《船用螺旋槳技術(shù)研究及系列圖譜》從工程實踐和物理概念方面做些探討。其中,第一部分包括螺旋槳的幾何形狀、槳葉剖面翼型的變化:在復(fù)雜運動狀態(tài)(變速、調(diào)速和不同方位角時)中,螺旋槳的流體動力狀況和相應(yīng)工程技術(shù)對策;空泡現(xiàn)象和船后伴流場的模擬試驗和評估等。為應(yīng)對現(xiàn)代各種用途船舶對螺旋槳的要求(控制空泡、減振、降噪等),出現(xiàn)了現(xiàn)代徑向變螺距、周向側(cè)斜、軸向預(yù)置縱傾的翼形剖面槳葉船用螺旋槳。第二部分包含一些經(jīng)過實驗檢驗,證明可用的新的螺旋槳系列圖譜,它們分別針對不同類型船舶所需載荷系數(shù)各異的螺旋槳。
《船用螺旋槳技術(shù)研究及系列圖譜》可供從事船用螺旋槳研發(fā)和使用的工程技術(shù)人員參考,也可供船舶和海洋工程專業(yè)的大學(xué)生、研究生閱讀。
著者曾有機會接觸、參與國內(nèi)船舶研究、設(shè)計部門船用螺旋槳的技術(shù)研發(fā)工作。出于學(xué)習(xí)的目的,多年來對參加試驗所獲得的數(shù)據(jù)和看到的資料,結(jié)合公開文獻(xiàn),做了收集、整理、分析,希望查清各類船舶螺旋槳的實際技術(shù)品質(zhì)。對一些反映良好的螺旋槳,也想找出其知識含金量,加以消化吸收,并努力有所創(chuàng)新,形成適當(dāng)?shù)奈淖仲Y料,作為參與技術(shù)討論和決策的依據(jù)。特別是當(dāng)出現(xiàn)某些技術(shù)困惑和爭論時,還想弄清問題出在哪里。正是基于上述意愿,多方請教,努力完成螺旋槳的研發(fā)、設(shè)計課題。其中,有的工作延續(xù)時間長達(dá)數(shù)十年,才得以初步完成,有的甚至現(xiàn)在還沒完成。所有陸續(xù)匯集的資料,都源于技術(shù)責(zé)任部門的支持和個人履行職責(zé)的義務(wù),并不是僅僅依靠某個人努力就能完成的。
目前手頭形成、積累的船用螺旋槳技術(shù)資料,包括已經(jīng)向相關(guān)責(zé)任部門呈送的、受委托參與開發(fā)的、與國外交流獲得的、整理歸納破譯的等。這次整理出版的部分,都是著者本人在國內(nèi)教科書中未看到過的內(nèi)容,將側(cè)重從物理概念方面加以闡述。全書包括兩部分:第一部分涉及螺旋槳幾何、力學(xué)、工程實踐方面遇到的問題,且在教科書中尚未得到應(yīng)有反映的,例如,當(dāng)代船舶螺旋槳的圖紙表達(dá)和所用剖面翼型的變化;螺旋槳在復(fù)雜運動狀態(tài)(變速、調(diào)速和不同方位角時)的受力情況和相應(yīng)工程技術(shù)對策;空泡現(xiàn)象的模擬試驗和評估等。試圖在實驗和分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實踐,通過個例分析,加以闡述和解釋。第二部分內(nèi)容主要是一些螺旋槳系列圖譜。20世紀(jì)60年代起,陸續(xù)出現(xiàn)徑向變螺距、周向側(cè)斜、軸向預(yù)置縱傾的翼形剖面槳葉船用螺旋槳。與傳統(tǒng)的等螺距圓背形剖面螺旋槳不同,現(xiàn)在可供選擇的螺旋槳參量(翼形、螺距、側(cè)斜等)多了,同一型號的艦船的數(shù)量通常有限,加上甚至姐妹船的船一機參數(shù)和使用要求也有差異,都需要專配螺旋槳,導(dǎo)致研制工作量劇增。因此,充分吸收可能得到的、已有進(jìn)展的技術(shù)信息和經(jīng)驗,建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料庫一系列圖譜,用作研制新船螺旋槳的范本,成為相對便捷和有效的辦法。書中的螺旋槳系列圖譜,包括直接從模型試驗的,或從文獻(xiàn)檢索資料得到的,都通過實踐裝船檢驗,才能入選;凡由文獻(xiàn)檢索資料轉(zhuǎn)載的,除標(biāo)明出處外,還都經(jīng)重新整理,個別圖譜作了不影響推進(jìn)性能、卻對空泡、振動有益無害的輕度修正。各個螺旋槳系列分別適用于不同類型的艦船。圖譜中的螺旋槳動力和空泡性能數(shù)據(jù),盡量用最常見的無量綱系數(shù)表達(dá),以便于理解物理含義。這些圖譜曾多次保證以設(shè)計一個方案.順利地達(dá)到滿足技術(shù)任務(wù)書要求的結(jié)果。直到2013年,這些資料的應(yīng)用范圍已涉及差不多各類艦船的螺旋槳。必須強調(diào),與傳統(tǒng)螺旋槳葉梢寬度為零不同,系列圖譜中的螺旋槳,給定了槳葉梢有限寬度,并提出了對槳葉梢端的“泥鰍脊”和“斧口脊”修整建議,即對螺旋槳梢部加工檢測提出了要求。這對控制螺旋槳激勵船體振動和降低螺旋槳水噪聲很重要。關(guān)于加強螺旋槳葉梢部位的加工控制,在國外艦船用螺旋槳產(chǎn)品上,也已現(xiàn)端倪。
