第二章 螺旋桨几何形体与制造工艺螺旋桨是目前应用最为广泛的一种推进器，因而也就成为“船舶推进”课程研究的主要对象要研究螺旋桨的水动力特性，首先必须对螺旋桨的几何特性有所认识和了解§2-1 螺旋桨的外形和名称一、螺旋桨各部分名称螺旋桨俗称车叶，其常见外观如图 2-1 所示图 2-1螺旋桨通常装于船的尾部 ( 但也有一些特殊船在首尾部都装有螺旋桨， 如港口工作船及渡轮等 ) ，在船尾部中线处只装一只螺旋桨的船称为单螺旋桨船，左右各一者称为双螺旋桨船，也有三桨、四桨乃至五桨者螺旋桨通常由桨叶和桨毂构成 ( 图 2-2) 螺旋桨与尾轴联接部分称为桨毂， 桨毂是一个截头的锥形体为了减小水阻力，在桨毂后端加一整流罩，与桨毂形成一光顺流线形体，称为毂帽xεεx转向叶面叶背叶面参考线梢圆桨叶随边导边侧投影轮廓径旋桨直叶根螺ZdOKZt0DOy桨毂lkDr毂帽叶根叶梢（端）(a) (b)图 2-2234桨叶固定在桨毂上普通螺旋桨常为三叶或四叶，二叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近来有些船舶 ( 如大吨位大功率的油船 ) ，为避免振动而采用五叶或五叶以上的螺旋桨由船尾后面向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面称为叶面，另一面称为叶背。
桨叶与毂联接处称为叶根，桨叶的外端称为叶梢螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前面者称为导边，另一边称为随边螺旋桨旋转时 ( 设无前后运动 ) 叶梢的圆形轨迹称为梢圆梢圆的直径称为螺旋桨直径，以 D 表示梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积，以A0表示：A0πD2( 2-1)=4当螺旋桨正车旋转时， 由船后向前看去所见到的旋转方向为顺时针者称为右旋桨反之，则为左旋桨装于船尾两侧之螺旋桨，在正车旋转时其上部向船的中线方向转动者称为内旋桨反之，则为外旋桨二、螺旋面及螺旋线桨叶的叶面通常是螺旋面的一部分为了清楚地了解螺旋桨的几何特征，有必要讨论一下螺旋面的形成及其特点设线段 ab 与轴线 oo1 成固定角度，并使 ab 以等角速度绕轴oo1 旋转的同时以等线速度沿oo1 向上移动，则 ab 线在空间所描绘的曲面即为等螺距螺旋面，如图2-3 所示线段 ab 称为母线，母线绕行一周在轴向前进的距离称为螺距，以P 表示根据母线的形状及与轴线间夹角的变化可以得到不同形式的螺旋面若母线为一直线且垂直于轴线，则所形成的螺旋面为正螺旋面如图2-4( a) 所示若母线为一直线但不垂直于轴线，则形成斜螺旋面，如图2-4( b) 所示。
当母线为曲线时，则形成扭曲的螺旋面如图2-4( c)及图 2-4( d) 所示d o1(a) (b)baco(c)(d)图 2-3图 2-4母线上任一固定点在运动过程中所形成的轨迹为一螺旋线任一共轴之圆柱面与螺旋面相交的交线也为螺旋线，图2-5( a) 表示半径为 R 的圆柱面与螺旋面相交所得的螺旋线BB 1B2如将此圆柱面展成平面，则此圆柱面即成一底长为2πR 高为 P 的矩形，而螺旋线变为斜线( 矩形的对角线 ) ，此斜线称为节线三角形B' B"B２ "称为螺距三角形，节线与底线间之夹角θ称为螺距角，如图2-5( b) 所示由图可知，螺距角可由下式来确定：235tgθ=P( 2-2)2 πRB2A 2B2B2"A 1B1PB1PBAθB'B"R2π R(a)(b)图 2-5三、螺旋桨的几何特性1. 螺旋桨的面螺距螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分( 图 2-6( a)) ，故任何与螺旋桨共轴的圆柱面与叶面的交线为螺旋线的一段，如图2-6( b) 中的 B0 0段若将螺旋线段0 0引长环绕轴线一周，则CB C其两端之轴向距离等于此螺旋线的螺距P若螺旋桨的叶面为等螺距螺旋面之一部分，则P即称为螺旋桨的面螺距。
