Ein Propeller ist ein Typ des Anhängers, der Macht durch das Umwandeln der Rotationsbewegung in den Stoß übersendet. Ein Druck-Unterschied wird zwischen dem nachschicken und den hinteren Oberflächen der Klinge in der Form von der Tragfläche erzeugt, und eine Flüssigkeit (wie Luft oder Wasser) wird hinter der Klinge beschleunigt. Propeller-Dynamik kann sowohl durch den Grundsatz von Bernoulli als auch durch das dritte Gesetz von Newton modelliert werden. Ein Propeller ist häufig als Schraube umgangssprachlich bekannt.

Geschichte

Der im Verwenden eines Schraube-Propellers verwendete Grundsatz wird im Wriggen verwendet. Es ist ein Teil der Sachkenntnis, eine venezianische Gondel anzutreiben, aber wurde auf eine weniger raffinierte Weise in anderen Teilen Europas und wahrscheinlich anderswohin verwendet. Zum Beispiel ist das Antreiben eines Kanus mit einem einzelnen Paddel mit einem "j-stroke" mit einem zusammenhängenden, aber nicht identischer Technik verbunden. In China wurde das Wriggen, genannt "lu", auch durch das 3. Jahrhundert n.Chr. verwendet.

Im Wriggen wird eine einzelne Klinge durch einen Kreisbogen bewegt, von Seite zu Seite darauf achtend fortzusetzen, die Klinge dem Wasser im wirksamen Winkel zu präsentieren. Die mit dem Schraube-Propeller eingeführte Neuerung war die Erweiterung dieses Kreisbogens durch mehr als 360 ° durch die Befestigung der Klinge einer rotierenden Welle. Propeller können eine einzelne Klinge haben, aber in der Praxis gibt es fast immer mehr als einen, um die beteiligten Kräfte zu erwägen.

Der Ursprung des Schraube-Propellers fängt mit Archimedes an, der eine Schraube verwendet hat, um Wasser für die Bewässerung und aussteigenden Boote so berühmt zu heben, dass es bekannt als die Schraube von Archimedes geworden ist. Es war wahrscheinlich eine Anwendung der spiralförmigen Bewegung im Raum (Spiralen waren eine spezielle Studie von Archimedes) zum segmentierten Wasserrad einer Höhle, das für die Bewässerung durch Ägypter seit Jahrhunderten verwendet ist. Leonardo da Vinci hat den Grundsatz angenommen, um seinen theoretischen Hubschrauber zu steuern, dessen Skizzen eine große Leinwand-Schraube oben eingeschlossen haben.

1784 hat J. P. Paucton ein gyrocopter ähnliches Flugzeug mit ähnlichen Schrauben sowohl für das Heben als auch für den Antrieb vorgeschlagen. In ungefähr derselben Zeit hat James Watt vorgehabt, Schrauben zu verwenden, um Boote anzutreiben, obwohl er sie für seine Dampfmaschinen nicht verwendet hat. Das war nicht seine eigene Erfindung, obwohl; Toogood und Hays hatten es ein Jahrhundert früher patentiert, und es war eine übliche Anwendung als ein Mittel geworden, Boote seit dieser Zeit anzutreiben.

Vor 1827 hatte tschechisch-österreichischer Erfinder Josef Ressel einen Schraube-Propeller erfunden, der vielfache Klingen um eine konische Basis befestigen lassen hat. Er hatte seinen Propeller im Februar 1826 auf einem kleinen Schiff geprüft, das manuell gesteuert wurde. Er war im Verwenden seines Bronzeschraube-Propellers auf einem angepassten Dampfschiff (1829) erfolgreich. Sein Schiff "Civette" (48 BRT) hat eine Geschwindigkeit von ungefähr sechs Knoten (11 kph) erreicht. Das war das erste durch einen Propeller erfolgreich gesteuerte Schiff. Nachdem eine neue Dampfmaschine einen Unfall hatte (Rohrreißer-Schweißstelle), wurden seine Experimente von der Österreich-Ungarischen Polizei als gefährlich verboten. Josef Ressel war zurzeit ein Offizier der Österreich-Ungarischen Marine. Aber davor hat er ein Österreich-Ungarisches Patent (Lizenz) für seinen Propeller (1827) erhalten. Er ist 1857 gestorben, und 1866 hat die US-Akademie seine Lizenz für einen Schiff-Propeller bestätigt.

Diese neue Methode des Antriebs hat Dampfschiffen erlaubt, mit einer viel größeren Geschwindigkeit zu reisen, ohne Segel zu verwenden, die dadurch Ozeanreisen schneller machen.

