كيفية تصميم المروحة تحت الماء؟

Posted by Fengyukun on

Ⅰ. يشتمل تصميم المراوح تحت الماء على الجوانب التالية التي يجب مراعاتها:

1. متطلبات الدفع: من الضروري تحديد قطر المروحة وقوة الالتواء وعدد الشفرات والمعلمات الأخرى عن طريق حساب الدفع الذي يتطلبه الدافع.

2. الأداء الهيدروديناميكي: يجب مراعاة شكل شفرة المروحة وشكل المقطع العرضي ودرجة الميل وغيرها من المعالم لتحقيق أفضل أداء هيدروديناميكي.

3. الضوضاء والاهتزاز: من الضروري تحسين هيكل المروحة، وتقليل الضوضاء والاهتزاز، وتحسين الموثوقية وعمر الخدمة للمروحة.

4. المواد والتصنيع: يجب اختيار المواد وعمليات التصنيع المناسبة لضمان قوة المروحة وصلابتها ومقاومتها للتآكل.



2. تصميم المراوح الدافعة تحت الماء يحتاج إلى الأخذ في الاعتبار عدة عوامل. وفيما يلي شرح بمزيد من التفصيل وإعطاء الصيغ المقابلة.

1. متطلبات التوجه

متطلبات الدفع هي المتطلبات الأساسية في تصميم المروحة. ويرتبط حجم قوة الدفع المطلوبة بكتلة السفينة وسرعتها، ويتم حسابه عادة بالمعادلة التالية:

F = 0.5 * ρ * v ^2 * s * c

حيث F هي الدفع المطلوب، ρ هي كثافة الماء، V هي سرعة السفينة، S هي مساحة المقطع العرضي للسفينة، و C هو معامل السحب.

2. الأداء الهيدروديناميكي

الأداء الهيدروديناميكي هو مفتاح تصميم المروحة، بما في ذلك شكل الشفرة، وشكل المقطع العرضي، وخطوة المروحة وغيرها من المعالم. يجب تحديد اختيار هذه المعلمات بناءً على سيناريو الاستخدام المحدد وبنية المروحة.

شكل الشفرة: شكل الشفرة له تأثير على الدفع والكفاءة والضوضاء. الأشكال الشائعة الاستخدام هي شبه منحرف أو مثلث أو مستطيل. صيغة حساب مساحة النصل هي

أ = و / (ρ * u * (1 - σ))

في الصيغة، A هي مساحة الشفرة، وu هي السرعة الخطية للشفرة، وσ هي نسبة انزلاق المروحة.

الشكل المقطعي: يتضمن الشكل المقطعي انحناء الشفرة والالتواء، واختيار هذه المعلمات يحتاج إلى مراعاة عوامل مثل الأداء الهيدروديناميكي للمروحة والضوضاء والاهتزاز.

الخطوة: هي المسافة التي يتم دفعها بدورة واحدة لشفرات المروحة على طول الاتجاه المحوري، وعادة ما يتم اختيارها لتكون خطوة متساوية أو خطوة متغيرة.

3. الضوضاء والاهتزاز

تعتبر الضوضاء والاهتزاز من العوامل المهمة التي يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم المروحة.

تقليل سمك ودرجة الشفرات، وزيادة عدد الشفرات، وتغيير شكل وزاوية الشفرات، وما إلى ذلك.

4. المواد والتصنيع

تؤثر عملية المواد والتصنيع الخاصة بالمروحة على أداء المروحة وعمرها. تشمل المواد شائعة الاستخدام الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الألومنيوم، وما إلى ذلك، وتشمل عمليات التصنيع الصب، والتزوير، والقطع، وما إلى ذلك.

Ⅲ، تفاصيل تصميم المروحة

في صيغة حساب مساحة الشفرة، F هي قوة الدفع المطلوبة، والتي يجب حسابها على أساس كتلة السفينة وسرعتها. يمكن حساب السرعة الخطية u للشفرة بالصيغة التالية:

ش = π * د * ن / 60

حيث D هو قطر المروحة و n هي السرعة. من المهم ملاحظة أنه عند حساب مساحة الشفرة، يتم توزيع الدفع بشكل متناسب على كل شفرة.

نسبة الانزلاق σ للمروحة هي نسبة مسافة الدفع الفعلية إلى مسافة الدفع النظرية، وعادة ما تكون بين 0.05 ~ 0.2. يتم حساب نسبة الانزلاق بواسطة الصيغة

σ = (ن * د - الخامس) / (ن * د)

في الصيغة، n هي سرعة الدوران، وD هو قطر المروحة، وV هي سرعة السفينة.

إن تطور المروحة هو تطور شفرات المروحة، وعادة ما يكون تطورًا خطيًا أو تطورًا ثانويًا. يتم حساب زاوية الالتواء بالصيغة التالية

θ = 2 * π * ص * تان(φ) / ص

في الصيغة، r هو نصف قطر الشفرة، φ هي زاوية الالتواء، وp هي درجة الصوت.

معامل المقاومة C للمروحة هو مقدار المقاومة لكل وحدة مساحة وعادةً ما يجب تحديده من خلال التجارب أو عمليات المحاكاة. تشمل طرق الحساب الشائعة الاستخدام محاكاة الاضطرابات، وتجارب نفق الرياح، وما إلى ذلك.

رابعا: بعض الاعتبارات في تصميم المروحة

يجب تحديد قطر المروحة وعدد الشفرات بناءً على قوة الدفع المطلوبة. القطر الصغير جدًا سيؤدي إلى عدم كفاية الدفع، والقطر الكبير جدًا سيزيد من المقاومة الهيدروديناميكية وتكاليف التصنيع. يحتاج اختيار عدد الشفرات إلى مراعاة عوامل مثل الفجوة والمقاومة بين الشفرات. بشكل عام، كلما زاد عدد الشفرات، زاد الدفع، ولكنه سيزيد أيضًا من الضوضاء والاهتزاز.

يجب تحديد شكل الشفرة وشكل المقطع العرضي ودرجة الميل بناءً على الدفع المطلوب والأداء الهيدروديناميكي. سيكون لأشكال الشفرة المختلفة وأشكال المقطع العرضي تأثير على الدفع والكفاءة والضوضاء.

Share this post



← Older Post Newer Post →


0 comments

Leave a comment