面螺距 P 与直径 D 之比 P/D 称为螺距比 将圆柱面展成平面后即得螺距三角形如图 2-6( c) 所示RC0P/4C 0PC0B 0B0B0Or2π r(a) (b) (c)图 2-6设上述圆柱面的半径为 r，则展开后螺距三角形的底边长为 2πr，节线与底线之间的夹角θ为半径 r 处的螺距角，并可据下式来确定：tg θ=P( 2-3)2 πr螺旋桨某半径 r 处螺距角 θ的大小，表示桨叶叶面在该处的倾斜程度不同半径处的螺236距角是不等的， r 愈小则螺距角 θ愈大图 2-7( a) 表示三个不同半径的共轴圆柱面与等螺距螺旋桨桨叶相交的情形， 其展开后的螺距三角形如图 2-7( b) 所示显然，r 1＜r 2＜ r 3 而 θ1＞ θ2＞ θ3P Pr3r 2θ 3θ2θ 1r 12π r12πr 32π r2(a)(b)图 2-7若螺旋桨叶面各半径处的面螺距不等，则称为变螺距螺旋桨，其不同半径处螺旋线的展开如图 2-8 所示对此类螺旋桨常取半径为0.7R 或 0.75R( R 为螺旋桨梢半径 ) 处的面螺距代表螺旋桨的螺距，为注明其计量方法，在简写时可记作P0.7R 或 P0.75R。
2πr 22πr3P31 P2P2πr1图 2-82. 桨叶切面与螺旋桨共轴的圆柱面和桨叶相截所得的截面称为桨叶的切面，简称叶切面或叶剖面，如图 2-6( b) 所示将圆柱面展为平面后则得如图 2-6( c) 所示的叶切面形状，其形状与机翼切面相仿所以表征机翼切面几何特性的方法，可以用于桨叶切面桨叶切面的形状通常为圆背式切面 ( 弓形切面 ) 或机翼形切面，特殊的也有梭形切面和月牙形切面，如图 2-9 所示一般说来，机翼形切面的叶型效率较高，但空泡性能较差，弓形切面则相反普通之弓形切面展开后叶面为一直线，叶背为一曲线，中部最厚两端颇尖机翼形切面在展开后无一定形状，叶面大致为一直线或曲线，叶背为曲线，导边钝而随边较尖，其最大厚度则近于导边，约在离导边 25%～ 40%弦长处切面的弦长一般有内弦和外弦之分连接切面导边与随边的直线 AB 称内弦 ( 图 2-10) ，图中所示线段 BC 称为外弦对于系列图谱螺旋桨来说，通常称外弦为弦线，而对于理论设237ttbb弓形切面梭形切面ttb b机翼形切面 月牙形切面图 2-9计的螺旋桨来说，则常以内弦( 鼻尾线 ) 为弦线，弦长及螺距也根据所取弦线来定义。
图2-10中所示的弦长 b 为系列螺旋桨之表示方法切面厚度以垂直于所取弦线方向与切面上、下面交点间的距离来表示其最大厚度t 称为叶厚， t 与切面弦长 b 之比称为切面的相对厚度或叶厚比δ= t 切面的中线或平均线称为b拱线或中线，拱线到内弦线的最大垂直距离称为切面的拱度，以fM 表示 fM 与弦长 b 之比称切面的拱度比 f = fM / b( 见图 2-10) 内弦5223f M4AtBC1外弦1bbt f M5526tht1h tf Mbb(a)(b)图 2-10（ a）机翼型；（ b）弓型1：面线； 2：背线； 3：导缘； 4：随缘； 5：拱线； 6：导缘端圆3. 桨叶的外形轮廓和叶面积桨叶的外形轮廓可以用螺旋桨的正视图和侧视图来表示从船后向船首所看到的为螺旋桨的正视图，从船侧看过去所看到的为侧视图图 2-11 所示为一普通螺旋桨图，图上注明了螺旋桨各部分的名称和术语为了正确表达正视图和侧视图之间的关系，取叶面中间的一根母线作为作图的参考线，238称为桨叶参考线或叶面参考线，如图中直线OU若螺旋桨叶面是正螺旋面，则在侧视图上参XX叶面参考线xs叶面参考线zRUUUεθs最大厚度线侧投影轮廓线BC展开轮廓B1A1C1Att伸张轮廓投射轮廓rF r Bot0 o Y叶切面ol B lK(a) (b) (c)图 2-11考线 OU 与轴线垂直。