John Patch, ein Seemann in Yarmouth, hat Nova Scotia einen fächerförmigen Propeller mit Halmen zwei 1832 entwickelt und hat es öffentlich 1833 demonstriert, ein Reihe-Boot über den Yarmouth-Hafen und einen kleinen Küstenschoner am Heiligen John, Neubraunschweig antreibend, aber sein offener Antrag in den Vereinigten Staaten wurde bis 1849 abgelehnt, weil er nicht ein amerikanischer Bürger war. Sein effizientes Design hat Lob in amerikanischen wissenschaftlichen Kreisen gezogen, aber zu diesem Zeitpunkt gab es vielfache konkurrierende Versionen des Seepropellers.

1835 hat Francis Pettit Smith eine neue Weise entdeckt, Propeller zu bauen. Bis zu dieser Zeit waren Propeller wörtlich Schrauben der beträchtlichen Länge. Aber während der Prüfung eines von einem angetriebenen Bootes hat sich die abgebrochene Schraube, ein Bruchstück verlassend, viel wie ein moderner Bootspropeller geformt. Das Boot hat sich schneller mit dem gebrochenen Propeller bewegt. In ungefähr derselben Zeit haben sich Frédéric Sauvage und John Ericsson um Patente auf vage ähnlichem beworben, obwohl weniger effiziente Propeller der verkürzten Schraube, zu einer anscheinend dauerhaften Meinungsverschiedenheit betreffs führend, wer der offizielle Erfinder unter jenen drei Männern ist. Ericsson ist weit berühmt geworden, als er den Monitor, ein gepanzertes Kriegsschiff gebaut hat, das 1862 mit der Virginia der Bundesstaaten in einem amerikanischen Bürgerkrieg-Seekampf gekämpft hat.

Die Überlegenheit der Schraube gegen Paddel wurde durch Marinen aufgenommen. Proben mit SS Archimedes des Schmieds, der erste Dampf gesteuerte Schraube, haben zur berühmten Tauziehen-Konkurrenz 1845 zwischen dem Schraube-gesteuerten HMS Rattler und dem Paddel-Steamer HMS Alecto geführt; das ehemalige Ziehen der Letzteren rückwärts an 2.5 Knoten (4.6 kph).

In der zweiten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts wurden mehrere Theorien entwickelt. Die Schwung-Theorie oder Plattenauslöser-Theorie — eine Theorie, die ein mathematisches Modell eines idealen Propellers beschreibt — wurden von W.J.M. Rankine (1865), Alfred George Greenhill (1888) und R.E. Froude (1889) entwickelt. Der Propeller wird als eine ungeheuer dünne Scheibe modelliert, eine unveränderliche Geschwindigkeit entlang der Achse der Folge veranlassend. Diese Scheibe schafft einen Fluss um den Propeller. Unter bestimmten mathematischen Propositionen der Flüssigkeit, dort kann eine mathematische Verbindung zwischen der Macht, dem Radius des Propellers, Drehmoments herausgezogen werden und hat Geschwindigkeit veranlasst. Reibung wird nicht eingeschlossen.

Die Klinge-Element-Theorie (BET) ist ein mathematischer Prozess, der ursprünglich von William Froude (1878), David W. Taylor (1893) und Stefan Drzewiecki entworfen ist, um das Verhalten von Propellern zu bestimmen. Es schließt das Zerbrechen einer Tragfläche unten in mehrere kleine Teile ein, die dann die Kräfte auf ihnen bestimmen. Diese Kräfte werden dann in Beschleunigungen umgewandelt, die in Geschwindigkeiten und Positionen integriert werden können.

2009 hat Mike Richard John Smith eine kanadische Offene Anwendung abgelegt (kanadische Offene Zahl: 2675044) ist das Anzeigen des Schraube-Typ-Propellers wegen der Schraube-Typ-Klinge orietation des Propellers der ineffizient, wenn in der Operation wegen der Vorwärtsbewegung wesentlich die Flüssigkeit bewegt (für ein Boot ist die Flüssigkeit Wasser), seitlich, Rotations-, und rearwardly, worin das Bewegen von der Flüssigkeit seitlich das Boot, so contibuting zur Wirkungslosigkeit des Schraube-Typ-Propellers nicht vorwärts treibt.

Ein Propeller ist der allgemeinste propulsor auf Schiffen, Schwung einer Flüssigkeit gebend, die eine Kraft veranlasst, dem Schiff zu folgen.

Die ideale Leistungsfähigkeit jedes Größe-Propellers (freier Tipp) ist die einer Auslöser-Scheibe in einer idealen Flüssigkeit. Ein wirklicher Seepropeller wird aus Abteilungen von Helicoidal-Oberflächen zusammengesetzt, die zusammen handeln, 'sich' durch das Wasser (folglich die allgemeine Verweisung auf Seepropeller als "Schrauben") 'schrauben lassend'. Drei, vier, oder fünf Klingen sind in Seepropellern am üblichsten, obwohl Designs, die beabsichtigt sind, um am reduzierten Geräusch zu funktionieren, mehr Klingen haben werden. Die Klingen werden einem Chef (Mittelpunkt) beigefügt, der so klein sein sollte, wie die Bedürfnisse nach der Kraft - mit festen Wurf-Propellern erlauben, sind die Klingen und der Chef gewöhnlich ein einzelnes Gussteil.

