[科普中國]-螺旋槳敞水試驗

簡介

模型試驗可以估算螺旋槳運轉(zhuǎn)性能。模型試驗必須測，出螺旋槳的特性曲線，這些特性曲線可作為新船螺旋槳設(shè)計的基礎(chǔ)。船的尾型可多方面變化，這會引起螺旋槳運轉(zhuǎn)條件的變化。因此用槳模在均勻流場中做試驗是方便的。這種模型試驗叫做螺旋槳敞水試驗。通常進行敞水試驗時要借助于自動記錄的動力儀，而動力儀放在為這種試驗專門建造的敞水箱上。2

敞水箱具有一根向前伸出的軸管。螺旋槳在敞水箱前面均勻速度場中運轉(zhuǎn)，它幾乎是處于不受敞水箱勢流干擾狀態(tài)。敞水箱固定在拖車上，在右圖中示出了這種布置，通常由水面到槳軸的距離等于螺旋槳直徑D而定出敞水箱的位置。敞水箱也可做成雪茄形狀，可浸在水中，由一垂直臂固定在拖車上。如果滿足下面條件：(a)幾何相似； (b)運動相似；(c)動力相似。作用在槳模和實槳上的比力將相同。當模槳和實槳有相同形狀時就遵守了幾何相似，從而可以估算螺旋槳在實際水流中的性能。2

試驗方法螺旋槳模型敞水試驗的目的就是要測定螺旋槳的性能，故在試驗過程中應使進速系數(shù)有足夠大的變化范圍。各試驗池中不外乎采用下列兩種方法以得到不同的進速系數(shù)值，即：

第一種方法：保持模型的轉(zhuǎn)速不變，而以不同的進速進行試驗。

第二種方法：保持模型的進速不變，而以不同的轉(zhuǎn)速進行試驗。

采用第二種方法時因轉(zhuǎn)速不能無限加大，因而進速系數(shù)的變動范圍有一定限度，不能得到進速系數(shù)為零時的情況。故試驗池中常采用第一種方法或第一種與第二種結(jié)合的方式來進行螺旋漿模型的敞水試驗。

在進行試驗時，所有測量儀器及有關(guān)設(shè)備都安裝在拖車上，螺旋槳動力儀安置在流線型之銅質(zhì)護匣內(nèi)(通常稱為敞水箱)，其尾軸向前方伸出，故螺旋槳模型裝在儀器之前，且其葉背向前。為了避免敞水箱在水中運動時影響螺旋槳模型附近的水流情況，模型應在護匣之前足夠遠處。槳軸的沉沒深度應不小于模型的直徑，以清除興波的影響。試驗時需測量的數(shù)據(jù)為：螺旋槳模型的進速、轉(zhuǎn)速、推力及轉(zhuǎn)力矩。其中進速即為拖車前進的速度，可借記錄儀上所記錄的時同和距離來決定。轉(zhuǎn)速可由轉(zhuǎn)數(shù)儀來測定，推力及轉(zhuǎn)力矩塒則由動力儀上直接讀出。3

作用在船舶螺旋槳的性能研究與工程設(shè)計中，經(jīng)常需要進行螺旋槳的模型敞水試驗，即將螺旋槳模型單獨在水池或水槽中進行水動力性能測試。敞水試驗有以下幾個方面的作用：

(1)進行系列實驗，繪制螺旋槳設(shè)計圖譜；

(2)根據(jù)系列試驗結(jié)果，分析幾何要素對性能的影響；

(3)驗證理論分析結(jié)果的真確性；

(4)配合自航試驗分析船體和螺旋槳的干擾，預報船舶航行性能。4