若为斜螺旋面，则参考线与轴线的垂线成某一夹角 ε，称为纵斜角参考线线段 OU 在轴线上的投影长度称为纵斜，用 zR 表示纵斜螺旋桨一般都是向后倾斜的，其目的在于增大桨叶与尾框架或船体间的间隙，以减小螺旋桨诱导的船体振动，但纵斜不宜过大 ( 一般 ε＜15°)，否则螺旋桨在操作时因离心力而增加叶根处的弯曲应力，对桨叶强度不利桨叶在垂直于桨轴的平面上的投影称为正投影，其外形轮廓称为投射轮廓螺旋桨所有桨叶投射轮廓包含面积之总和称为螺旋桨投射面积， 以 AP 表示投射面积 AP 与盘面积 A0 之比称为投射面比，即投射面比 = AP/A0投射轮廓对称于参考线的称为对称叶形若其外形与参考线不相对称，则为不对称叶形不对称桨叶的叶梢与参考线间的距离xs称为侧斜，相应之角度sθ为侧斜角桨叶的侧斜方向一般与螺旋桨的转向相反，合理选择桨叶的侧斜可明显减缓螺旋桨诱导的船体振动桨叶在平行于包含轴线和辐射参考线的平面上的投影称为侧投影图上除画出桨叶外形轮廓及参考线 OU 的位置外，还需作出最大厚度线最大厚度线与参考线OU 之间的轴向距离 t 表示该半径处叶切面的最大厚度它仅表示不同半径处切面最大厚度沿径向的分布情况，并不表示最大厚度沿切面弦向的位置。
与桨毂相连处的切面最大厚度称叶根厚度( 除去两边填角料 ) 辐射参考线与最大厚度线的延长线在轴线上交点的距离t0 与直径 D 之比值 t0/D 称为叶厚分数工艺上往往将叶梢处的桨叶厚度做薄呈圆弧状，为了求得叶梢厚度，需将桨叶最大厚度线延长至梢径，如图2-11( a) 所示螺旋桨桨毂的形状一般为圆锥体，在侧投影上可以看到其各处的直径并不相等通常所说的桨毂直径 ( 简称毂径 ) 是指辐射参考线与桨毂表面相交处( 略去叶根处的填角料) 至轴线距离的两倍，并以 d 来表示 ( 参阅图 2-11( a)) 毂径 d 与螺旋桨直径 D 的比值 d/D称为毂径比将各半径处共轴圆柱面与桨叶相截的各切面展成平面后，以其弦长置于相应半径的水平239线上，并光顺联接端点所得之轮廓称为伸张轮廓，如图2-11( c) 所示螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积之总和称为伸张面积，以AE 表示伸张面积AE 与盘面积 A0 之比称为伸张面比，即伸张面比 = AE/A0将桨叶叶面近似展放在平面上所得的轮廓称为展开轮廓，如图 2-11( b) 所示 各桨叶展开轮廓所包含面积之总和称为展开面积，以AD 表示展开面积AD 与盘面积 A0 之比称为展开面比，即展开面比＝ AD/A0螺旋桨桨叶的展开面积和伸张面积极为接近，故均可称为叶面积，而伸张面比和展开面比均可称为盘面比或叶面比。
盘面比的大小实质上表示桨叶的宽窄程度，在相同的叶数下，盘面比愈大，桨叶愈宽此外，还可用桨叶的平均宽度 bm 来表示桨叶的宽窄程度，其值按下式求取：A Ebm =dZ(R )2式中， AE 为螺旋桨伸张面积； d 为毂径； Z 为叶数或用平均宽度比 b m 来表示，即b mπA E / A0( 2-4)bm = =dD)2Z(1D§2-2 螺旋桨制图一、 螺旋桨制图的内容和原理出于今后螺旋桨制造需要， 在经过螺旋桨的设计计算后， 即需绘制螺旋桨的总图 图 2-12所示为某船的螺旋桨总图 在总图上需画出桨叶的伸张轮廓、 投射轮廓、 展开轮廓 ( 常可省略 )及侧投影轮廓 在伸张轮廓上画出若干半径处的切面形状 ( 一般画八 ~九个切面 ) ，在侧投影图上画出桨叶的最大厚度线，桨叶的限界轮廓线 ( 有时省略 ) ，并需注出桨毂的主要数据此外，在总图上尚需注明螺旋桨的主要尺度、各种比值及必要的说明至于螺旋桨的设计计算将在后续几章中予以详细介绍下面我们先简单介绍投影原理，进而讨论螺旋桨总图的绘制1. 