拖網漁船螺旋槳兩種設計圖譜的比較

1實船槳設計中的一些注意事項漁船的螺旋槳設計通常是根據漁船的設計要求進行的。由于其工作方法的特殊性，在螺旋設計中應考慮幾個因素。基本原則如下。(1)要求螺旋槳的效率要高,所需要的軸功率最小;(2)產生空泡剝蝕現象的可能性最小;(3)螺旋槳在工作中引起的振動最小;(4)螺旋槳與舵具有良好的配合,以改善操縱性。根據上述原則,在漁船螺旋槳設計中尚應注意以下幾個方面:1)對拖網漁船而言,因考慮有利于拖網作業(yè),則需要大的拖力,故一般均采用單槳,單槳船的推進效率高于雙槳船,這是因為單槳位于船尾縱中剖面上,其伴流較大的緣故。2)漁船通常采用三葉槳和四葉槳,除在73.5kW以下的小型漁船上有采用三葉槳外,大多數漁船均采用四葉槳。因為四葉槳較三葉槳平穩(wěn),對避免振動有利,對于船尾振動,尚應注意尾部型線,一般U型型線的伴流較均勻,對避免振動有利。3)對拖網漁船而言,在螺旋槳設計中存在自航與拖航兩種工況,通常均按拖航狀態(tài)來進行空泡校核,以求得不發(fā)生空泡的最小盤面比及其它槳的參數,這是由于螺旋槳在單位面積所產生的推力越大,越易產生空泡的緣故。4)為了使?jié)O船獲得較大的拖力,一般在螺旋槳設計中都希望取得較大的槳徑,但漁船螺旋槳直徑常常受到吃水和尾部形狀的限制,所以在漁船螺旋槳設計中,應盡可能地增大直徑,一般設計槳的直徑應不小于0.6倍的平均吃水。目前為了獲得大直徑的螺旋槳,有將尾框下部向下放大者,以增大尾部吃水。5)對漁船來說,更多的情況是先有主機再進行螺旋槳設計,所以螺旋槳的轉速常是給定的。對螺旋槳來說,轉速低則效率高;對主機來說,轉速高則熱效率高,且機器的質量尺寸均可減小。因此選擇主機時,即要考慮主機本身的效率和質量尺寸等因素,也要顧及螺旋槳的轉速和效率。對于漁船螺旋槳所要求的轉速往往與主機轉速相差很大時,實船中均采用減速裝置,以兼顧兩者的要求。6)對于漁船因考慮到尾部型線,即槳與尾框架的間隙等因素,設計槳均設有一定的后傾角,一般后傾角不超過15°。實踐證明,后傾角對槳的性能沒有什么影響,但可加大槳與船體之間的間隙,對避免振動是有利的。2槳空泡性能通常在漁船螺旋槳設計中采用的圖譜為荷蘭的楚思德B型圖譜和日本MAU型圖譜。作者選用了8艘不同功率的拖網漁船,同時應用上述兩種設計圖譜中的三個不同盤面比的圖譜進行螺旋槳設計,在設計中均采用瓦根寧水池空泡限界曲線,按拖航狀態(tài)進行空泡校核,最后通過作圖的方法得出不發(fā)生空泡的最小盤面比及所對應的設計槳的要素,并將計算結果列入表1中1,2。對表1中槳的主要參數計算結果分析如下:1)盤面比Ae/A0通常在螺旋槳設計時,盤面比的大小均以不發(fā)生空泡的最小盤面比為衡準,當漁船主機功率P為99.3～661.8kW時,采用B型圖譜得出的最小盤面比為0.55～0.80;采用MAU型圖譜得出的最小盤面比為0.50～0.70;由表1可見,盤面比的大小基本上是隨著功率的增大而增大。顯然,采用B型圖譜得出的最小盤面比均比采用MAU型圖譜得出的最小盤面比為大,從而可以看出,MAU型螺旋槳的空泡性能要比B型螺旋槳要好,這是因為MAU型螺旋槳的導邊較B型螺旋槳稍有上翹的緣故。2)螺距比H/D拖網漁船采用B型圖譜得出的螺距比較大,基本上在0.75～0.95之間變化;采用MAU型槳相對小些,在0.70～0.80之間變化。由表1數據可以看出,H/D的變化并不是隨著功率的大小而變化,而是與葉切面的形狀有關。B型槳的H/D在0.6R至葉根處為變螺距,從而使槳葉在不同半徑處的切面攻角不致相差過大,以保持各切面的效率大致相等,對于減小尾流中的能量損失是有利的。MAU型槳的P/D為等螺距分布,但由于MAU型槳的切面導邊上翹,高度較AU原型槳有所減少,使得切面拱度有所增大,攻角減小,同時增大了葉背的抗空泡性能。因此,MAU型槳在葉根處也不會造成過大的攻角,出現對槳的效率和空泡不利的現象。3)槳徑D主機功率P為99.3～661.8kW時,采用B型圖譜得出的螺旋槳最佳直徑為1.1～1.6m;采用MAU型圖譜得出的最佳直徑為1.20～1.65m。由表1可見,MAU型槳的直徑均大于B型槳,兩者之間的差值不是很大,基本上在0.03～0.10m之間變化。4)槳的效率η0采用B型圖譜得出槳的效率在0.50～0.59之間變化;采用MAU型圖譜得出槳的效率在0.51～0.61之間變化。由表1可見,MAU型槳的效率均高于B型槳,兩者之間的差值在0.01～0.10之間變化,這主要是由于兩種螺旋槳的厚度比不同,因而引起切面的最小阻升比不同的緣故。5)設計航速Vs采用B型圖譜得出的設計航速為9.20～11.40kn,采用MAU型圖譜得出的設計航速為9.3～11.6kn。由表1可見,MAU型槳的航速略高于B型槳,兩者的差值為0～0.20kn。另外,在作者所分析的實例中,均采用日本阻力圖譜進行有效功率計算,所以得出的有效功率要比實船阻力略高一些,因此,設計船的航速在試航時基本上都能比設計航速高出0.50～1.00kn。6)有效拖力Te由表1可見,采用MAU型漿獲得的推力均比B型漿為大,兩者之間的差值見表2。由表2可知,兩種槳產生的有效拖力,功率越小差值越小,功率越大差值越大。7)厚度比t/b與槳的質量m實際上決定螺旋槳性能的切面主要是0.7R處的切面,對于B型漿在0.7R處切面之最佳厚度比約為3.6%,而MAU型槳在0.7R處切面之最佳厚度比約為4.2%。由表1中的實例可看出,在同樣主尺度、船型和主機功率的情況下,兩種圖譜所設計的螺旋槳參數有所不同,在很大程度上取決于0.7R處切面的厚度比數值。顯然,采用MAU型槳各切面的厚度比均大于B型槳的厚度比,而且MAU型槳的質量也大于B型槳的質量,兩者之間的差值約為25kg。3比選時長為610202020202020206.根據上述對兩種設計圖譜的實際分析,可以看出兩種設計圖譜各有特點,作者最后提出兩點建議如下:1)一般來說,對于小型漁船,由于尾框架的限制,在螺