Ein alternatives Design ist der kontrollierbare Wurf-Propeller (CPP oder CRP für den kontrollierbar-umkehrbaren Wurf), wohin die Klingen normalerweise zur Antriebswelle durch die zusätzliche Maschinerie - gewöhnlich Hydraulik - am Mittelpunkt rotieren gelassen werden und Verbindungen kontrollieren, die die Welle überfahren. Das erlaubt der Laufwerk-Maschinerie, mit einer unveränderlichen Geschwindigkeit zu funktionieren, während das Propeller-Laden geändert wird, um Betriebsbedingungen zu vergleichen. Es beseitigt auch das Bedürfnis nach einem Umkehren-Zahnrad und berücksichtigt schnellere Änderung zum Stoß, weil die Revolutionen unveränderlich sind. Dieser Typ des Propellers ist auf Schiffen wie Zerren am üblichsten, wo es enorme Unterschiede im Propeller-Laden geben kann, wenn es im Vergleich zum Laufen frei, eine Änderung abschleppt, die herkömmliche Propeller veranlassen konnte abzuschließen, weil ungenügendes Drehmoment erzeugt wird. Die Kehrseiten eines CPP/CRP schließen ein: der große Mittelpunkt, der das Drehmoment vermindert, das erforderlich ist, cavitation, die mechanische Kompliziertheit zu verursachen, die Übertragungsmacht und die auf den Propeller-Entwerfer gezwungenen Extraklinge-Formen-Voraussetzungen beschränkt.

Für kleinere Motoren dort stellen Propeller selbstauf. Die Klingen bewegen sich frei durch einen kompletten Kreis auf einer Achse rechtwinklig zur Welle. Das erlaubt hydrodynamisch und Zentrifugalkräfte, den Winkel 'zu setzen', den die Klingen erreichen und so der Wurf des Propellers.

Ein Propeller, der sich im Uhrzeigersinn dreht, um vorwärts Stoß, wenn angesehen, von achtern zu erzeugen, wird rechtshändig genannt. Wie man sagt, ist derjenige, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, linkshändig. Größere Behälter haben häufig Zwillingsschrauben, um Verfolgen-Drehmoment zu reduzieren, Propeller rotieren gegenlassend, die Steuerbord-Schraube ist gewöhnlich rechtshändig und der linkshändige Hafen, das wird das äußere Drehen genannt. Der entgegengesetzte Fall wird das innerliche Drehen genannt. Eine andere Möglichkeit ist gegenrotieren Lpropeller, wohin zwei Propeller in gegenüberliegenden Richtungen auf einer einzelnen Welle, oder auf getrennten Wellen auf fast derselben Achse rotieren. Ein Beispiel der Letzteren ist der CRP Azipod durch ABB Group. Gegenrotieren Lpropeller bieten vergrößerte Leistungsfähigkeit durch das Gefangennehmen der Energie an, die in den tangentialen Geschwindigkeiten verloren ist, die der Flüssigkeit durch den Vorwärtspropeller gegeben sind (bekannt als "Propeller-Strudel"). Das Fluss-Feld hinten achtern hat der Propeller eines gegenrotieren Lsatzes sehr wenig "Strudel", und diese Verminderung des Energieverlustes wird als eine vergrößerte Leistungsfähigkeit achtern Propeller gesehen.

Zusätzliche Designs

Ein azimuthing Propeller ist ein vertikaler Achse-Propeller.

Der Klinge-Umriss wird irgendein durch einen Vorsprung auf einem Flugzeug definiert, das zur Propeller-Welle (geplanter Umriss) oder durch das Setzen des circumferential Akkords über die Klinge an einem gegebenen Radius gegen den Radius (entwickelter Umriss) normal ist. Der Umriss ist gewöhnlich über eine gegebene radiale Linie symmetrisch hat die Mittellinie genannt. Wenn die Mittellinie zurück hinsichtlich der Richtung der Folge gebogen wird, wie man sagt, hat der Propeller verdrehen zurück. Das Verdrehen wird in Bezug auf die circumferential Versetzung an den Klinge-Tipps ausgedrückt. Wenn das Klinge-Gesicht im Profil zur Achse nicht normal ist, wird es gerecht genannt, hat als ein Prozentsatz des Gesamtdiameters ausgedrückt.

Der Wurf und Dicke jeder Klinge ändern sich mit dem Radius, frühe Klingen hatten ein flaches Gesicht, und ein gefunkter Rücken (hat manchmal ein Rundschreiben zurückgerufen, weil der Kreisbogen ein Teil eines Kreises war), haben moderne Propeller-Klingen Tragfläche-Abteilungen. Die Wölbungslinie ist die Linie durch die Mitte Dicke einer einzelnen Klinge. Die Wölbung ist der maximale Unterschied zwischen der Wölbungslinie und dem Akkord, der sich den Hinterkanten und dem Blei anschließt. Die Wölbung wird als ein Prozentsatz des Akkords ausgedrückt.

