中外船舶螺旋桨强度规范软件设计与比较分析

侯知音

摘 要：搜集整理了中国船级社、美国船级社和法国船级社的螺旋桨强度校核规范，使用VB语言编制了集成化的螺旋桨规范校核软件，使利用规范校核船舶螺旋桨强度实现了软件化。然后使用其计算了DTMB系列的部分桨，计算验证了软件的可靠性，同时发现我国船级社规范可能过于保守。

关键词：船舶；螺旋桨；强度；规范

中图分类号：U664.33 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.089

为了使船舶螺旋桨保证船舶在各种工况下能够安全行驶，不会有大的变形或塑性变形，更不至于破损或者断裂，各国船级社一般都提出了自己对船舶螺旋桨强度的最低要求。规范法也是螺旋桨强度校核最普遍的方法，实现规范校核的软件化可以提高校核螺旋桨强度的效率，通过对比，可以为其选用规范提供一定的参考。

1 强度规范

各规范都给出了一般航区无纵倾侧斜的固定螺距和可调螺距金属桨的强度校核方法。CCS规范规定了指定半径处桨叶厚度的下限值。其中，固定螺距螺旋桨指定的校核位置为0.25R和0.6R，可调螺距螺旋桨因通常毂径比更大，因而叶根处的校核位置由0.25R推移至0.35R。ABS规范要求校核常规固定螺距螺旋桨（侧斜角小于25°）0.25R切面处的强度，而可调螺距桨为0.35R，相比CCS规范减少了叶中0.6R处的校核位置。BV规范校核固定螺距桨的位置同样是0.25R，但对于可调螺距桨，其校核位置为叶根处。此外，ABS规范还给出了侧斜角 25°<θ≤50°的大侧斜螺旋桨的校核准则，它要求校核的位置较多，包括0.25R处叶厚、0.6R处叶厚、0.6～0.9R之间各处叶厚以及0.9R处随边厚度。

2 软件设计

用VB语言编写强度校核软件。由于螺旋桨种类繁多，且校核方法较多，为了将针对不同桨型采用不同规范的校核方法都收纳到软件中，本程序采用先选择螺旋桨类型再选择船级社规范的方法对螺旋桨强度进行预报，校核流程如图1所示。

图1 校核流程

3 实例计算及比较分析

采用规范分析软件对模型桨进行校核并比较。模型桨选为DTMB系列4118、4119、4381、4382、4383、4384、4497桨，直径0.305 m，材料为镍铝青铜，转速600 r/min。计算结果如表1所示。

从表中可以看出，对于无后倾无侧斜桨，规范校核结果比较好，而侧斜桨的校核结果却不理想。对于无侧斜桨，从相对强度剩余而言，CCS>VB>ABS，即CCS规范的安全性最高，而ABS规范最低。

实桨算例：某散货船的主机额定功率为Ne=11 100 hp，转速N=124 r/min，螺旋桨为固定螺距螺旋桨，按MAU4型螺旋桨设计图谱求得，螺旋桨直径D=5.6 m，螺距比 P/D=0.7，敞水效率η0=0.521，盘面比AE/A0=0.586，航速V=14.8 kn。桨叶纵倾角为ε=10°，螺旋桨驱动方式为内燃机驱动，螺旋桨材料为铁素钢与马氏体不锈钢。分别用CCS规范和BV规范校核该螺旋桨，结果为满足BV规范而不满足CCS规范。

4 结论

本文对CCS、ABS、BV的螺旋桨强度规范进行了程序化设计，并进行了计算分析，对比发现各国规范对桨叶厚度的要求，结果发现相差不小。从安全的角度对比，我国规范可能是过于保守的。这反映了不同的设计思想，究竟哪国规范更为合理，需要做更深入的研究。

参考文献

[1]盛振邦，刘应中.船舶原理[M].上海：上海交通大学出版社，2003.

〔编辑：王霞〕