螺旋桨后移对船舶性能影响的分析

郑艳玲

摘 要：本文通过实船验证的方式探讨了螺旋桨后移对船舶航速、振动及噪音的影响，认为螺旋桨后移对优化船舶性能有积极作用。

关键词：螺旋桨后移；航速；振动；噪音；

中图分类号：U661.34 文献标识码：A

Analysis on the Influence of Propeller Back on Ship Performance

ZHENG Yan Ling

（Foshan Nanhai Zhufeng Shipbuilding Co.，Ltd. Foshan 528244）

Abstract： by testing result verification， this paper discusses the influence of propeller back on the ship speed， vibration and noise. Think to optimize the ship performance has a positive role.

Key words： propeller back； ship speed； vibration； noise；

1 引 言

螺旋桨在设计过程中，一般会充分考虑船型特点、主机功率等要素进行分析估算，而螺旋桨的位置则需考虑与船体尾部型线的配合，保持一定的间隙。在充分考虑各种设计要素的情况下，为保证足够的间隙，螺旋桨的位置尽量往船后方向移会对船舶性能产生什么样的影响呢？我们通过修理一艘装载量150 t的沿海货船来探讨这个问题。

2 实船验证

进厂修理的150 t沿海货船为单机单桨，航速11 kn。该船因航行时打弯了尾轴而进厂更换尾轴，船东提出能否解决船体尾部的振动噪音问题。该船由于出厂时先天不足，航行时尾部振动明显，噪音每隔一段时间会明显增大。在此之前，同一批船的另一艘尝试由原来的3叶桨更换为4叶桨，下水后通过航行试验，振动明显减小，但航速下降至9 kn。

在不更换螺旋桨的情况下，我们尝试将螺旋桨往后移。经过方案论证，尾轴线夹角不变，尾轴加长100 mm，螺旋桨沿尾轴线往后移，与舵系保持适当距离，螺旋桨桨叶与船底板的距离增大。轴系改造完成后进行下水试验，结果振动明显减小，异常噪音消失，航速增加至12.5 kn。

随后，我们将这种方法应用到此类型新造的船舶上，进一步论证螺旋桨后移对船舶性能的影响。

2012年建造的一艘100 t渔政船，总长33 m，单层连续甲板，主船体为钢质焊接结构，上层建筑为铝合金焊接结构，倾斜船尾、方尾、圆舭线型，采用双主机、双桨，近海航区，螺旋桨为日本 MAU型的4叶桨，试航航速是16.8 kn，船舶各项性能优越，无明显振动，无异常噪音。2013年按照相同图纸再建造一艘，我们对其进行优化设计，将螺旋桨后移170 mm，如图1、图2。

船舶建造完成下水试验，与母型船各项性能对比见表1。

两船在相同的水道进行航行试验，试验当天的天气及海况相差不大，试验结果表明，优化设计船航速稍有增加，螺旋桨对应的舵机舱噪声有所减小。从以上的实船验证结果来看，螺旋桨位置往船后方向移对船舶的航速、振动及噪音均有一定的改善。

3 理论分析

我们从理论上分析一下螺旋桨定位后移对船舶的影响。

3.1 有效推力增大

螺旋桨在船后工作时，由于它的抽吸作用，使桨盘前方的水流速度增大，根据伯努利定理，水流速度增大压力必然下降，故在螺旋桨吸水作用处及整个区域内压力都要降低，导致船体压阻力增加，这个由螺旋桨在船后工作时所引起的船体附加阻力称为阻力增额△R。若螺旋桨发出的推力为T，则其中一部份用于克服船的阻力R（不带螺旋桨的阻力），而另一部分则为克服阻力增额△R，则有T=R+△R，其中有效推力为（T-△R）。螺旋桨桨叶与船体间的相对位置增大，增额阻力△R减小，则螺旋桨有效推力（T-△R）增加，有效推力增加则航速增大。

3.2 激振力减小

由于螺旋桨在不均匀的船尾伴流场中运转，必将产生激振力，在螺旋桨振源中以螺旋桨诱导的脉动压力，即表面力为最主要因素。螺旋桨的安装，需考虑与船体尾部型线的配合，保持足够的间隙，避免产生过大的激振力。通常情况下，桨叶和船体间隙不得小于船级社规范的要求。

按照挪威船级社对脉动压力测量数据指出，与船体表面压力紧密有关的因素有伴流场、叶梢至船体的间隙、螺旋桨设计状况和尾吃水等。表面力与叶梢至船体的间隙成反比，叶梢至船体的间隙越大，表面力越小，产生的激振力越小。激振力的减小可减轻船舶振动，降低噪音。

4 应用

当然，螺旋桨后移是有一定局限性的。首先后移会加长尾轴的长度，对轴的强度有一定的影响，要满足轴的强度要求，不能无限加长，只能作局部调整；其次，螺旋桨与舵系的距离既要保证舵机在舱内的运作，也要保证在维修时部件有足够的距离拆卸。

5 结束语

本文通过实船验证的方式探讨了螺旋桨后移对船舶的影响。这种方式对船舶航速、振动及噪音有积极的影响，虽然使用上有一定的局限性，但可以作为一种优化设计应用在船舶的修理建造上。

参考文献

[1] 应业炬、赵连恩.船舶快速性[M] .人民交通出版社.2007.7.

[2] 中国船舶工业集团公司等编著. 船舶设计实用手册（第3版）—总体

分册[M] .国防工业出版社.2013.08.endprint