Der Radius der maximalen Dicke ist gewöhnlich vorwärts der Mitte Akkord-Punkt mit den Klingen, die zu einem Minimum an den Tipps dünn werden. Die Dicke wird durch die Anforderungen der Kraft gesetzt, und das Verhältnis der Dicke zum Gesamtdiameter wird Klinge-Dicke-Bruchteil genannt.

Das Verhältnis des Wurfs zum Diameter wird Wurf-Verhältnis genannt. Wegen der Kompliziertheiten von modernen Propellern wird ein nomineller Wurf gewöhnlich gegeben ein Radius von 70 % der Summe wird verwendet.

Klinge-Gebiet wird als ein Verhältnis des Gesamtgebiets der Propeller-Scheibe, entweder als das entwickelte Klinge-Bereichsverhältnis oder als geplante Klinge-Bereichsverhältnis gegeben.

Querachse-Propeller

Die meisten Propeller haben ihre Achse der Folge-Parallele zur Flüssigkeitsströmung. Es hat jedoch einige Versuche gegeben, Fahrzeuge mit denselben Grundsätzen hinter vertikalen Achse-Windturbinen anzutreiben, wo die Folge auf der Flüssigkeitsströmung rechtwinklig ist. Die meisten Versuche sind erfolglos gewesen. Klingen, die ihren Winkel des Angriffs während der Folge ändern können, haben dem flatternden Flug ähnliche Aerodynamik. Das Flattern Flug wird noch schlecht verstanden und fast nie ernstlich in der Technik wegen der starken Kopplung des Hebens verwendet, gestoßen und Kontrollkräfte.

Der fanwing ist einer der wenigen Typen, der wirklich geflogen ist. Es nutzt die Hinterkante einer Tragfläche aus, um zu helfen, den für das Heben notwendigen Umlauf zu fördern.

Der Propeller von Voith-Schneider, der unten geschildert ist, ist ein anderes erfolgreiches Beispiel, in Wasser funktionierend.

Die Geschichte des Schiffs und Unterseeboots schraubt Propeller

James Watt aus Schottland wird allgemein die Verwendung des ersten Schraube-Propellers zu einem Motor bei seinen Birminghamer Arbeiten, einer frühen Dampfmaschine zugeschrieben, den Gebrauch einer hydrodynamischen Schraube für den Antrieb beginnend.

Mechanischer Schiff-Antrieb hat mit dem Dampfschiff begonnen. Das erste erfolgreiche Schiff dieses Typs ist eine Sache der Debatte; Kandidat-Erfinder des 18. Jahrhunderts schließen William Symington, den Marquis de Jouffroy, John Fitch und Robert Fulton, jedoch das Schiff von William Symington ein die Charlotte Dundas wird als das "erste praktische Dampfschiff in der Welt" betrachtet. Stapelräder als die Hauptmotiv-Quelle sind normal auf diesen frühen Behältern geworden (sieh Paddel-Steamer). Robert Fulton hatte geprüft, und, der Schraube-Propeller zurückgewiesen.

Die Schraube (im Vergleich mit Stapelrädern) wurde in der letzten Hälfte des 18. Jahrhunderts eingeführt. Die Erfindung von David Bushnell des Unterseeboots (Schildkröte) 1775 hat handangetriebene Schrauben für den vertikalen und horizontalen Antrieb verwendet. Der böhmische Ingenieur Josef Ressel hat entworfen und hat den ersten durchführbaren Schraube-Propeller 1827 patentiert. Francis Pettit Smith hat einen ähnlichen 1836 geprüft. 1839 hat John Ericsson praktischen Schraube-Antrieb in die Vereinigten Staaten eingeführt. Mischpaddel und Propeller-Designs wurden noch in dieser Zeit (siehe 1858 Groß Östlich) verwendet.

Der Schraube-Propeller hat die Paddel infolge seiner größeren Leistungsfähigkeit, Kompaktheit, weniger komplizierten Energieübertragungssystems ersetzt, und hat Empfänglichkeit für den Schaden (besonders im Kampf) reduziert

Anfängliche Designs haben viel zur gewöhnlichen Schraube Schulden gehabt, von der ihr Name abgeleitet - frühe Propeller aus nur zwei Klingen bestanden haben und im Profil die Länge einer einzelnen Schraube-Folge verglichen haben. Dieses Design war üblich, aber Erfinder haben endlos mit verschiedenen Profilen und größeren Zahlen von Klingen experimentiert. Das Propeller-Schraube-Design hat sich vor den 1880er Jahren stabilisiert.

In den frühen Tagen der Dampfmacht für Schiffe, als sowohl Paddel-Räder als auch Schrauben im Gebrauch waren, wurden Schiffe häufig durch ihren Typ von Propellern charakterisiert, zu Begriffen wie Schraube-Steamer oder Schraube-Korvette führend.