投影原理图 2-13( a) 所示，是将一机翼形切面的螺旋桨水平放置且叶面向下的情形由图 2-13 可知，如果以半径为 r 的 ( 与螺旋桨同轴的 ) 圆柱面和桨叶相交，则得螺旋线00 000 0在垂直于轴线之平面上的投影为圆弧H A J。
如果把圆柱面剖开并BA C ；机翼叶面线HA J1 1 1展成平面 ( 图 2-13( b)) ，则得到螺旋线的实长( 即伸张长度 ) BAC，而圆弧 H11 1伸直成直线A J240H 1A1J1 ，且 A1 J1＝ A1J1 ，H 1 A1= H 1A1 2410971布 =分 P距 021螺 1=R图廓轮张6伸 31线度厚大最图视正向转图视7侧00000508199799970577177777541=1111111========PPPPPPPPP48642086460009876432118765432=======r==rrrrrrrr8955873336874363118321°°075514483307803R123R821761444649136521635256972A83112223235-25432A1297321-2图08943303310.022++. .+0054D3214543°5400.1+082×364225800620095R200°270105111R8756142A9A98765304250594075773R51551623:1114度锥泥水25孔钉螺动制--7；）置布称对（孔螺--6；栓螺头柱圆--5；皮橡--4；栓螺头角六小光半--3；毂桨--2；桨旋螺--1242在图 2-13( b) 的螺距三角形中，螺距角θ tg 1 P ；式中， P 为螺距 ( m) ，r 为切面所在2 πr的半径 ( m) 。
BASJHCBAS0 J0S JS'C0BCαH 0A0HAβH'B0BabrθθH' 1A'1 J'1J1A1H 1( a) ( b)图 2-13必须指出，对于图 2-13 所示的机翼形切面来说，从正投影方向所见到的是切面最外边的两点 J00，从侧投影方向所见到的则是切面最外边的两点00，即 图 2-13（ b）上的 J、和 HS 和 HH 和 S、H 对应的点因此在制图时应该根据J 点和 H 点求正投影轮廓 ( 或称投射轮廓 ) ，而据 S 点和 H 点求侧投影轮廓在图2-13( b) 中，标出了点H1与 A1和 A1 与 J1 之间在正投影方向上的间距分别为 a 和 b，点 S与 A 和 A 与果桨叶的切面为弓形 ( 即圆背式 ) 时，则图 2-13( b) 应变为图 2-14 的情况，此时图 2-13( b) 中的 S、J 点相当于图 2-14 中的 C 点，图 2-13( b) 中的 H 点相当于图H 之间在侧投影方向上的间距分别为浆叶的伸张叶切面CB Aα和 β如侧C'投A' 影B' 方2- 14 中的 B 点因此，弓形切面是上述向机翼形切面的一种特例，它比机翼形切面的作图更为简单，下面我们以机翼形切面桨叶为例说明作图方法，对于弓形切面则更容易，只要掌握上述特点就行了。
