2.1. Fixed Pitch Propellers
The fixed pitch propeller has traditionally formed the basis of propeller production over the years in either its mono-block or built-up forms. Whilst the mono-block propeller is commonly used today the built-up propeller, whose blades are cast separately from the boss and then bolted to it after machining, is now rarely used. This was not always the case since in the early years of the last century built-up propellers were very common, partly due to the inability to achieve good quality large castings at that time and partly to difficulties in defining the correct blade pitch. In both these respects the built-up propeller has obvious advantages. Nevertheless, built-up propellers generally have larger boss radii than their fixed pitch counterparts and this can cause difficulty with cavitation problems in the blade root section regions in some cases.
Mono-block propellers cover a broad spectrum of design types and sizes, ranging from those weighing only a few kilograms for use on small power-boats to those, for example, destined for large container ships which can weigh around 130 tonnes and require the simultaneous casting of significantly more metal in order to produce the casting.
2.2. Ducted Propellers
Ducted propellers, as their name implies, generally comprise two principal components: the first is an annular duct having an aerofoil cross-section which may be either of uniform shape around the duct and, therefore, symmetric with respect to the shaft center line, or have certain asymmetric features to accommodate the wake field flow variations. However, due to the cost of wake adapted ducts it is normally axisymmetric ducts that predominate. The second component, the propeller, is a special case of a non-ducted propeller in which the design of the blades has been modified to take account of the flow interactions caused by the presence of the duct in its flow field. The propeller for these units can be either of the fixed or controllable pitch type and in some special applications, such as torpedo propulsion, may be a contra-rotating pair. Ducted propellers, sometimes referred to as Kort nozzles by way of recognition of the Kort Propulsion Companyrsquo;s initial patents and long association with this type of propeller, have found application for many years where high thrust at low speed is required; typically in towing and trawling situations. In such cases, the duct generally contributes some 50 per cent of the propulsorrsquo;s total thrust at zero ship speed: termed the bollard pull condition. However, this relative contribution of the duct falls to more modest amounts with increasing ship speed and it is also possible for a duct to give a negative contribution to the propulsor thrust at high advance speeds. This latter situation would nevertheless be a most unusual design condition to encounter.
2.3. Podded and Azimuthing Propulsors
Azimuthing thrusters have been in common use for many years and can have either non-ducted or ducted propeller arrangements. They can be further classified into pusher or tractor units. The essential difference between azimuthing and podded propellers lies in where the engine or motor driving the propeller is sited. If the engine or motor is sited in the shiprsquo;s hull then the system would be termed an azimuthing propulsor and most commonly the mechanical drive would be of a Z or L type to the propeller shaft. Frequently, the podded propulsor the drive system normally comprises an electric motor directly coupled to a propeller shaft which is supported on two rolling element bearing systems: one frequently being a radial bearing closest to the propeller while the other is a spherical roller bearing at the opposite end of the shaft line. Nevertheless, variants of this arrangement do exist and designs incorporating conventional journal and thrust bearings in addition to rolling element CARB bearings have been proposed. The propellers associated with these propulsors have been of the fixed pitch type and are commonly built-up although their size is not particularly large. Currently, the largest size of unit is around the 23 MW capacity and the use of podded propulsors has been mainly in the context of cruise ships and ice breakers where their maneuvering potentials have been fully realized. Clearly, however, there are a number of other ship types which might benefit (and have benefitted) from their application.
Tractor arrangements of podded and azimuthing propulsors generally have an improved inflow velocity field since they do not have a shafting and A-bracket system ahead of them to cause a disturbance to the inflow. This tends to help suppress the blade rate harmonic pressures since the relatively undisturbed wake field close to zero azimuthing angles is more conducive to maintaining low rates of growth and collapse of cavities. However, there can be a tendency for these propellers to exhibit broadband excitation characteristics and during the design process care has to be exercised to minimize these effects. At high azimuthing angles, however, the flow field is clearly more disturbed.
Azimuthing or podded propulsors offer significant maneuverability advantages; however, when used in combinations of two or more care has to be exercised in preventing the existence of sets of azimuthing angle where the propulsors can mutually interfere with each other. If this occurs large fluctuating forces and moments can be induced on the shaft system and significant vibration can be encountered.
