梢圆直径叫做螺旋桨的直径，用D表示。
螺旋桨的压力面是一个螺旋面。若与轴线O0ˊ成某一固定角度的线段ABC以等角速度 绕轴线旋转，同时以等线速度沿轴线向下（或向上）移动，此线段在空间划过的轨迹所形成的曲面即是螺旋面，如图5－6所示。线段上任意一点运动的轨迹为一螺旋线。螺旋面也可以看成是由无数个不同半径的螺旋线所组合而成的。运动线段ABC称为该螺旋面的母线。母线上的任一点旋转一周在轴线方向上移动的距离称为螺旋线的螺距，以H表示。若组成螺旋面的各螺旋线螺距相等，这个螺距即为螺旋面的螺距，而螺距面称为等螺距螺旋面。若把螺旋线所在的圆筒面沿垂直方向剪开展平，如图5－7所示，螺旋线为一直线，从而得到一直角三角形，称其为螺距三角形。螺旋线与圆筒面底边所构成的倾角称为螺距角。用γ表示。
如果母线上的各点以等速旋转但各点下降的速度不同，这样形成的螺旋面称为径向变螺距螺旋面。大型船舶螺旋桨的压力面大多由径向变螺距螺旋面构成，其吸力面通常则是一个复杂的螺旋面。
螺旋桨的螺距H系指其压力面的螺距。径向变螺距螺旋桨的螺距，通常自叶根向叶梢逐渐增加，一般以0.7R（R为螺旋桨的半径）或2／3R处的螺旋桨的螺距作为螺旋桨的螺距， 此值约等于螺旋桨的平均螺距。螺距桨的螺距与直径之比，即H／D，称为螺距比，它是螺旋桨的主要结构参数之一，其数值的大小直接影响螺旋桨的性能。螺旋桨所有桨叶展平面积的总和称为螺旋桨的面积，用A表示。以螺旋桨直径D画出的圆的面积称为盘面积，用Ad表示。比值A／Ad称为盘面比，它是螺旋桨的另一个重要结构参数。盘面比大，说明螺旋桨桨叶肥大，螺旋桨面积在以D为直径的圆面积里充实程度大，螺旋桨推水的总面积就大。
二、螺旋桨的工作原理
若取一与桨毂共轴的圆筒形刀切割桨叶，将切得的断面展平后所得的面称为叶素断面。见图5-8。半径为r和r＋dr的两个叶素断面间的这部分桨叶称为叶素（或叶原体）。整个桨叶的作用可以看成是无数个叶素作用的总和。因此，只要分析叶素的作用，就可推知整个桨叶以及整个螺旋桨的工作情况。
螺旋桨在水中同时参与两种运动，即绕桨毂轴线的回转运动和沿桨毂轴线的轴向运动。我们知道，螺钉在螺母中每转动一圈时前进一个螺距。当螺旋桨在水中运动时，水被它推向后移，螺旋桨前进的距离比螺距要小，这种现象称为螺旋桨的滑失现象。螺旋桨旋转一周在轴向前进的距离称为进程，以hP表示。进程与桨直径的比值称为进程比，以J=hP/D表示。螺距和进程的差值称为滑失，即H-hP。滑失与螺距的比值称为滑失比，以S表示，即
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S=
H?hP （5-3） H若取单位时间来考虑，设螺旋桨的转速nS（r/s），则每秒钟叶素沿圆周方向的回转路程为2πrnS，即叶素的切向速度。每秒钟叶素前进的路程并不是HnS，而仅为vP=hPnS，称为螺旋桨的进速，HnS与vP之差称为滑失速度。因此，滑失比还可表示为：
S=
Hns?vpHns （5-4）
由上述可知，半径r处的叶素一方面以切向速度2πrnS绕轴心回转，一方面又以进速vP前进，它相对于水的速度ω即为这种速度的合成。如果把叶素视为不动，根据运动转换原理，则各种速度的方向如图5-8所示。水流速度ω与弦线间的夹角称为冲角，用αK表示。由于叶素断面的形状与机翼断面相似，因此可以利用机翼在空气中运动时产生的升力来说明螺旋桨的受力情况。根据机翼工作的原理，在叶素上将产生升力dy和阻力dx。升力dy垂直于
ω，阻力dx则沿着ω的方向。把升力dy和阻力dx各自分解成轴向和回转方向的分力，于是，在叶素上产生的推力dT=dTY-dTX，在回转方向产生的阻力dQ=dQY+dQX。此阻力作用在距轴心半径为r的叶素上，它对螺旋桨产生一个阻力矩，即dM=r·dQ。
螺旋桨桨叶是由无数叶素合成的，各桨叶所有叶素上产生的推力dT的总和即为螺旋桨的推力，以T表示。各桨叶所有叶素上产生的阻力矩dM的总和即为螺旋桨的阻力矩，以M表示。因此，为了使螺旋桨产生推力，必须由主机发出功率克服螺旋桨的阻力矩。
三、螺旋桨的特性
应用因次比较法可以得出：
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螺旋桨的推力 T=K1рnD N （5-5）
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螺旋桨的阻力矩 M=K2рnD N·m （5-6） 式中：K1、K2——分别为推力系数和扭矩系数；