B'1 A'1 C'1正投影方向图 2-142. 绘制注意事项绘制总图的主要目的是给出螺旋桨的形状及各部结构，以便能按总图绘制施工详图供制243造需要通常在设计计算过程中，已经决定了螺旋桨各半径处切面形状和桨叶的伸张轮廓例如对于 AU 型螺旋桨（请参阅第 9 章），根据我们设计螺旋桨的叶数、盘面比和直径，由表 9-4 和表 9-5( 或表 9-6，或表 9-7) 即可知道螺旋桨各半径处的切面形状和桨叶的伸张轮廓在确定桨叶切面时尚需考虑下列两点：（ 1）关于叶切面导边处圆弧的大小：因为桨叶切面运转于非均匀的尾流场中，故端点的圆弧对螺旋桨性能，特别是空泡性能有较大的关系， 近来的研究表明， 在近叶梢处 ( 0.8R 以外 ) 适当加大导边端点的圆弧比较有利图 2-15 给出了螺旋桨该部分的端部圆半径r l ( mm) 值事实上 rl的大小与桨叶的面积、切面轮廓形状及叶厚有关，故在实际设计时可以适当有所增减一般说来，0.8R 切面端圆半径的大小可视切面弦长b 来决定： r l=( 0.004~0.005) b480R8.07.00..90R030.95R)6.0)m(5.0mDm径(1 2r直 4.0r 13.01t 0.9R2.001.0123453456789101112D( m)t 0.9R ( mm)图2-15图2-16（ 2）关于叶梢附近切面随边处的厚度：从螺旋桨损坏情况的调查发现，在叶梢附近随边处常发生曲损，影响螺旋桨的性能。
因此，宜适当增加该处厚度，图2-16 给出了 0.9R 处切面随边的厚度，可供参考采用上述导边处端圆半径r l 及随边处的厚度 t0.9 后，有可能使该处的局部厚度与表8-5 等确定的叶切面形状发生不连续为了满足局部厚度的需要可对标准叶切面的尺寸稍作修改，并光顺之螺旋桨的叶切面形状和桨叶伸张轮廓确定后，即可绘制正投影图 ( 投射轮廓 ) 和侧投影图 ( 侧投射轮廓 ) 二、螺旋桨投影轮廓图的绘制1．投射轮廓的绘制根据上述投影原理，便可以从伸张轮廓上的切面长度求出正投影图上相应半径的圆弧长度，从而作出投射轮廓参阅图 2-17 ，以半径 r = OA 处的切面为例，其作图的具体步骤说明如下：244（ 1）在伸张面上 ( 图 2-17( c)) 取 OFP ，连 AF，则得： tg OAFP；故OAF 为2 π2 πrTU T U T UNαβαβH'1b'L'LA1b'AS JA'H BH'S'H 1S1θCab J 1aθbJ'1N'ooFP 2πo( )( )()abc图 2-17半径 r 处的螺距角 2）在伸张面上过A 点作直线 NN'AF ，则N ACOAFθ。
从 J，H 两点分别作垂直于 NN' 的直线 JJ1和 HH1 ，则：AH1a ；AJ1 b（ 3）在正投影图上 ( 图 2-17( b)) 以 O 为圆心， r 为半径画圆弧，并在此圆弧上量取：A1 J1 弧长 = AJ1bA1 H1 弧长 = AH1 a则 J1 和 H1 即为投射轮廓上的两点 4）按照上述方法作出其他各半径处投射轮廓上的相应之点，用光顺的曲线连接各点即可得到投射轮廓按照一般习惯， 常根据桨叶八个或九个半径处的切面进行制图， 其相应的半径为 r ＝ 0.2R，0.3R， ， 0.9R（0.95R）对于等螺距桨叶来说，图 2-17( c) 中的 F 点为对于一切半径的共同之点， 称为节点 若桨叶为径向变螺距， 则不同半径的 P 值并非常数， 故对各半径需用其相2 π应的 P 值来确定点 F 的位置2 π2．侧投影图的绘制在绘制侧投影图时，如图 2-13( b) 或图 2-17( c) 所示，应注意在侧投影方向见到的是 S 点和 H 点，且 S 点在 A 点之前的距离为 α， H 点在 A 点之后的距离为 β由此便可按如下步骤245作图：（ 1）在侧投影图上 ( 图 2-17 ( a)) 先画出参考线 OU ，然后由正投影图上 A1 点引水平线与侧投影图上的参考线 OU 交于 A′点，则 A′点即为 A1 点的侧投影位置。