2.4. Contra-Rotating Propellers
The contra-rotating propeller principle, comprising two coaxial propellers sited one behind the other and rotating in opposite directions, has traditionally been associated with the propulsion of aircraft, although Ericssonrsquo;s original proposal of 1836.
Contra-rotating propulsion systems have the hydrodynamic advantage of recovering part of the sli
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2.1定距桨
多年来螺旋桨生产在其整体铸造或组合形式的基础上形成了传统的定距桨。而今天整体铸造螺旋桨常用组合推进器，它的螺旋桨叶片和螺旋桨的桨毂是分开铸造的，然后加工之后用螺栓将它们连接在一起，现在这种形式的螺旋桨很少使用。上世纪初期组合螺旋桨并不是非常普遍使用的，一方面由于在那个时候不具备实现优质大型铸件的能力，另一方面在定义正确的叶片间距很困难。由于这两个方面的原因组合推进器具有明显的优势。然而，组合螺旋桨通常有比定距桨更大的桨毂半径，在某些情况下，这能导致在桨叶叶根部分区域的腐蚀问题是困难的。
整体铸造螺旋桨覆盖广泛的设计类型和大小，可用于从那些只有几公斤螺旋桨的小汽艇到重达130吨螺旋桨的大型集装箱船，并且需要更多的铸造金属以生产铸件。
2.2导管螺旋桨
导管螺旋桨，正如其名称所暗示的，通常包括两个主要部分组成：第一部分是有一个可以是统一形状机翼截面的环形管道，因此，相对于轴中心线对称的环形导管，或有一定的不对称特性,以适应后流的变化。然而，由于伴流适应管的成本，它通常是占主导地位的轴对称管道，螺旋桨的第二组分是一个特殊非导管螺旋桨，考虑到管道中流场中存在的流动相互作用，其中所述叶片的设计已经被修改。这些单位的螺旋桨可以是定距桨或变距桨的类型和一些特殊的应用。如鱼雷推进，可以是一个双反转配合。通过识别科尔特推进公司首次专利和与这种类型的螺旋桨的远距结合的方式，科尔特喷嘴导管螺旋桨已经被发现应用多年，其中应用于需要低速高推力的船。典型的是在牵引和拖网捕鱼的情况下。在这种情况下，在零船速推进器通常提供的推力约50%的推进器的总推力称为系泊工况。然而，随着船的速度提高，推进器的提供的相对推力会稍微下降，也有可能在高进速前进时对导管式推进器推力有负面的作用，后面这种情况很少使用，有时仍然会遇到。
2.3吊舱式和方位推进器
方位推进器已经普遍使用了很多年，并且可以具有任一非管道或管道螺旋桨安排。它们可以被进一步分为推力或牵引力。方位和吊舱推进器之间的本质区别在于在驱动螺旋桨发动机或电动机安放位置。如果发动机或电动机安放在船舶的船体内则系统将被称为一个方位推进器和最常用的机械驱动器将是一个Z或L形的传动轴。通常，驱动系统通常包括一台电动机直接联接到被支撑在两个滚动元件轴承系统传动轴：一个螺旋桨经常与一个径向轴承最接近，而另一个螺旋桨是在轴线的另一端部的球面滚子轴承。然而，这种结构的变体确实存在并结合除了滚动元件CARB轴承常规轴颈和止推轴承的设计已被提出。这些已经定距型螺旋桨的推进器和常规的组合型的尺寸相差不是特别大。目前，吊舱推进器的最大的尺寸大约是23兆瓦的容量和主要使用在游船和破冰船，他们的操纵潜力得到充分实现。然而很显然，还有一些其他类型船舶可能有益（和受益）从他们的应用。