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р——水的密度，kg/m； D——螺旋桨的直径，m； n——螺旋桨的转速，r/s。
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螺旋桨的效率ηP是有效功率和消耗功率之比，而螺旋桨的有效功率为TvP，消耗功率为Mω，因此：
ηP=
TvPK1J=· （5-7） M?K22?式中：vP——螺旋桨的进速，m/s；
ω——螺旋桨的旋转角速度，rad/s； J——进程比。 式（5-5）、（5-6）和（5-7）是螺旋桨工作性能的基本方程式。对于几何形状一定的螺旋桨，推力系数K1和扭矩系数K2都取决于进程比J，它们之间的变化关系可由实验测得，如图5-9所示。
由进程比定义式J=hP/D=vP/nD可知，对于一定的螺旋桨，J取决于船舶的航行状态，即取决于船舶的航行工况。因此当船舶在某一工况下稳定航行
时，螺旋桨就有一个固定的J值，K1和K2也成为常数。螺旋桨直径D是固定不变的，水的密度р也可认为不变，这样，可把螺旋桨的工作性能的基本方程式表示为
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T=C1n （5-8）
2
M=K2n （5-9） ηP=C0 （5-10）
式中：C1，C2，C0——系数，取决于船舶航行工况，当船舶在不变的工况下稳定航行时，均
为常数。
螺旋桨的功率PP=2πnM，将式（5-9）代入，得到
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PP=Cn （5-11）
式中，系数C和C1，C2，C0一样，也取决于船舶航行工况。 式（5-8）和（5-9）说明螺旋桨的推力和扭矩与其转速的平方成正比。式（5-11）说明螺旋桨吸收的功率与其转速的立方成正比。将以上三式绘成曲线，此曲线即称为螺旋桨的特性曲线，如图5-10所示。
第四节 可调螺距螺旋桨
一、调距桨的工作特性
可调螺距螺旋桨（简称调距桨）装置是通过转动桨叶与桨毂的相对位置来改变螺距，从而改变船舶航速或正倒航的一种螺旋桨推进装置。由于调距桨的螺距是能改变的，因此调距桨在原理上是一系列的定距桨。对于一个定距桨它只有一组水动力特性曲线（见图5－9）。而且当J=常数时，它的推力、阻力矩、功率与转速之间的关系曲线都只有一条。而调距桨，则可以把它视为一系列同一直径的具有不同螺距比的定距桨的组合，所以它的特性曲线是由多组类似于图5-9所示的水动力特性曲线共同组成的。为了醒目和使用方便起见，把调距桨
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工作特性曲线绘成图5－11的形式。由图可见，在阻力因素不变（即J不变）的情况下，螺距越大，则相同转速下的推力越大，转矩也越大。因而当船舶阻力发生变化时（即J变化），通过调整螺距比来控制螺旋桨转速和转矩及推力之间的变化，即可满足船舶阻力变化的需要。
在图5－11上还示出了螺旋桨的等效率线。从图上可以看出调距桨在不同工况时的效率 变化情况。
调距桨的工作特性也可以分别用推力、阻力矩、功率与桨转速之间的关系曲线表示。图 5－12示出了调距桨的功率一转速特性。由图可见，当J等于常数时，它是以螺距比为参变量的一组曲线
二、调距桨的优缺点
根据调距桨的特性，它和定距桨相比，具有以下优点： （1）部分负荷下经济性较好。当船舶在低于发动机标定功率，
即在部分负荷下航行时，通过调节主机转速n与螺距比H／D，使机桨配合获得较大的螺旋桨效率又有较小的耗油率，从而使船舶在该航速下每小时燃料消耗最小。这就改善了经济性，增加了续航力。
（2）适应船舶阻力变化，充分利用主机功率。由图5－11可以看到，对于调距桨而言，当船舶阻力变化时（即J变化），只要适当选用螺距比就可使桨的扭矩系数K2保持不变，从而使主机在保证原转速不变的情况下，所受的扭矩不变，且能发出原定功率，使船舶有较高的航速。
（3）船舶的机动性提高。采用调距桨的船舶可利用主机转速和螺旋桨螺距来改变航速， 调距桨螺距可由正最大值经零值变为负最大值。反之亦然。因此，主机不用换向就可实现 船舶的进退。同时，主机保持比较高的转速，依靠螺距的调节可使船舶获得极慢的航速，也
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