8 도. 받음각은 블레이드에 접근하는 물 흐름의 속도 벡터와 블레이드의 가압 표면 사이에 형성된 각도입니다.. 더 높은 설정은 토크를 증가 시키므로 엔진 성능은 아무것도 소모되지 않습니다.. 만남을 줄임으로써 반대 상황을: 리프팅 힘과 강조를 줄입니다., 엔진 출력의 활용도를 떨어 뜨리는.
형질. 프로펠러의 블레이드. 프로펠러 블레이드의 힘 및 속도 다이어그램:
지정된 도면에는 프로펠러 오른쪽 회전 블레이드의 힘과 속도 다이어그램이 나와 있습니다., 어디:
R – 프로펠러를 강조하는 힘,
T – 전력, 발전기 토크,
Y – 양력
W – 물 흐름,
VA – 병진 운동의 속도,
Vr은 나사의 주변 속도입니다.. Vr = 2·파이·아르 자형·엔. 그러므로, 프로펠러의 r 값이 클수록, 원주 속도 Vr이 많을수록, 따라서 총 속도 W,
아르 자형 프로펠러의 반경,
엔 – 프로펠러의 회전 수, R / h,
α – 공격 각
N – 스텝 나사. 피치는 나사를 한 번 완전히 돌리는 동안 축을 따라 블레이드의 임의 지점을 이동하는 것입니다.,
H·n – 축을 따른 나사의 이론적 속도. rpm에서 스텝 스크류의 곱을 나타냅니다..
나사 디자인:
필수 부분 프로펠러 디자인의 – 블레이드와 블레이드가 위치한 허브의 존재. 원하는 받음 각도를 얻고 허브에 블레이드를 나사로 설치하려면:
– 방사형,
– 그들 사이에 동일한 거리,
– 회전면에 대해 동일한 회전 각도.
자체 블레이드는 작거나 중간 신장을 가질 수 있습니다., 기계의 크기와 디자인에 따라, 발동기가 될 것입니다.. 나사가 움직이기 위해, 프로펠러 샤프트에 배치됩니다., 회전 제공 엔진 허브를 통해 기계의. 칼날이 회전 할 때 물을 잡고 던져, 원하는 물리적 힘을 형성하고 충동, 물의 강조와, 결과적으로, 차량의 수역이 추력 베어링으로 회전을 시작합니다..
프로펠러 블레이드 수:
프로펠러 디자인의 주요 차이점은 블레이드 수입니다., 성능 계수 제공 (순경) 장치의. 그래서, 가장 효율이 높은 프로펠러는 블레이드가 2 개뿐입니다., 그러나 작은 디스크 관계에서만 효과적입니다. (약 0.5). 관계의 더 높은 단계 디스크에서 1-1. 5 (디스크 영역에 대한 곧게 펴진 블레이드의 비율) 블레이드의 내구성을 보장하는 것은 매우 어렵습니다., 그러니 물통 만 사용하세요, 나사의 하중이 최소값에 더 가까운 곳 (경주 용 요트) 또는 나사를 보조 추진 수단으로 사용 (항해 및 모터 선박).
작은 선박에서 가장 널리 프로펠러 3 블레이드. 4 개 및 5 개의 블레이드 프로펠러는 일반적으로 대형 선박에 사용됩니다., 바다 정기선, 주요 업무가 속도 수송이 아닌 곳, 침묵 및 진동 감소 제공.
프로펠러의 직경:
프로펠러의 직경 원의 지름에 의해 결정됩니다., 블레이드의 끝을 설명하는, 엔진에 위치. 대상 선박의 크기에 따라, 직경 크기는 수십 센티미터에서 최대 5 미터.
“자이언츠” 후자의 유형은 일반적으로 해저 정기선을 갖추고 있습니다, 상당한 크기의 나사와 적절한 물리적 강도의 비용이 필요한 추진.
스포일러 프로펠러:
이 구조 부분의 이름은 다음과 같이 변환됩니다. “침입자” 완전히 정당화합니다. 스포일러는 프로펠러에서 블레이드의 나가는 경로에 위치한 곡선 모서리입니다., 주요 목적은 무버가 액체. 스포일러의 존재는 모터가 매우 높게 장착되고 러닝 트림의 각도가 큰 응용 분야에서 매우 중요합니다..