Propeller werden "Lift"-Geräte genannt, während Paddel "Schinderei"-Geräte sind.

Seepropeller cavitation

Cavitation kann vorkommen, wenn ein Versuch gemacht wird, zu viel Macht durch die Schraube zu übersenden, oder wenn der Propeller mit einer sehr hohen Geschwindigkeit funktioniert. Cavitation kann auf viele Weisen auf einem Propeller vorkommen. Die zwei allgemeinsten Typen des Propellers cavitation sind Ansaugen-Seitenoberfläche cavitation und Tipp-Wirbelwind cavitation.

Ansaugen-Seite erscheint cavitation Formen, wenn der Propeller mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten oder unter der schweren Last (hoher Klinge-Liftkoeffizient) funktioniert. Der Druck auf stromaufwärts Oberfläche der Klinge (die "Ansaugen-Seite") kann unter dem Dampf-Druck des Wassers fallen, auf die Bildung einer Tasche des Dampfs hinauslaufend. Unter solchen Bedingungen wird die Änderung im Druck zwischen der abwärts gelegenen Oberfläche der Klinge (die "Druck-Seite") und der Ansaugen-Seite beschränkt, und schließlich reduziert, weil das Ausmaß von cavitation vergrößert wird. Wenn der grösste Teil der Klinge-Oberfläche durch cavitation, den Druck-Unterschied zwischen der Druck-Seite und Ansaugen-Seite der Klinge-Fälle beträchtlich bedeckt wird, wie den durch den Propeller erzeugten Stoß tut. Diese Bedingung wird "Stoß-Depression" genannt. Wenn man den Propeller unter dieser Bedingungsverschwendung Energie bedient, erzeugt beträchtliches Geräusch, und weil die Dampf-Luftblasen zusammenbrechen, frisst es schnell die Oberfläche der Schraube wegen lokalisierter Stoß-Wellen gegen die Klinge-Oberfläche weg.

Tipp-Wirbelwind cavitation wird durch den äußerst niedrigen am Kern des Tipp-Wirbelwinds gebildeten Druck verursacht. Der Tipp-Wirbelwind wird durch die flüssige Verpackung um den Tipp des Propellers verursacht; von der Druck-Seite bis die Ansaugen-Seite. Dieses Video demonstriert Tipp-Wirbelwind cavitation gut. Tipp-Wirbelwind cavitation kommt normalerweise vor der Ansaugen-Seitenoberfläche cavitation vor und ist zur Klinge weniger zerstörend, da dieser Typ von cavitation auf der Klinge, aber einer Entfernung stromabwärts nicht zusammenbricht.

Cavitation kann als ein Vorteil im Design von Höchstleistungspropellern in der Form des supercavitating Propellers verwendet werden. In diesem Fall wird die Klinge-Abteilung solch entworfen, dass die Druck-Seite benetzt bleibt, während die Ansaugen-Seite durch den cavitation Dampf völlig bedeckt wird. Weil die Ansaugen-Seite mit dem Dampf statt Wassers bedeckt wird, stößt es auf sehr niedrige klebrige Reibung, den supercavitating (SC) mit der hohen Geschwindigkeit vergleichbar effizienten Propeller machend. Das Formen von SC Klinge-Abteilungen jedoch, machen Sie es ineffizient mit niedrigen Geschwindigkeiten, wenn die Ansaugen-Seite der Klinge benetzt wird. (Siehe auch flüssige Dynamik).

Ein ähnliches aber ziemlich getrenntes Problem, ist Lüftung, die vorkommt, wenn ein Propeller-Funktionieren in der Nähe von der Oberfläche Luft in die Klingen zieht, einen ähnlichen Verlust der Macht und des Welle-Vibrierens, aber ohne den zusammenhängenden potenziellen durch cavitation verursachten Klinge-Oberflächenschaden verursachend. Beide Effekten können durch die Erhöhung der untergetauchten Tiefe des Propellers gelindert werden: Cavitation wird reduziert, weil der hydrostatische Druck den Rand zum Dampf-Druck und die Lüftung vergrößert, weil es weiter von Oberflächenwellen und anderen Lufttaschen ist, die in den Propellerwind gezogen werden könnten.

Kräfte, die einer Folie folgen

Die Kraft (F) erfahren durch eine Folie wird durch sein Gebiet (A), flüssige Dichte (ρ), Geschwindigkeit (V) und der Winkel der Folie zur Flüssigkeitsströmung, genannt Winkel des Angriffs , wo bestimmt:

:

Die Kraft hat zwei Teile - so normal zur Richtung des Flusses ist Heben (L), und der in der Richtung auf den Fluss Schinderei (D) ist. Beide können mathematisch ausgedrückt werden:

: und

wo C und C Liftkoeffizient und Schinderei-Koeffizient beziehungsweise sind.

