Propeller

Propeller

• De propeller is als een roterende ventilator. Wanneer de bladen draaien, komen hun hellende oppervlakken in wisselwerking met water of lucht, waardoor het water of de lucht naar achteren worden geduwd. Volgens de derde wet van Newton zal water of lucht de propeller een gelijke en tegengestelde reactiekracht geven, wat de stuwkracht is die het schip of vliegtuig vooruit duwt.

• De propeller is opgebouwd uit een groep vleugelprofielen en het werkingsprincipe is vergelijkbaar met dat van de vleugel. De vleugel vertrouwt op de geometrische veranderingen van het vleugelprofiel en de aanvalshoek van de instroom om ervoor te zorgen dat de vloeistof die door de bovenste en onderste delen van het vleugelprofiel stroomt, verschillende snelheden heeft. Volgens het principe van Bernoulli zullen verschillende snelheden verschillende drukken op de boven- en onderoppervlakken van het vleugelprofiel veroorzaken, waardoor lift ontstaat. De component van de lift van het vleugelprofiel in voorwaartse richting is de stuwkracht van de propeller.

Belangrijkste soorten

• Propeller met vaste spoed: De structuur is relatief eenvoudig en de bladen zijn over het algemeen drie of vier, en maximaal zeven. Het heeft het hoogste rendement bij een bepaalde snelheid, maar de toonhoogte is vast en kan niet worden aangepast aan de rijomstandigheden. De efficiëntie kan worden beïnvloed onder verschillende vaaromstandigheden. Het is geschikt voor schepen met hoge eisen aan snelheid en stabiliteit.

• Propeller met verstelbare spoed: ook wel propeller met verstelbare spoed genoemd, die de spoed kan aanpassen door de bladen te draaien door mechanische of hydraulische manipulatie van het mechanisme in de naaf. Het kan het hoofdmotorvermogen volledig benutten en de voortstuwingsefficiëntie verbeteren. Bij het achteruitvaren van het schip kan de draairichting van de hoofdmotor onveranderd worden gehouden. Het heeft een goed aanpassingsvermogen aan de verandering van de bladbelasting en wordt meestal gebruikt in sleepboten, vissersboten en schepen voor algemeen transport.

• Kanaalpropeller: Aan de buitenrand van een gewone propeller wordt een cirkelvormig kanaal met een vleugelvormige doorsnede geïnstalleerd. Het kanaal kan de voortstuwingsefficiëntie verbeteren, maar de achteruitrijprestaties zijn slecht. De vaste buisschroef vergroot de draaidiameter van het schip. Het draaibare kanaal kan de draaiprestaties van het schip verbeteren en wordt vooral gebruikt voor het duwen van schepen.

• Tandempropeller: Twee of drie gewone propellers zijn op dezelfde as geïnstalleerd en draaien met dezelfde snelheid in dezelfde richting. Wanneer de propellerdiameter beperkt is, kan het bladoppervlak worden vergroot om meer vermogen te absorberen, wat gunstig is voor trillingsreductie of het vermijden van cavitatie, maar het gewicht is groot, de propelleras is lang en de lay-out en installatie zijn moeilijk, dus het wordt minder gebruikt.

• Tegengesteld draaiende propeller: Twee gewone propellers worden achter elkaar op de concentrische binnen- en buitenassen geïnstalleerd en draaien met dezelfde snelheid in tegengestelde richtingen. Het kan het rotatie-energieverlies van het propellerzog verminderen, de voortstuwingsefficiëntie verbeteren en de manoeuvreerbaarheid van het schip verbeteren, maar de constructie is complex en vereist veel installatie en onderhoud.

Geometrische parameters

• Diameter: Het is de kerngrootte van de propeller, die verband houdt met het vereiste vermogen, de nominale snelheid, het vluchtbereik, enz.

• Aantal messen: Het heeft een grote invloed op de efficiëntie en het gewicht. Het toevoegen van bladen vergroot het puntverlies, maar kan ook de bladbelasting verminderen, zodat het door elk blad geabsorbeerde vermogen afneemt en de verandering in aerodynamische efficiëntie varieert met de algehele belasting van de propellerschijf.

• Draaiverdeling: Om de propeller te laten werken binnen het g-efficiëntie aanvalsbereik in elke sectie, moet de torsiehoek worden geoptimaliseerd op basis van de inkomende stromingsomstandigheden. Propellers die met hoge snelheden vliegen, moeten worden ontworpen met een grotere totale torsie, terwijl propellers die met lage snelheden vliegen een kleinere totale torsie hebben.

• Airfoil: De vleugelvorm van het bladgedeelte is een belangrijke aerodynamische ontwerpparameter, die de lift-to-drag-verhouding bepaalt wanneer de luchtstroom rond de propeller stroomt en rechtstreeks van invloed is op de efficiëntie.

Materiaal selectie

• Metalen materialen: Veel voorkomende zijn koperlegeringen, aluminiumlegeringen en roestvrij staal. Koperlegeringen hebben een goede corrosieweerstand, sterkte en taaiheid; aluminiumlegeringen zijn licht en sterk, wat het totale gewicht van vliegtuigen of schepen kan verminderen; roestvrij staal heeft een hoge sterkte en sterke corrosieweerstand en is geschikt voor zware omstandigheden.

• Composietmaterialen: zoals met koolstofvezel versterkte composietmaterialen, die een hoge specifieke sterkte, hoge specifieke modulus, goede weerstand tegen vermoeidheid en corrosie hebben, en kunnen worden aangepast aan ontwerpvereisten, maar de kosten zijn relatief hoog.