또한 설치하십시오 “침입자” 당신이 할 수 있습니다:
– 블레이드의 경사각 선에 설치된 경우 선박의 기수를 더 높이기 위해;
– 외부 및 외부 가장자리에 설치할 때 블레이드 피치 증가.
중요한 경고: 스포일러를 설치하면 평균적으로 나사의 회전 수가 감소합니다. 200-400 분당, 평균의 해당 감소 단계가 필요합니다. 1-2 신장.
기타 중요한 매개 변수 및 프로펠러의 성능:
프로펠러의 회전 속도는 설치된 선박 속도의 강도에 따라 다릅니다., 하지만이 매개 변수는 최적의 성능을 가지고 있습니다.. 평균은 최대입니다 300 rpm, 대형 선박의 경우 최적의 성능은 200. 고속은 가장 스트레스를받는 엔진 부품의 마모를 증가시키기 때문입니다., 그리고 이것은 고장으로 이어집니다, 계획되지 않은 수리 또는 최종 손상 및 값 비싼 메커니즘.
수평면에서 프로펠러의 회전축을 설정하는 것이 좋습니다., 성능 매개 변수를 향상시킵니다.. 프로펠러 샤프트의 경사가 있으면 “큰 낫” 블레이드 주변의 물 흐름, 프로펠러의 성능이 저하됩니다., 각도가 높을수록, 효율성 손실이 커짐. 첫 번째 손실 힘은 당신이 차이를 볼 때 명백한 10 도.
특별한주의는 크고 무거운 선박의 장비가 필요합니다, 산업 또는 방위에 사용. 그래서, 유조선 용, 핵무기 – 강화 된 쇄빙선, 항공 모함 및 기타 대형 변위 선박의 실제 존재 및 고출력 전송 능력. 이것을하기 위해, 2 개 또는 3 개의 샤프트 설치와 몇 개의 나사 설치. 대부분의 경우 4 추진자, 대칭으로 배열. 북극 쇄빙선 용 나사의 중요한 매개 변수 중 하나는 강도를 고려합니다., 앞뒤로 움직일 때 두꺼운 얼음을 깨뜨릴 수 있어야 하니까요.
프로펠러의 유형:
프로펠러의 종류 많이. 그들은 다른 재료로 제조 될 수 있습니다 (강철, 청동, 놋쇠, 주철, 플라스틱), 다르다 디자인 (- 성형, 이동식 또는 회전 블레이드) 작업에 영향을 미치는 기타 근본적인 차이점과, 직접, 그들이 설치된 선박의 움직임.
프로펠러의 또 다른 매개 변수 차이 – 프로펠러 블레이드의 공격 각도를 제어하는 기능. 이 원리에 따라 고정 피치 프로펠러와 제어 가능한 피치 프로펠러로 구분됩니다..
고정 피치 프로펠러:
고정 피치 프로펠러 (VFS) 추진력이다, 블레이드의 유일하고 일정한 각도입니다., 그들의 생산 방법 때문에. 이러한 프로펠러는 일체형으로 주조됩니다., 크기와 무게가 작습니다.. 주로 자동차 작은 변위에 배치:
아마추어;
- 작은 크기;
– 배들무역을 위해 설계;
– 나사 및 기타의 강도 증가가 필요한 선박.
그러한 선박의 움직임은 한 방향으로의 장기적인 움직임입니다, 따라서 주요 기능인 고정 피치 프로펠러의 기동성은.
이 메커니즘의 변형 – 분리 가능한 블레이드가있는 나사. 단계가 고정됨, 그러나 디자인은 한 위치에서 프로펠러의 디스크에 블레이드를 주조하고 장착하지 않음을 의미합니다.. 이것은 개인의 파손시 교체 가능성을 제공합니다. 부속 (블레이드), 전체 장치가 아닙니다., 큰 직경의 견고한 추진력을 생성 할 수 있습니다., 매우 어려운 일체형 주조.
제어 가능한 피치 프로펠러:
제어 가능한 피치 프로펠러 (CPP) 허브에서 블레이드의 회전 변경 가능성을 제안. 고정 나사의 구성 요소는 블레이드의 특수 드라이브로 인해 축을 중심으로 회전 할 수 있도록 만들어졌습니다., 필요하다면, 공격 각도 변경. 이것은 액추에이터의 가능성에 의해 달성됩니다, 단계를 변경하는 메커니즘으로 알려진 (미쉬).
변경 단계의 메커니즘은 다음과 같습니다.:
- 설명서;
– 기계;
– 전자 기계;
– 유압;
– 전기 유압.