Jeder Koeffizient ist eine Funktion des Winkels des Angriffs und der Zahl von Reynolds. Da sich der Winkel des Angriffszunahme-Hebens schnell von keinem Liftwinkel vor dem Verlangsamen seiner Zunahme und dann Verringern mit einem scharfen Fall erhebt, weil der Marktbude-Winkel erreicht wird und Fluss gestört wird. Schinderei erhebt sich langsam zuerst und als die Rate der Zunahme in Liftfällen, und der Winkel der Angriffszunahme-Schinderei nimmt schärfer zu.

Für eine gegebene Kraft des Umlaufs . Die Wirkung des Flusses und des Umlaufs um die Tragfläche soll die Geschwindigkeit über das Gesicht reduzieren und es über den Rücken der Klinge vergrößern. Wenn die Verminderung des Drucks zu viel in Bezug auf den umgebenden Druck der Flüssigkeit ist, kommt cavitation, Luftblase-Form im Tiefdruck-Gebiet vor und wird die Hinterkante der Klinge herangegangen, wo sie zusammenbrechen, als der Druck zunimmt, reduziert das Propeller-Leistungsfähigkeit und vergrößert Geräusch. Die durch den Luftblase-Zusammenbruch erzeugten Kräfte können zu den Oberflächen der Klinge Dauerschaden verursachen.

Propeller hat gestoßen

Einzelne Klinge

Wenn sie

eine willkürliche radiale Abteilung einer Klinge an r nimmt, wenn Revolutionen N dann sind, ist die Rotationsgeschwindigkeit. Wenn die Klinge eine ganze Schraube wäre, würde sie durch einen Festkörper im Verhältnis von NP vorwärts gehen, wo P der Wurf der Klinge ist. In Wasser ist die Fortschritt-Geschwindigkeit eher niedriger, der Unterschied oder Gleitverhältnis, ist:

:

wo der Fortschritt-Koeffizient ist, und das Wurf-Verhältnis ist.

Die Kräfte des Hebens und ziehen sich die Klinge, dA in die Länge, wo zur Oberfläche normale Kraft dL ist:

:

wo:

:

\mbox {d} D &= \frac {1} {2 }\\rho V_1^2C_D\mbox {d} = \frac {1} {2 }\\rho C_D [V_a^2 (1+a) ^2+4\pi^2r^2 (1-a') ^2] b\mbox {d} r\end {richten} </Mathematik> {aus}

Diese Kräfte tragen zum Stoß, T auf der Klinge bei:

:wo:

&= \frac {1} {2 }\\rho V_1^2 C_L \frac {\\, weil (\varphi +\beta)} {\\cos\beta} b\mbox {d} r\end </Mathematik> {ausrichten}

Als,

:

Von diesem Gesamtstoß kann durch die Integrierung dieses Ausdrucks entlang der Klinge erhalten werden. Die Querkraft wird auf eine ähnliche Weise gefunden:

:

&= \mbox {d} L (\sin\varphi +\frac {\\mbox {d} D} {\\mbox {d} L }\\cos\varphi) \\

&= \frac {1} {2 }\\rho V_1^2 C_L \frac {\\Sünde (\varphi +\beta)} {richten} {\\cos\varphi} b\mbox {d} r\end </Mathematik> {aus}

Wenn man

das vertritt und durch r multipliziert, gibt Drehmoment als:

:

der wie zuvor integriert werden kann.

Die Gesamtstoß-Macht des Propellers ist zu und die Welle-Macht dazu proportional. So ist Leistungsfähigkeit. Die Klinge-Leistungsfähigkeit ist im Verhältnis zwischen Stoß und Drehmoment:

:

die Vertretung, dass die Klinge-Leistungsfähigkeit durch seinen Schwung und seine Qualitäten in der Form von Winkeln bestimmt wird und, wo das Verhältnis der Schinderei und Liftkoeffizienten ist.

Diese Analyse wird vereinfacht und ignoriert mehrere bedeutende Faktoren einschließlich der Einmischung zwischen den Klingen und dem Einfluss von Tipp-Wirbelwinden.

Stoß und Drehmoment

Der Stoß, T, und Drehmoment, Q, hängt vom Diameter des Propellers, D, Revolutionen, N, und Rate des Fortschritts zusammen mit dem Charakter der Flüssigkeit ab, in der der Propeller funktioniert und Ernst. Diese Faktoren schaffen die folgende nichtdimensionale Beziehung:

:

wo eine Funktion des Fortschritt-Koeffizienten ist, eine Funktion der Zahl von Reynolds ist, und eine Funktion der Zahl von Froude ist. Beide und werden wahrscheinlich im Vergleich mit unter normalen Betriebsbedingungen klein sein, so kann der Ausdruck reduziert werden auf:

:

Für zwei identische Propeller wird der Ausdruck für beide dasselbe sein. So mit den Propellern und dem Verwenden derselben Subschriften, um jeden Propeller anzuzeigen:

:

Sowohl für die Zahl von Froude als auch für den Fortschritt-Koeffizienten:

:

wo das Verhältnis der geradlinigen Dimensionen ist.