吊舱和方位推进器的牵引机装置通常具有改进的流入速度场，因为它们不具有轴系和A-托架系统在他们前面以引起干扰对流。这往往有助于抑制叶片率谐波的压力，因为接近零方位角度相对未受干扰的尾场更有利于减少气泡的生产和破裂。然而，这些推进器具有倾向宽带激励的特点和设计过程中必须进行护理以减少这些影响。然而，在高定向角度下，流场显然更不稳。
方位或吊舱推进器提供显著地操纵性能优势；然而，当结合使用两种或两种以上必须小心使用，防止存在套定向角的推进器彼此之间相互干扰。如果发生这种情况，在轴系统和显着振动中可能会被诱导发生较大波动力和力矩。
2.4。同轴反转螺旋桨
同轴反转螺旋桨原理，其包括两个同轴的螺旋桨选址一个在另一个后面，并以相反的方向转动，在传统上一直以飞机的推进相关联的，尽管在1836年爱立信原始的提议。
同轴反转螺旋桨推进系统已经恢复水流旋转能量的部分动力优势，否则将失去常规单螺杆系统部分的动力优势。在船上应用的同轴反转螺旋桨是向后的螺旋桨通常要比前进的螺旋桨直径较小，这样，容纳水流收缩的影响。同样，在船头和船尾螺旋桨叶片数通常是不同的；一般来说，分别有四桨叶和五桨叶的前后的螺旋桨。此外，由于两个螺旋桨的配置是一个重要问题，同轴反转螺旋桨有能力平衡鱼雷和其他类似的推进问题的扭矩反作用力。
反转螺旋桨系统已经有相关的理论和实验研究主题，以及一些实际开发的练习。虽然他们已经发现了大量的应用，特别是在小型高速舷外单位，列如约为1500-2000转的操作，从商船的使用中已经排除了在大船上较长传动轴系系统相关的力学问题。兴趣的概念有一个周期性的性质：不断增长的兴趣，然后逐渐减弱。然而，在1988年的兴趣热潮已经导致系统被安装在一个37万吨级散货船，随后安装在一个258万吨级VLCC船 在1993年。
然而，最近传统同轴反转螺旋桨有一个重要的改变已经提出并安装在一些船上。这包括一个传统螺旋桨的组合，常规动力轴驱动，一对前向部件，具有一个吊舱推进器充当推进器对的船尾部分。这样的布置也具有与舵分配自推进器对方位吊舱推进器提供此功能的潜在益处。显然，当以高吊舱推进器角度安置，将可以看出，一对后推进器在由向前推进器所产生的螺旋流动倾斜地运行。
2.5.叠叶螺旋桨
这又是一个双螺旋桨概念。在这种情况下，螺旋桨不同轴安装但都位于与轴中心线不小于螺旋桨的直径之间的距离分开的轴系统。
对同轴反转螺旋桨工作原理的情况，最近在此概念的工作已经主要限于研究和开发，并且该系统已经在实际中很少被使用。研究主要集中在特定的船体形式的背景下，轴间距对螺旋桨直径比的整体推进效率的影响。这种类型的推进安排的主要目的是从尾场的低速部分获得尽可能多的效益越好，并由此提高推进效率。因此，来自这个推进器概念的好处是密切相关的螺旋桨和船体推进系数。
尽管有一个螺旋桨的工作部分在其他伴流下，空化问题目前还没有被认为是不可克服的设计问题。然而，相对于单螺杆应用时，在波动的推力和扭矩的水平显著增加已经确定。相比于双螺杆替代方案中，研究已经表明，重叠布置与低成本相关联，并且这被描绘为概念的一个另外优点。
当设计这种类型的推进系统的几个附加的变量被呈现给设计者。这些螺旋桨的旋转方向，所述轴之间的距离，螺旋桨和船尾形状之间的纵向间隙。目前这些问题只有部分解答。研究倾向于表明，旋转方向最好是向外，相对于上死点位置和该轴之间的最佳距离低于0.8 D.此外，有迹象表明，螺旋桨的纵向间距的主要作用是在振动激励发现和推进效率对这个变量相对不敏感。
2.6. 串联螺旋桨
串联螺旋桨装置不在是一个新的推进器概念。也许最有名的例子是帕森涡轮，最终三螺旋桨被安装在每个三推进轴上，以便克服气穴引起的推力击穿。事实上，应用串联螺旋桨主要原因是缓解螺旋桨负荷的情况;然而，这些情况一直相对较少。当串联螺旋排列应用到传统的单螺旋和双螺旋杆的缺点是螺旋桨的重量和轴向分布产生大的弯曲力矩主要被艉管轴承所影响。
然而，一些全回转和吊舱推进器的装置应用到这种装置通过具有位于推进轴的每一端的螺旋桨，荚果体的任一侧。以这种方式，载荷由牵引车和推杆螺旋桨和控制的重量引起的轴力矩共享。