再者,對國內(nèi)數(shù)十年來出版的《船舶推進(jìn)》教材內(nèi)容,著者以為更新不夠及時,未能反映當(dāng)代發(fā)展水平,覺得與國家發(fā)展的現(xiàn)實不適應(yīng),也有所不安。但個人已退休,且年事已高,體力也難支撐編新教材的重任,只得以當(dāng)年案頭專題報告和一個個螺旋槳系列圖譜的形式整理出來。由于書中所有文稿形成于各個課題的研發(fā)過程中,時間跨越多年,每次獨立敘述、整理成文的東西,現(xiàn)在匯編到一起,可能會有重復(fù)。這次只能將書中所用標(biāo)記、索引文獻(xiàn)等盡量統(tǒng)一;略加整理后,在所有專題報告前面加上“報告主旨”,也是為說明當(dāng)時準(zhǔn)備報告的背景。
現(xiàn)在以《船用螺旋槳技術(shù)研究及系列圖譜》為書名發(fā)表這些東西,是希望:能給從事船用螺旋槳研究、設(shè)計、制造和運行的工程技術(shù)人員提供參考;也為有關(guān)部門的“螺旋槳資料數(shù)據(jù)庫”補充點材料。著者深知,造船技術(shù)在發(fā)展和進(jìn)步,書中關(guān)于船用螺旋槳的看法和資料是否正確,也必須接受時間和實踐的檢驗,該否定和淘汰的,還是得否定和淘汰。
本書撰寫時假定讀者具有船舶推進(jìn)的基礎(chǔ)知識。
最后,感謝上海交通大學(xué)船舶工程系對著者工作提供的支持和條件,特別要感謝海軍和工業(yè)部門有關(guān)艦船院、所和工廠給與著者的工作機會和支持,這一切實際上都是對個人的培養(yǎng),沒有這種幫助,著者只能一事無成。因此將書中這些東西整理出來供參考,也確是著者的責(zé)任。書中若有技術(shù)內(nèi)容上的遺漏或錯誤,應(yīng)歸著者本人,并祈惠于指正。
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錢曉南,上海交通大學(xué)研究員,浙江杭州人,1933年生,1994年退休。
1959年畢業(yè)于蘇聯(lián)列寧格勒造船學(xué)院。1959年起在上海交通大學(xué)造船系任教,歷任助教、講師、副教授、研究員。曾編寫一些新教材,如船舶阻力類和船舶操縱等。1960年主持研制成功我國首臺潛體水下阻力儀。1980年代起參與過多型艦船用推進(jìn)器的技術(shù)研發(fā)。曾成功判定某國外引進(jìn)挖泥船的可調(diào)螺距螺旋槳設(shè)計失誤,及參與論證某型艦由國外引進(jìn)螺旋槳設(shè)計可行。先后參與開發(fā)JQ-5-81系列鷹翅型螺旋槳,受托參與SQ-5-70低振動螺旋槳、H-4-60螺旋槳、H-5-75螺旋槳等系列的研發(fā)。設(shè)計過多型船艦推進(jìn)用螺旋槳及推力器,包括水面、水下艦艇、貨船、高速交通艇、漁船等的螺旋槳、可調(diào)螺距螺旋槳和導(dǎo)管螺旋槳。規(guī)劃和設(shè)施過一些特種試驗,如螺旋槳360°全方位性能試驗,螺旋槳倒車強度校核試驗等。
第一部分 專題報告
船用螺旋槳幾何形狀及其工程圖紙表達(dá)
可調(diào)螺距螺旋槳葉形狀表達(dá)及避免(調(diào)距時)互碰
螺旋槳剖面翼型若干資料分析的匯總
螺旋槳葉慣性數(shù)據(jù)及變速運動時與加速度有關(guān)的作用力
可調(diào)螺距螺旋槳流體動力設(shè)計的一些問題
關(guān)于“低振螺旋槳”直徑及螺距比選擇
低振螺旋槳直徑及螺距比選擇實例分析
可調(diào)螺距螺旋槳快速性
螺旋槳剖面空泡及伴流場的試驗和模擬
B-4-55系列螺旋槳在0~360°方位角運行時的流體動力性能(匯編資料)
吊艙推進(jìn)器螺旋槳360°全方位流體動力研究
多槳艦船低速航行時的閑置螺旋槳
螺旋槳設(shè)計中船一機一槳匹配若干問題
第二部分 螺旋槳系列圖譜
關(guān)于螺旋槳系列圖譜的說明
JQ-5-81系列鷹翅型螺旋槳圖譜及其使用說明
H-5-75系列螺旋槳(5葉、25°側(cè)斜)圖譜
H-4-60四葉25°側(cè)斜螺旋槳系列圖譜
Eu-5-75系列螺旋槳40°側(cè)斜
Eu-4-60系列螺旋槳圖譜
so-5-70系列低振動螺旋槳
so-4系列20°側(cè)斜螺旋槳
RSM-4-75系列螺旋槳
RSM-4-65系列螺旋槳
P-3-65系列螺旋槳
螺旋槳初步設(shè)計參考資料
導(dǎo)管螺旋槳初步設(shè)計參考資料
參考文獻(xiàn)