변경 단계 메커니즘의 일부 (미쉬), 설명서를 제외하고는: 블레이드의 회전 메커니즘, 일반적으로 나사의 허브에 위치; 블레이드를 회전시키고 프로펠러 샤프트와 메인 엔진 사이의 영역에 배치되는 서보 모터; 피드백 또는 새로운 피치의 양을 보여주는 장치.
차례로, 변화 단계의 메커니즘의 일부를 형성하는 블레이드의 회전 메커니즘은:
– 기어 – 작은 직경의 나사에 사용 법원, 고용량 개발을 포함하지 마십시오;
– 크랭크는 높은 수준의 신뢰성과 내구성, 강렬한 디자인에 적용, 고속 나사, 등.
프로펠러의 허브 내에서 블레이드의 회전 메커니즘입니다., 나사의 크기와 크기 모두에 반영됩니다..
가장 자주 사용되는 드라이브는 제어 가능한 피치 프로펠러가있는 유압 액추에이터로 간주됩니다.. 그 안에서 블레이드의 회전은 점도가 작은 유체의 영향으로 생성됩니다., 그리고 장치 메커니즘은 상대적으로 쉽습니다. 유압 장치의 또 다른 장점은 작고 가벼운 추진에서도 큰 작업 능력을 생성 할 수 있다는 것입니다..
나사를 원격으로 제어하여, 다리에서 직접, 선박 이동의 완화 및 조정. 작은 사용, 그러나 전체 코트에서도 강력하고 강력한 추진력으로 핸들링 특성과 기동성이 향상되어 모든 스피드 머신으로 피치를 조정할 수 있습니다.. 그러한 행동의 결과, 프로펠러의 성능이 몇 배 향상되었습니다., 이는 선박의 전체 운영 비용을 줄입니다..
프로펠러의 장단점:
기술적 진보에도 불구하고, 프로펠러 이상적인 메커니즘이 아닙니다. 그래서, 추진력으로서의 그의 임무는 회전 속도가 일정하거나 증가하는 조건에서만 가능합니다., 그렇지 않으면 물 층의 블레이드면, 브레이크 역할을 할 것입니다, 꽤 활동적.
프로펠러의 효율에 대한 이론적 계산은 다음 지표에 도달하지만 75 %, 그는 이러한 매개 변수를 달성 할 수 없습니다., 그리고 그들은 일반적으로 범위에 있습니다 30-50 %. 효율성을 가진 완벽한 나사를 만들려면 100% 불가능하다, 그의 작업은 끊임없이 변화하는 환경 조건에 달려 있기 때문에.
흥미로운 사실: 이기는 하지만 프로펠러는 인간 제어 선박을 크게 용이하게했으며 상당한 크기의 기계에서 이동할 수 있습니다., 그 효율성은 여전히 일반 노보다 열등합니다, 도달하는 매개 변수 60-65%. 패들 휠의 엔진을 비교하면, 장점은 여전히 기계 장치입니다. (외륜): 생산성은 더 높고 크기와 무게는 더 적습니다.. 하지만, 패들 휠을 수리하여 손상이 발생한 경우에만 가능할뿐만 아니라, 하지만 더 쉽다. 견고한 프로펠러 수리 불가능, 팀에는 적절한 장비가 필요합니다., 기술과 독에 보관.
기계적 추진의 장점 (패들 휠) 낮은 취약성 때문입니다., 그것이 만들어지는 치수와 재료를 제공하는, 즉, 그들은 훨씬 덜 부서진다. 물 세계의 주민들과 선외 사람들에게 더 안전하지만. 국방 및 군수 산업 관련, 프로펠러에 대한 확실한 리더십이 있습니다. 그래서, 군사 목적으로 사용할 수있는 수중 프로펠러의 면적은 기존 데크의 전체 표면입니다., 적 발사체의 드라이버를 칠 가능성을 사실상 제거합니다..
프로펠러의 발명과 현대화의 역사는 고대에 뿌리를두고 있습니다., 그러나 기술 발전의 발전으로 만 인류는 메커니즘을, 오늘날에도 여전히 사용되고있는 프로토 타입. 하지만, 이 산업은 계속 진화하고 있습니다: 향상된 성능 추진을위한 합금 및 재료를 찾고 약점을 제거하거나 줄일 수있는 설계를 개발하는 과학자 및 발명가.
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