2.7.可调螺距螺旋桨
不像固定螺距螺旋桨，其唯一的操作变量是转速，可调螺距螺旋桨提供了额外的自由度在改变叶片间距能力上。然而，对于某些推进应用，特别是那些涉及轴驱动的发电机，轴速度保持恒定，从而再次减少了操作变量的次数甚至一次。虽然这后一种设置是用于发电非常方便它可以导致在不同的推进力的条件通过诱导回螺旋桨的空泡特性方面的困难和面部气蚀。
可控螺距螺旋桨已经发现应用在大多数螺旋桨类型和应用程序，目前在本章中所讨论的，与吊舱式推进器，反向旋转和串联螺旋桨的可能是个例外，但即使这些极端的例子中复杂机械的发展已经开始着手对于特定专业推进的问题。在过去的四十年可调螺距螺旋桨已经变得越来越流行从代表生产一小部分到目前有一个非常可观的市场份额的地位。目前，相对于固定摊位推进系统时，可调螺距螺旋桨有大约35％的市场份额。可控螺距螺旋桨往往是最被看好的客船和轮渡，普通货运，拖轮和拖网市场。
可调螺距螺旋桨，具有许多重要的优点，可调螺距螺旋桨，虽然具有比固定螺距螺旋桨更大程度的复杂性。显然，操纵就是这样一个优点，即精细的推力可以控制，而不一定需要加速或减速推进机械来实现。此外，推力的精细控制是在某些情况下尤为重要：例如，在动态定位的情况下或者需要频繁靠泊操纵，如在短期海上航线的渡轮业务。此外，基本的可调螺距螺旋桨毂的设计可以在许多情况下进行修改，以适应螺旋桨叶片的顺桨。羽化位置是刀片对齐大致前后和在其呈现最小阻力转发运动不旋转时的位置的位置。这样的安排，可以在双端渡轮或小型战舰找到相应的应用。在后一种应用中，该容器可以有三个螺旋桨;巡航时有两个翼螺钉被使用中心巡航螺杆不转动，这意味着，因此当被使用时，它将收益来自被羽化以产生最小的阻力在向前运动。然后，需要的冲刺条件当所有三个螺旋桨可在其适当的设置可用于开发最大速度。
细节和可调螺距桨毂机制的设计是这本书的范围之内，因为这段文字主要关注的是船舶推进的流体力学方面。因此，这将足以说明，每个厂家都有个性化的设计的俯仰驱动机制，但是这些设计大致可分为两个主要类型;那些具有内侧和那些与舷外液压驱动。对于这些问题的参考作进一步的讨论和发展可以探索作品，史密斯和布朗利，4，5和6为这门学科的介绍。另外，螺旋桨制造商的产品目录经常提供一个轮廓信息的来源在可调螺距螺旋桨设计这方面。
轮毂老板，除了提供壳体对于叶片驱动机构，还必须足够坚固，以承受供给和从螺旋桨叶片的轴传递的推进力。因此，一般情况下，可调螺距螺旋桨往往有轮毂的直径比同等固定螺距螺旋桨大。通常，可调螺距螺旋桨毂的直径范围为0.24-0.32 D，但对于某些应用，这可能上升至高达0.4或甚至0.5 D.相反，固定螺距螺旋桨毂的直径一般是范围0.16-内0.25 D。大凸台直径可以产生复杂的流体动力学问题，往往与空化有关，但对于大多数普通应用的可调螺距螺旋桨毂的较大直径一般不构成即不能用已知的直接或间接地解决的问题设计实践。
某些特定类型可调螺距螺旋桨已经设计和取得专利在过去。两个例子是自投球螺旋桨和羽状螺旋桨，这两者都是早期设计的现代版本。在1849年自投球螺旋桨是现代发展格里菲斯的工作。叶片被固定到轮毂的外部曲柄，外部曲柄被钉在轴心。他们可以自由地占用任何桨距位置。实际的刀片间距在服务中采取了取决于一个平衡的刀片负载和主轴扭矩分量，这是变量取决于参数，其中包括其他参数，旋转速度：在零轴速度，但具有有限船速叶片被设计成羽。目前，这些推进器只被用在相对较小的工艺。
该羽状的设计在一定程度上可控螺距固定螺距螺旋桨的混合体。它有一个刀片活化机制，允许在叶片的螺旋桨的旋转一周期间，通过改变角量改变关于一个平均位置间距。这一概念的目的，是通过尝试调整叶片围绕螺旋桨光盘变化的流入速度的条件，以减少叶片周期性力两者的幅度和空化。这些类型的螺旋桨的试验已经展开在小型舰艇和西蒙松介绍了这些应用.
