试论螺旋桨后移对船舶性能影响的分析

吴为 徐华国

摘 要：随着社会经济的不断进步，我国造船技术也得到了推进，在船舶建造与维修中螺旋桨后移对船舶的各项性能产生了影响，为此文章对螺旋桨后移对船舶性能影响实行了实船验证，进一步提出了螺旋桨后移对船舶性能影响的理论分析，以本文观点以促进我国船舶事业的可持续发展。

关键词：螺旋桨后移；船舶性能；影响；分析

引言：

螺旋桨的设计在整个船舶性能当中发挥着重要的作用，在进行相关设计时，一般情况下，会先从船舶形体特点进行充分考虑，进一步从主机功率等其他要素展开有效的分析与估算，但是，进行螺旋桨位置的设计时，需要全方位的进行考虑，尤其是船体尾部各方面的配合度更应该进行周密的思考，尤其是对船体尾部与螺旋桨之间的间隙必须要保持适当的距离。为保证二者之间的间隙足够，螺旋桨的位置往往会尽量后移，这对船舶性能方面会产生一定的影响。

一、螺旋桨后移对船舶性能影响的实船验证

为了能够加强螺旋桨后移对船舶性能影响的论证，这里以一艘进厂修理的货船为例进行验证。该船为150吨沿海货船，单机单桨，每小时可航行11海里。该船主要解决故障为尾轴的更换以及体尾部的振动噪音问题。该船在出厂时便先天性存在不足的问题，在航行的过程中，尾部的振动幅度较大，间隔一段时间便会出现噪音明显增大的问题。在这艘船进厂之前，与该船属于同一批的另外一艘船，曾经为改变同样的问题，尝试将船舶原装配中的三叶桨改装为四叶桨，进行下水航行试验，发现船体振动却是得到了明显改善，但是每小时的航速却减慢了大约2海里。后来针对第一个方案进行更改，建立在原三叶螺旋桨的基础上，通过螺旋桨后移的方式进行改进。在这种方案的论证下，船舶尾轴线夹角不发生改变，将尾轴进行加长，为100毫米，将螺旋桨的位置顺着船体尾轴线进行后移，与船舶的各个舵系都要保持最为适宜的距离，促使螺旋桨与船体之间的距离得到了加长。将所有有关部位改造完毕之后，进行下水试验，取得了良好的效果，在船体振动方面明显得到了改善，有效消除了非正常噪音，并且航速也得到了一定的增加，改装后的船舶航速可达12.5海里/小时。在此基础上，将这种螺旋桨后移的方法同样应用到相同类型的船舶改造中，进一步验证了螺旋桨后移对船舶性能的影响。这种方式在新造船舶上也同样适用，以一艘渔政船为例，该船是我国2012年建造的，为100吨，船身总长度为33米，船体结构为单层连续甲板，主船体的总体架构为钢质焊接，船体上层为铝合金焊接结构建筑模式，双机双桨，主要用于近海航区，螺旋桨采用的日本的四叶桨，为MAU型，通过试航取得的效果非常好，航速可达16.8海里/小时，船舶在各项性能方面也十分优越，船体振动不明显，不存在异常噪音。次年建立在相同图纸的基础上，再建造一艘相同性能的船舶，并对其设计进行了一定的优化，通过原螺旋桨后移的方式，将螺旋桨的位置再向船尾后移170毫米的距离，并在试验的过程中选择相同的水道，还应注意选择试验的天气与水道情况与之前船只的情况一致或相近，通过试验结果得知，通过优化设计的船舶，在各个方面都得到了改善，在航速比之前有所增加，船体噪声有所减小。

二、螺旋桨后移对船舶性能影響的理论分析

2.1能够有效增加船航行的推力

通过上文中实船验证得知螺旋桨后移能够使船航速加快，其中主要是由螺旋桨产生的推理大小造成的，螺旋桨一般在船体尾部工作，它通过抽吸的作用，能够有效的改变桨盘前方的水流速度，伯努利定理论证表明，水流速度的大小影响压力的变化，在速度增大时压力必定下降，因此在螺旋桨吸水的作用下，包括戏吸水点以及整个作用区域内压力都会随着速度的增加而降低，这个过程中会使船体压阻力随之增加，由螺旋桨工作时产生的船体附加阻力为阻力增额，用△R表示。螺旋桨产生的推力用T表示，其中R表示克服船身的阻力，则通过公式T=R+△R可计算出推力的大小，螺旋桨有效推力通过T-△R来计算。由此可得论证，当螺旋桨桨叶与船体之间的位置增大时，增额阻力△R值会随之减小，而螺旋桨有效推力T-△R值得到增加，螺旋桨有效推力得到增加的情况下，船舶航速必然增大。

2.2有效改善船体的激振力

通过上文实船验证得知，螺旋桨后移能够改善船体震动的问题，由于螺旋桨主要在船尾部位工作，不均匀的船尾部位存在着伴流场，在这种环境中运转，船身的激振力是必定会存在的。因此，在进行螺旋桨安装的过程中，经过结合船体尾部的型线，与之形成良好的配合，并保证螺旋桨与船尾之间的间隙保持足够，促使激振力的问题得到有效的改善。然而，螺旋桨与船体之间的间隙不是可以无限后移的，是要遵守相关规定的，相关船级社对这个间隙做出了规范要求，在进行船只改造与建造的过程中间隙不能小于规定内容。船级社部门针对螺旋桨对船舶产生的脉动压力进行了测量，并得出了有效数据，通过数据得出，很多因素都与船体脉动压力有着紧密的关联。脉动压力与叶梢至船体的间隙成反比关系，二者之间的间隙越大，脉动压力越小，激振力越小。产生的激振力得到减小能够有效的改善船舶振动的问题，促使异常噪音降低。

综上所述，螺旋桨后移对船舶性能能够产生直接的影响。本文通过实船验证与理论分析的方式对其展开了探讨，这种螺旋桨后移的方式能够有效的改善船舶航速、振动及噪音等方面的问题，虽然，这种方式的使用会受到一定的局限性，但是，在船舶的维修与建造上都可以通过这种方式作为船舶设计优化的设计依据。

参考文献：

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