2）在侧投影图上从A′点向前水平量取 A'L α，向后水平量取A'L'β，其中 α和 β的数值可直接从伸张面 ( 图2-17( c)) 上量得然后，在正投影图上取圆弧A1S1=b′(b′的大小可在图 2-17( c) 上量得 ) ，则 S1即为 S点在正投影图上的位置 从正投影图上1点引水平线与 A′LS线上从 L 点向下所作的垂线相交于S′点，则 S′点即为 S 点在侧投影轮廓上的一点用同样方法，从正视图上 H1 点引水平线与A′L′线的垂线相交于 H′点，则 H ′点即为 H 点在侧投影轮廓上随边处的一点 3）用上述方法作出其他各半径处侧投影轮廓上的相应之点，并以光顺曲线连接各点，即可得到桨叶的侧投影轮廓上面我们所叙述的侧投影轮廓绘制方法是指螺旋桨在静止时的情况，但在检查螺旋桨与船身或尾框架之间的最小距离时， 则应以螺旋桨旋转时桨叶边缘各点在最外面的位置为依据，所以在侧投影图上有时还要画出桨叶的限界轮廓线参阅图 2-17( a) ，当螺旋桨旋转时，在侧投影图上的 S′点表现为沿 LS′直线上下运动，能达到的最高点为 L ，而在 A 点前后的距离不变，故螺旋桨在旋转时桨叶边缘上 S′点在最外面的位置为 L 点。
把不同半径处相当于 L 的各点连成曲线，即得桨叶的限界轮廓线如图 2-17( a) 中的虚线所示3. 桨叶顶点及包毂线的绘制桨叶顶点 ( 即叶梢顶点 ) 在正投影图和侧投影图上的位置同样可用上述方法求得参阅图2-18，在伸张轮廓上由叶梢顶点 T 引水平线与参考线 OU 交于 U 点，同时取 OF P ，P 为2 π叶梢处的螺距连接 FU ，并过 U 点作直线 NN′⊥ FU ，从 T 点作直线 TD⊥ NN′然后以 O 为圆心， OU 为半径作圆弧，在此圆弧上截取 U T1 并使其弧长等于 DU a ，则 T1 点即为叶梢顶βNDaβL'U'UTT 'T 1N '伸张轮廓投射轮廓H 'KK 'G 'G'I 'Irr 'OFP 2πOa图2-18b( )( )246点在投射轮廓 ( 正视图 ) 上的位置由图 2-18 可知， T1 点的位置低于 T 点叶梢在侧投影 轮廓图上位置的作法是：在侧投影轮廓图上 ( 图 2-18 ( a)) ，作参考线 OU ′，U′点与正投影图上的 U 点位于同一水平线上；从 U′点向后取 U′L′＝ TD ＝β，然后从正投影图上 T1 点作水平线，与 U′L′线的垂线相交于 T′点，此即叶梢顶点在侧投影轮廓上的位置。
从图中可以看出，侧投影轮廓线的顶点并不通过U′点所谓包毂线，是指桨叶叶面和桨毂的相交线通常桨毂为一圆锥体，故包毂线在实质上即为螺旋面和圆锥体表面的相交线由于桨叶强度的需要，在叶根尚有填角料，因而在实用上没有必要精确地求出螺旋面和圆锥体表面的相交线，一般可采用近似方法绘制参阅图2-18，在侧投影图上把桨叶轮廓线按其曲线趋势延长与桨毂相交于 H′点，在正投影图上以 O为圆心，以 H′点处的毂半径 r ′为半径画圆，然后把投射轮廓按其曲线趋势延长与此圆相交于I 点，以 I 点引水平线与侧投影轮廓的延长线相交于 I′点，则 I 及 I ′点可近似地认为是包毂线在正投影图和侧投影图上的起点用同样的方法可作出包毂线的另一端点 G 和 G′同时参考线与桨毂的交点 K 和 K′也是包毂线上的一点将 I 、K、G 及 I ′、K ′、G′分别连成曲线，此两根曲线即近似地表示包毂线在正投影图和侧投影图上的形状在绘制桨毂外形和包毂线时应将看得见的部分画成实线，看不见的部分画成虚线4. 桨叶展开轮廓的绘制螺旋面为一双向曲面，不能展放于平面上，下述之近似方法应用最广，对于普通螺旋桨在实用上已够准确为简便起见，先以等螺距、弓形切面、无侧斜的桨叶为例。
