为什么大侧斜7叶螺旋桨可以明显降低潜艇噪音？

手可摘星辰 2024-05-21 15:00:51

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七叶大侧旋螺旋　　船舰由螺旋桨推进，桨叶有三、四、五、六、七等不同数量。为什么潜艇要采用七叶大侧旋螺旋桨呢？主要是为了降低转速，保证推力，同时抑制噪声；七片桨叶是非对称的，不容易产生共振，噪音小。采用七叶也是因为非对称的螺旋桨产生的气泡比较少。多桨和大侧叶情况下相同推力所需的转速较小可以降低噪音。　　既然不对称的桨叶有这些优点，为什么不用三叶的呢？三叶螺旋桨推进速度要达到七叶螺旋桨同样的速度,转速至少高出10倍. 高转速会引起大的噪音变化,显转速快噪音会高出数十分贝.　　螺旋浆的叶数数量经过科学家百年的研究,基本上已经有结论,数量少的比如三叶螺旋桨一般用于速度要求极高的轻型船只,比如快艇.　　潜艇因为大部分时间在水下活动,速度不是唯一指标,安静性反而成为事关生死的重要指标.经过大量实验,七叶大侧斜螺旋桨成为最有效的推进装置,原因在于在低转速时仍然能够保持推进速度.例如**新潜艇在螺旋桨每分钟仅80转时仍然能保持8节的巡航速度.现代潜艇绝大多数是7叶大侧斜螺旋桨,而且是单桨(部分大型**是双桨),虽然动力性能和安全性能差了一点,但是1个桨比2个桨肯定噪音低.　　也许会有人说,那为什么不用9叶或者11叶等其他数量的螺旋桨呢?科学家经过百年研究的结果,叶数越多,建造工艺越复杂,难度越大,价格越高.就7叶大侧斜螺旋桨,我们不是弄了快20年,直到引进俄罗斯基洛以后才掌握.而即使是俄罗斯,尽管早就知道7叶大侧斜螺旋桨的好处,就是造不出来,因为科技的水平, 没有5轴数控车床,工艺和质量难以控制,直到上世纪八十年代初,从日本东芝公司偷偷进口了6台5轴数控车床,7叶大侧斜螺旋桨的制造工艺才过关,从此,俄罗斯生产的潜艇噪音降低了一个数量级,基洛更是被西方军事学家称为"大洋黑洞"。　　低噪声的原因：大侧斜桨指的是具有大侧斜桨叶的螺桨，其桨叶有后倾角，这个后倾角的量用侧斜角来定义，所谓的侧斜角就是桨毂中心线与桨叶中心线之间的夹角大于25度的螺桨我们称之为大侧斜桨，普通的螺桨侧斜角只有10度左右。　　采用大侧斜螺旋桨降低螺旋桨噪音的最有效方法之一，发达**的潜艇中已经普遍采用这一技术。螺旋桨噪声一般是潜艇中高速航行时的主要噪声源，即使在较低速度航行时，螺旋桨噪声也是潜艇的主要噪声源。与机械噪声不同，螺旋桨噪声产生在艇体外面，是由螺旋桨转动所引起的，即主要是由螺旋桨叶片振动和螺旋桨空泡产生的。　　潜艇的尾部是有伴流场存在的，而且伴流场在周向是不均匀的，这样螺旋桨叶片在不均匀伴流场中工作就产生非定常的推力和转矩，这种载荷就引起螺旋桨叶、轴系的振动。大侧斜螺旋桨由于它的大侧斜，使叶片的叶根和叶梢不会同时到达伴流场的高压区或低压区，即不会造成整个桨处在高压——低压——高压的循环状态，因此有效地抑制了螺旋桨的振动，从而降低了螺旋桨的噪声。　　螺旋桨的空泡噪声是潜艇辐射噪声高频部分的主要成分。普同螺桨的空泡由于最大值产生的部位是重复的，所以空泡会在同一个时段内在桨叶同一个位置点上，同时破裂或者堆积崩塌，空泡噪声是很明显的，大侧斜桨并不是说消除了空泡，而是让空泡在桨叶不同的位置上（也就是桨叶各个半径点上）产生，所以它的最大空泡值显然比较理想，而空泡的产生破裂相对比较平稳，空泡噪声自然要小的多！理论上只要侧斜角大于40度，螺桨背面水压变动情况会减少50％，所以大侧斜桨对于抑止空泡的产生是要比普通螺桨理想很多的，更别提用在潜艇上的是侧斜角更大，加工更精密，材料更先进复杂的7叶大侧斜桨了！　　缺点：加工难度大，要求高。由于大侧斜螺旋桨多数都采用了5-7叶的叶片数，为防止产生偏心，考虑离心力、激振力等诸多问题，因此要求加工尺寸的精度较高，角度限制非常严格。因此在生产中必须使用高精度多轴数控机床。　　螺旋桨逆转（倒车）时比正转推进效率低。由于叶数的增多，叶片间会发生互相干扰，转数一提高效率反而下降，为了提高推进效率，所以不能也不可能采用高的转速。　　重量大。一些桨叶叶数较多的螺旋桨为防止叶根处发生相互干扰和强度等方面的需要不得不采取较大的桨毂。叶片数的增加、桨毂的增大显然增加了螺旋桨自身的重量，对主机及传动支承的轴承不利。　　直径大。根据相关理论，螺旋桨直径增大可以获得较高的效率。这一点对于货船、客船等一些深水区的船舶是有利的，但是对于浅水区的船舶并不适合，大直径的螺旋桨容易触及水中坚硬的障碍物而损坏。对于**舰艇来说，直径过大会使推进系统更易遭到**等武器的攻击，使舰艇丧失机动能力和战斗力。　　其实潜艇现在发展趋势不是浆叶了以后是水喷和流体的！流体更科幻点但是有理论了！ 20210311

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