Stoß und Geschwindigkeit, an derselben Zahl von Froude, geben Stoß-Macht:

:

Für das Drehmoment:

::

Wirkliche Leistung

Wenn ein Propeller zu einem Schiff hinzugefügt wird, wird seine Leistung verändert; es gibt die mechanischen Verluste in der Übertragung der Macht; eine allgemeine Zunahme im Gesamtwiderstand; und der Rumpf behindert auch und macht ungleichförmig der Fluss der Propeller. Das Verhältnis zwischen einer Leistungsfähigkeit eines Propellers, die einem Schiff und in offenem Wasser beigefügt ist, wird Verhältnisrotationsleistungsfähigkeit genannt.

Die gesamte treibende Leistungsfähigkeit (eine Erweiterung der wirksamen Macht ) wird vom treibenden Koeffizienten entwickelt , der aus der installierten Welle-Macht modifiziert durch die wirksame Macht für den Rumpf mit Anhängen , die Stoß-Macht des Propellers , und die Verhältnisrotationsleistungsfähigkeit abgeleitet wird.

:/= Rumpf-Leistungsfähigkeit =

:/= Propeller-Leistungsfähigkeit =

:/= Verhältnisrotationsleistungsfähigkeit =

:/= Welle-Übertragungsleistungsfähigkeit

Das Produzieren des folgenden:

:

Die innerhalb der Klammern enthaltenen Begriffe werden als der quasitreibende Koeffizient allgemein gruppiert . Erzeugt von kleinen Experimenten zu sein, und wird mit einem Lastfaktor für volle Größe-Schiffe modifiziert.

Kielwasser ist die Wechselwirkung zwischen dem Schiff und dem Wasser mit seiner eigenen Geschwindigkeit hinsichtlich des Schiffs. Das Kielwasser hat drei Teile: die Geschwindigkeit des Wassers um den Rumpf; die Grenzschicht zwischen dem Wasser, das durch den Rumpf und dem Umgebungsfluss geschleppt ist; und die Wellen durch die Bewegung des Schiffs geschaffen. Die ersten zwei Teile werden die Geschwindigkeit von Wasser in den Propeller reduzieren, das dritte wird entweder vergrößern oder die Geschwindigkeit je nachdem vermindern, ob die Wellen einen Kamm oder Trog am Propeller schaffen.

Typen von Seepropellern

Kontrollierbarer Wurf-Propeller

Ein Typ des Seepropellers ist der kontrollierbare Wurf-Propeller. Dieser Propeller hat mehrere Vorteile mit Schiffen. Diese Vorteile schließen ein: Kleinste Schinderei abhängig von der Geschwindigkeit verwendet, die Fähigkeit, den Seebehälter umgekehrt und die Fähigkeit zu bewegen, die "Schaufel" - Positur zu verwenden, die den am wenigsten Wasserwiderstand wenn nicht mit dem Propeller gibt (z.B, wenn die Segel stattdessen verwendet werden).

Propeller von Skewback

Ein fortgeschrittener Typ des auf deutschen Unterseebooten des Typs 212 verwendeten Propellers wird einen skewback Propeller genannt. Als in den auf einem Flugzeug verwendeten Krummsäbel-Klingen werden die Klinge-Tipps eines skewback Propellers zurück gegen die Richtung der Folge gekehrt. Außerdem werden die Klingen nach hinten entlang der Längsachse gekippt, dem Propeller ein gesamtes becherförmiges Äußeres gebend. Diese Designkonserve-Stoß-Leistungsfähigkeit, während sie cavitation abnimmt, und macht so für ein ruhiges, verstohlenes Design.

Modulpropeller

Ein Modulpropeller stellt mehr Kontrolle über die Bootsleistung zur Verfügung. Es gibt kein Bedürfnis, eine komplette Stütze zu ändern, wenn es eine Gelegenheit gibt, nur den Wurf oder die beschädigten Klingen zu ändern. Im Stande zu sein, Wurf anzupassen, wird Bootsführer berücksichtigen, um bessere Leistung während in verschiedenen Höhen, Wassersportarten und/oder dem Kreuzen zu haben.

Schutz von kleinen Motoren

Für kleinere Motoren, wie outboards, wo der Propeller zur Gefahr der Kollision mit schweren Gegenständen ausgestellt wird, schließt der Propeller häufig ein Gerät ein, das entworfen wird, um wenn über den geladenen zu scheitern; das Gerät oder der ganze Propeller werden geopfert, so dass die teurere Übertragung und der Motor nicht beschädigt werden.

