拖网渔船螺旋桨两种设计图谱的比较

拖网渔船螺旋桨两种设计图谱的比较

1实船桨设计中的一些注意事项渔船的螺旋桨设计通常是根据渔船的设计要求进行的。由于其工作方法的特殊性，在螺旋设计中应考虑几个因素。基本原则如下。(1)要求螺旋桨的效率要高,所需要的轴功率最小;(2)产生空泡剥蚀现象的可能性最小;(3)螺旋桨在工作中引起的振动最小;(4)螺旋桨与舵具有良好的配合,以改善操纵性。根据上述原则,在渔船螺旋桨设计中尚应注意以下几个方面:1)对拖网渔船而言,因考虑有利于拖网作业,则需要大的拖力,故一般均采用单桨,单桨船的推进效率高于双桨船,这是因为单桨位于船尾纵中剖面上,其伴流较大的缘故。2)渔船通常采用三叶桨和四叶桨,除在73.5kW以下的小型渔船上有采用三叶桨外,大多数渔船均采用四叶桨。因为四叶桨较三叶桨平稳,对避免振动有利,对于船尾振动,尚应注意尾部型线,一般U型型线的伴流较均匀,对避免振动有利。3)对拖网渔船而言,在螺旋桨设计中存在自航与拖航两种工况,通常均按拖航状态来进行空泡校核,以求得不发生空泡的最小盘面比及其它桨的参数,这是由于螺旋桨在单位面积所产生的推力越大,越易产生空泡的缘故。4)为了使渔船获得较大的拖力,一般在螺旋桨设计中都希望取得较大的桨径,但渔船螺旋桨直径常常受到吃水和尾部形状的限制,所以在渔船螺旋桨设计中,应尽可能地增大直径,一般设计桨的直径应不小于0.6倍的平均吃水。目前为了获得大直径的螺旋桨,有将尾框下部向下放大者,以增大尾部吃水。5)对渔船来说,更多的情况是先有主机再进行螺旋桨设计,所以螺旋桨的转速常是给定的。对螺旋桨来说,转速低则效率高;对主机来说,转速高则热效率高,且机器的质量尺寸均可减小。因此选择主机时,即要考虑主机本身的效率和质量尺寸等因素,也要顾及螺旋桨的转速和效率。对于渔船螺旋桨所要求的转速往往与主机转速相差很大时,实船中均采用减速装置,以兼顾两者的要求。6)对于渔船因考虑到尾部型线,即桨与尾框架的间隙等因素,设计桨均设有一定的后倾角,一般后倾角不超过15°。实践证明,后倾角对桨的性能没有什么影响,但可加大桨与船体之间的间隙,对避免振动是有利的。2桨空泡性能通常在渔船螺旋桨设计中采用的图谱为荷兰的楚思德B型图谱和日本MAU型图谱。作者选用了8艘不同功率的拖网渔船,同时应用上述两种设计图谱中的三个不同盘面比的图谱进行螺旋桨设计,在设计中均采用瓦根宁水池空泡限界曲线,按拖航状态进行空泡校核,最后通过作图的方法得出不发生空泡的最小盘面比及所对应的设计桨的要素,并将计算结果列入表1中1,2。对表1中桨的主要参数计算结果分析如下:1)盘面比Ae/A0通常在螺旋桨设计时,盘面比的大小均以不发生空泡的最小盘面比为衡准,当渔船主机功率P为99.3～661.8kW时,采用B型图谱得出的最小盘面比为0.55～0.80;采用MAU型图谱得出的最小盘面比为0.50～0.70;由表1可见,盘面比的大小基本上是随着功率的增大而增大。显然,采用B型图谱得出的最小盘面比均比采用MAU型图谱得出的最小盘面比为大,从而可以看出,MAU型螺旋桨的空泡性能要比B型螺旋桨要好,这是因为MAU型螺旋桨的导边较B型螺旋桨稍有上翘的缘故。2)螺距比H/D拖网渔船采用B型图谱得出的螺距比较大,基本上在0.75～0.95之间变化;采用MAU型桨相对小些,在0.70～0.80之间变化。由表1数据可以看出,H/D的变化并不是随着功率的大小而变化,而是与叶切面的形状有关。B型桨的H/D在0.6R至叶根处为变螺距,从而使桨叶在不同半径处的切面攻角不致相差过大,以保持各切面的效率大致相等,对于减小尾流中的能量损失是有利的。MAU型桨的P/D为等螺距分布,但由于MAU型桨的切面导边上翘,高度较AU原型桨有所减少,使得切面拱度有所增大,攻角减小,同时增大了叶背的抗空泡性能。因此,MAU型桨在叶根处也不会造成过大的攻角,出现对桨的效率和空泡不利的现象。3)桨径D主机功率P为99.3～661.8kW时,采用B型图谱得出的螺旋桨最佳直径为1.1～1.6m;采用MAU型图谱得出的最佳直径为1.20～1.65m。由表1可见,MAU型桨的直径均大于B型桨,两者之间的差值不是很大,基本上在0.03～0.10m之间变化。4)桨的效率η0采用B型图谱得出桨的效率在0.50～0.59之间变化;采用MAU型图谱得出桨的效率在0.51～0.61之间变化。由表1可见,MAU型桨的效率均高于B型桨,两者之间的差值在0.01～0.10之间变化,这主要是由于两种螺旋桨的厚度比不同,因而引起切面的最小阻升比不同的缘故。5)设计航速Vs采用B型图谱得出的设计航速为9.20～11.40kn,采用MAU型图谱得出的设计航速为9.3～11.6kn。由表1可见,MAU型桨的航速略高于B型桨,两者的差值为0～0.20kn。另外,在作者所分析的实例中,均采用日本阻力图谱进行有效功率计算,所以得出的有效功率要比实船阻力略高一些,因此,设计船的航速在试航时基本上都能比设计航速高出0.50～1.00kn。6)有效拖力Te由表1可见,采用MAU型浆获得的推力均比B型浆为大,两者之间的差值见表2。由表2可知,两种桨产生的有效拖力,功率越小差值越小,功率越大差值越大。7)厚度比t/b与桨的质量m实际上决定螺旋桨性能的切面主要是0.7R处的切面,对于B型浆在0.7R处切面之最佳厚度比约为3.6%,而MAU型桨在0.7R处切面之最佳厚度比约为4.2%。由表1中的实例可看出,在同样主尺度、船型和主机功率的情况下,两种图谱所设计的螺旋桨参数有所不同,在很大程度上取决于0.7R处切面的厚度比数值。显然,采用MAU型桨各切面的厚度比均大于B型桨的厚度比,而且MAU型桨的质量也大于B型桨的质量,两者之间的差值约为25kg。3比选时长为610202020202020206.根据上述对两种设计图谱的实际分析,可以看出两种设计图谱各有特点,作者最后提出两点建议如下:1)一般来说,对于小型渔船,由于尾框架的限制,在螺