2.8.半浸式螺旋桨
半浸式螺旋桨，有时也被称为通风或部分浸没的螺旋桨。它们通常在高速推进特殊情况下使用：在100节情况下的区域。这些类型的螺旋桨提供一种方式当在困难的水动力下操作时保持合理的推进效率。虽然不是在所有情况下，这些类型的螺旋桨和与船舶静止螺旋桨通常完全被淹没。然后随着船只加速到高速，船体开始上浮，螺旋桨就需要一个部分淹没的姿态：在这些条件下局部浸没的程度可高达0.5 D.
半浸式螺旋桨的叶片弦部形成不同与传统的螺旋桨：通常情况下，他们可能会采取一种形式，而不是不一样。在完全通风的设计条件下，螺旋桨叶片的背、或吸气表面，应将其周围的空气膜所包围，只有在压力面上保持湿润。因此，这些类型的螺旋桨有特定的设计和分析方法是适用于他们的运作模式以实现正确的吸收特性和功率。
在三个主要工况螺旋桨表面冲孔可以确定的情况下。这些是部分地通风，过渡和完全通风的条件。由螺旋桨开在前一种情况下的部分通风条件，空气腔开始靠近叶片部分的钝后缘和朝向自由表面。在这种情况下，空气腔的程度和体积增大经常被看到增加随着螺旋桨推进系数减小：同样的时间平均推力和转矩系数发展的螺旋桨。在最后的情况下，充分通风设计条件，当螺旋桨的推进系数进一步减小在螺旋桨吸附表面的流动开始靠近前缘和延伸到叶片表面，并最终排放到大气中的空腔。这充分地发展流动状态是相对稳定的，在叶片后缘保持连续的通风。这两种操作条件之间的中间过渡区域是非常不稳定的，相当大的振动力经常发生。这是因为在这个过渡时期，在叶片表面的空气腔开始向领先的边缘扩散，但这样做遭受显著的波动在形状和大小上。
在这种情况下，半浸式螺旋桨，应当从一个常规的商船螺旋桨区分出来，商船是在吃水条件下运行和并不是完全浸没水中：两个螺旋桨及其运行方式有很大的不同。
2.9.喷水推进器
喷水原理的起源可追溯至1661，当图古德和海斯产生具有其中任一柱塞或离心泵被安装来提供动力的中央水通道的船舶的描述。在最近时期喷水推进已被发现应用在广泛的范围内小幅高速船上，同时其应用到更大的工艺与隧道直径2米以上的船舶。
如今的喷水操作原理是，水通过管道系统内部泵排出增加了能量，在此之后水以高速从船尾排出。单位推力主要产生由于动量增加而影响水。
对低比转速离心泵值通常采用，而中间和NS轴流泵和诱导高值是正常使用。各种泵的原动机通常是燃气轮机或高速柴油机。
喷水推进提供了一个进一步层面推进替代品的范围，一般用在其他形式的推进器将被拒绝因为某些原因：通常是因
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