设已知桨叶的投射轮廓 B1TC 1 如图 2-19 所示以半径 r ＝ OA 之共轴圆柱面与叶面相交成螺旋线，其在正投影图上为圆弧B1 AC1参阅图 2-20( a) ，此螺旋线的实际形状为 B0AC0 ，过 OA 作投射面 LEKA ，则此螺旋线YEOC 0LKθC 2TB1AC 12BXB0展开轮廓投射轮廓AB 2C 2B1C 1（a）MX L F O K YFOθB 1C 1B2C2AP/2π M（b） 247图 2-19 图 2-20在投射面上的投影为圆弧 B1ACl 为求得螺旋线 B0 AC0 在展开图上的形状， 可用近似方法两次第一次近似——以椭圆弧之一部分代替螺旋线，在 A 点处作包含 OA 的平面且在 A 点处与螺旋线 B0AC0 相切此平面与圆柱面相交成一椭圆 XEYA，并与投射面 LEKA 间之夹角为螺距角 θ螺旋线段 B0AC0 在椭圆上的投影为椭圆弧 B2AC 2通常桨叶具有一定的宽度，其螺旋线段 B0AC0 较短，与椭圆弧 B2AC2 十分接近，因而可用此椭圆弧来代替螺旋线段将此椭圆绕AOE 轴旋转 θ角后便与投射面LEKA 重合，而 B1 和 B2，C1 和 C2 点则在同一水平线上( 即至 LOK线的距离相等 ) 如图 2-20 ( b)所示。
由图2-20 ( a) 可知，此椭圆的长半径为OX＝ r secθ，短半径为 OA=r 既知椭圆的长半径和短半径，即可画出椭圆，但在实用上比较麻烦，故尚须进行第二次近似第二次近似——以圆弧代替椭圆弧：此圆弧的半径等于椭圆在正点的曲率半径由高等r secθ2数学中可知，椭圆在A 点处之曲率半径为22rr sec θ，我们即以半在为rsec θ的圆弧来代替椭圆弧参阅图2-19 以半径 r =OA 处的切面为例，说明根据投射轮廓绘制展开轮廓的具体步骤：（ 1）在正投影图上取 OF P ，连 AF，则2 πAFr secθ（ 2）过 F 点，作 FM ⊥AF 且与 OA 的延长线相交于M 点，则MA AF secθ r sec2 θ，故 MA 为椭圆在 A 点之曲率半径 3）以 M 为圆心， MA 为半径作圆弧 B22111 2及AC，自 B及 C分别引平行于 OF 的直线 B BC1C2 并与 B2AC2 画弧相交于 B2 及 C2 两点，则 B2 及 C2 即为展开轮廓上的两点用同样的方法可决定其他半径处相应之点，然后以光顺的曲线连接各点即得展开轮廓展开轮廓也可从伸张轮廓作出，在利用两次近似求得圆弧B2 AC2 以后，直接在圆弧上量取 B2A＝ BA 及 AC2 = AC，这里的 BA 及 AC 是直接由图2-17( a) 中伸张轮廓上相同半径切面的伸张弦长 BA 和 AC 量得。
同理 B2 及 C2 为展开轮廓上的两点在实用上有时由设计者决定展开轮廓的形状，据以求得投射轮廓 ( 例如高恩系列螺旋桨) ，其绘制程序与上述者相反5．桨毂形状及尺度毂和毂帽的形状必须使水流顺滑地流过，避免产生旋涡其尺度及形状可根据船舶实际情况和造船实践经验确定下面提供的数据可作为设计时参考图 2-21 表示毂部有关尺寸的符号，其相应的参考数据如下：dt ——螺旋桨轴的轴径此数据一般由轮机部门提供，若无此数据时，可利用图2-22 来确定图中 PD 是最大连续功率时的收到马力；N 是最大连续功率时的螺旋桨每分钟转数dh ——螺旋桨的毂径一般可根据螺旋桨的轴径dt 来确定对于组合式螺旋桨：d h2.6 ~ 2.8 d t对于整体式螺旋桨：d h1.8 ~ 2.1 d td1，d2 ——毂前后两端的直径：248d2 / dh =( 0.75 ~ 0.90) ； d1/ dh =( 1.05 ~ 1.15)l1 ——减轻孔的长度，一般最大值约为 0.3l0 ( l 0 ——毂长 ) r2)600r1mm500(t 0.2Rdδ径400轴的轴300dh d2 d3dt d1桨桨l 1旋200螺100l 00123456( PD/ N)1/3图 2-21图 2-22δ ——毂部筒圆厚度，最小值约为0.75t0.2R0.2R为桨叶 0.2R 处切面的厚度。