Normalerweise im kleineren (weniger als) und ältere Motoren schert ein schmaler Nadel durch die Antriebswelle, und Propeller-Mittelpunkt übersendet die Macht des Motors an normalen Lasten. Die Nadel wird entworfen, um zu mähen, wenn der Propeller unter einer Last gestellt wird, die den Motor beschädigen konnte. Nachdem die Nadel geschert wird, ist der Motor unfähig, treibende Macht zum Boot zur Verfügung zu stellen, bis ein unbeschädigter mäht, wird Nadel geeignet. Bemerken Sie, dass einige mähen, haben Nadeln gepflegt zu haben scheren in sie maschinell hergestellte Rinnen. Heutzutage neigen die Rinnen dazu, weggelassen zu werden. Das Ergebnis dieses Versehens besteht darin, dass das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Nadel-Anstiege als die Schneiden des Propellers zu scheren, buschig seiend und Welle abgestumpft wird. Schließlich werden sich die Getriebe stattdessen ausziehen.

In größeren und moderneren Motoren Gummi-buschig zu sein, übersendet das Drehmoment der Antriebswelle zum Mittelpunkt des Propellers. Unter einer zerstörenden Last wird die Reibung, im Mittelpunkt buschig zu sein, überwunden und das rotierende Propeller-Gleiten auf der Welle-Verhindern-Überbelastung der Bestandteile des Motors. Nach solch einem Ereignis kann der Gummi, der sich mit den Büschen bepflanzt, beschädigt werden. Wenn so, es kann fortsetzen, reduzierte Macht an niedrigen Revolutionen zu übersenden, aber kann keine Macht wegen der reduzierten Reibung an hohen Revolutionen zur Verfügung stellen. Auch Gummi-buschig zu sein, kann mit der Zeit das Führen zu seinem Misserfolg unter Lasten unter seiner bestimmten Misserfolg-Last vernichten.

Ob Gummi-buschig zu sein, ersetzt oder repariert werden kann, hängt vom Propeller ab; einige können nicht. Einige können, aber spezielle Ausrüstung brauchen, um einzufügen, für eine Presspassung übergroß buschig zu sein. Andere können leicht ersetzt werden.

Die "spezielle Ausrüstung" besteht gewöhnlich aus einem verjüngten Trichter, einer Art Presse und Gummischmiermittel (Seife). Häufig buschig zu sein, kann in den Platz mit nichts Komplizierterem gezogen werden als einige Nüsse, Waschmaschinen und "allscrew" (hat Bar eingefädelt). Wenn man Zugang zu einer Drehbank nicht hat, kann ein improvisierter Trichter von der Stahltube und dem Autokörperfüller gemacht werden (weil der Füller nur Druckkräften unterworfen ist, ist es im Stande, einen guten Job zu tun), Ein ernsteres Problem mit diesem Typ des Propellers ist "eingefroren - auf dem" buschig seienden Fugenbrett, der Propeller-Eliminierung unmöglich macht. In solchen Fällen muss der Propeller geheizt werden, um den Gummieinsatz absichtlich zu zerstören. Sobald der richtige Propeller entfernt wird, kann die splined Tube mit einem Schleifer abgeschnitten werden. Ein neues buschig seiendes Fugenbrett ist natürlich erforderlich. Um das Problem zu verhindern, das wiederkehrt, können die Fugenbretter damit angestrichen werden greifen Antikorrosionszusammensetzung anti.

In einigen modernen Propellern hat ein harter Polymer-Einsatz gerufen ein Laufwerk-Ärmel ersetzt Gummi-buschig zu sein. Der splined oder die andere nichtkreisförmige böse Abteilung des Ärmels, der zwischen der Welle und dem Propeller-Mittelpunkt eingefügt ist, übersenden das Motordrehmoment dem Propeller, aber nicht die Reibung. Das Polymer ist schwächer als die Bestandteile des Propellers und Motors, so scheitert es, bevor sie tun, wenn der Propeller überladen wird. Das scheitert völlig unter der übermäßigen Last, aber kann leicht ersetzt werden.

Siehe auch

• Schraube-angetriebenes Fahrzeug

Propeller-Eigenschaften

• Fortschritt-Verhältnis

Propeller-Phänomene

• Propeller-Spaziergang
• Cavitation

Propeller-Schwankungen

• Azimut-Trägerrakete
• Azipod
• Spirale
• Flügelrad
• Küchenruder
• Propeller von Ducted
• Schnauze von Kort
• Pumpe-Strahl
• Paddel-Steamer
• Ruder von Pleuger
• Propulsor
• Voith-Schneider
• Hackmesser
• Bogen-Trägerrakete / Strenge Trägerrakete
• Falte des Propellers
• Modulpropeller

Materialien und Fertigung

Das Ausgleichen der Maschine

• Zerlegbare Materialien

Referenzen

Neue Datei:

Links

• Die Propeller von Titanic
• "Was Ihr Über Propeller Für Unsere kämpfenden Flugzeuge Wissen Sollte" November 1943 hat Populäre Wissenschaft äußerst über Artikel mit zahlreichen Zeichnungen und Schnittillustrationen ausführlich berichtet
• Schraube-Geschichte von Archimedes: Die Geschichte des Seeantriebs]