tr1 ， r2 ——叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径：r 1 = 0.033D ；r 2 = 0.044D l0 ——桨毂长度对于单桨船可用下式作为参考数值：组合式螺旋桨：l0 = 2.7d t或l0 = d h整体式螺旋桨：l0 = 2.5d t或l 0 = d h + 100 mm或 l 0 (%)23D3( 其中D以米计)D2在应用上述数据的同时，尚需考虑保证桨毂长度大于桨叶根部在侧投影上的长度 dts011 d )/ l——轴孔之锥度，—般为~1016至此总图绘制基本完毕 在总图上除绘制出桨叶的伸张轮廓、 投射轮廓和侧投影轮廓外，最后应注明桨叶和桨毂的主要尺度，各种比值及必要的说明§2-3 螺旋桨制造工艺目前船用螺旋桨所用材料主要是金属材料，也有些用非金属材料用金属材料制造螺旋桨的工艺过程如下：铸模造型 浇铸金属 毛坯加工 成品检查 安装使用下面分别叙述螺旋桨材料和工艺过程的主要环节一、螺旋桨材料249制造螺旋桨的金属材料主要有铜合金、铸铁和铸钢等近年来国内外开始采用玻璃钢、尼龙等非金属材料制造螺旋桨在我国的内河小船上也有采用钢板焊接螺旋桨我国用于制造螺旋桨的铜合金的化学成分和机械性能列于表 2-1 和表 2-2 中。
锰青铜的机械强度高，延伸率大，抗冲击性能好，耐海水腐蚀，而且制造和加工比较容易；但抗空泡剥蚀性能较差表 2-1名称牌号铜 Cu%锰 Mn %铁 Fe%锌 Zn%铝 Al %锰青铜HMnFe 55-3-155~583~40.5~0.15余量----铝青铜ZHAl 67-5-2-266~681.5~2.51.5~2.5余量4~6表 2-2名称牌号抗拉强度 σb(kgf / mm2)伸长率 δs (%)锰青铜HMnFe 55-3-1砂模≥ 45, 铁模≥ 50砂模≥ 15, 铁模≥ 10铝青铜ZHAl 67-5-2-2≥ 62≥ 12铝青铜是以铜铝为主体，添加锰、铁、镍等元素构成的合金它除了具有锰青铜的优点外，还具有重量较轻、疲劳强度高、抗剥蚀性能好等优点，故多用于制造大型高速船舶螺旋桨其缺点是要求熔炼、浇铸技术高，同时大型铸件的缓冷脆性等问题较难处理，造价较高铸铁螺旋桨成本低，铸造容易，但其机械强度低，质脆而易断，易被海水腐蚀，故使用寿命短由于强度低，切面厚度较大，降低螺旋桨效率，故铸铁螺旋桨仅用于小型低速船上铸钢螺旋桨的优点是机械强度高、抗冲击性能好，但铸造过程中变形难控制，常使螺旋桨的几何尺寸产生很大偏差，加工困难，成本高；比铸铁更容易被海水腐蚀，使用寿命短，目前多用作备件。
为了提高螺旋桨的抗腐蚀和空泡剥蚀性能，有些特殊用途的船舶用镍合金、钛合金等来制造螺旋桨玻璃钢是以合成树脂为粘结剂，以玻璃纤维或其织物为增强材料粘合而成的一种新型结构材料玻璃钢螺旋桨具有重量轻 ( 约为铜螺旋桨重量的 1/4~1/3) 、装卸方便、冲击韧性好、不为海水所腐蚀、制造简单等优点其缺点是机械强度较低，在长期负荷下有蠕变现象，耐磨性较差，目前多用于内河螺旋桨二、螺距板的计算螺距板是制作下砂模时刮制螺旋面用的，它的准确性直接影响螺旋桨的制造质量确定螺距板的尺度不仅要考虑桨叶的螺距，而且要考虑铸造材料在浇注后的收缩、砖台厚度以及螺旋桨本身的几何特点下面分别讨论等螺距和径向变螺距螺旋桨的螺距板计算。