螺旋槳削邊技術減振的分析及應用

歐禮堅++李德玉++歐家銘++徐海汐

摘 要：通過對亞龍X輪案例分析，發現螺旋槳削邊技術不但可以優化船機槳的匹配，而且可以減小因螺旋槳脈動壓力偏大引起的船體局部振動。對于因螺旋槳脈動壓力偏大引起局部振動偏大的營運船舶，可采用螺旋槳削邊技術減小螺旋槳直徑，增大螺旋槳葉稍與船底的距離，從而減低螺旋槳表面力和減小船體局部振動。

關鍵詞： 螺旋槳；削邊；減振

中圖分類號：U661.313 文獻標識碼：A

Analysis and Application of Vibration Reduction by Edge-Cutting of Propeller

OU Lijian1 ，LI Deyu1 ，OU Jiaming2 ，XU Haixi3

（1.South China University of Technology， Guangzhou， 5106401；2.Guangzhou Lijian Ship Engineering Co.， Ltd ， Guangzhou， 5106402）

Abstract： Through the application in the ship Yalong X， it is found that technical reconstruction of edge-cutting of propeller can not only match the ship with paddles， but also reduce local vibration of the ship which is caused by propellers fluctuating pressure. The technique of edge-cutting of propeller can be applied to the ships with too large local vibration because of too large propellers fluctuating pressure to reduce the diameter of propellers， increase the distance between the tip and bottom and thus reduces propellers surface force and local vibration of the ship.

Key words： Propeller； Edge-cutting； Vibration reduction

1 引言

亞龍X輪設計因受船舶長度的限制，尾部線型去流段較短、梯度變化較大，尾流場伴流非常不均勻，舵效差，船舶進出港操縱較困難。為了提高船舶進出港的安全性，需提高船舶低速時的舵效。因此，亞龍X輪于2011年11月塢修期間安裝了前置補償導管，船舶進出港舵效有了顯著的提高，但船舶正常航行時船體振動比原來顯著增大，船長和輪機長房間及駕駛臺尤為明顯，并產生不明的耳鳴聲音。

經過綜合分析，船尾及上層建筑的局部振動增大，主要是由于螺旋槳脈動壓力增大而引起的。螺旋槳脈動壓力一般不會激起船體梁垂向振動，但可激起尾部振動、上層建筑振動和局部振動。船上90%的振動現象是由螺旋槳脈動壓力引起的，特別是在螺旋槳上方區域，往往由于螺旋槳脈動壓力而激起局部結構共振或強迫振動，進而造成結構疲勞破壞或居住舒適性降低。此外，亞龍X輪螺旋槳設計轉速為161 r/min，營運多年后螺旋槳轉速下降到135 r/min， 船機槳的匹配已偏離最佳工況點，螺旋槳偏重。

采用螺旋槳削邊技術不但可以改善老舊船的船機槳匹配，而且可顯著減小因螺旋槳脈動壓力引起的船體尾部或上層建筑的局部振動。通過采用減小直徑法進行螺旋槳削邊后，螺旋槳葉稍與船底之間的距離將增大，使船體承受因螺旋槳引起的脈動壓力減少，因而可減小船體局部振動。

2.螺旋槳削邊引起表面力變化的分析

2.1 螺旋槳表面力的計算方法

螺旋槳脈動壓力分為無空泡螺旋槳在船體表面引起的壓力及因空泡引起的壓力兩個部分。

3 實例分析及應用

亞龍X輪螺旋槳削邊后，螺旋槳直徑由3.9 m下降到3.75 m，直徑減少了3.85%。螺旋槳削邊后，可保持螺旋槳轉速不變；也可以保持航速基本不變，但轉速提高2.88 r/min。削邊前后，螺旋槳脈動壓力引起的表面力計算結果如表1。

由表1可見， 亞龍X輪螺旋槳削邊后，若保持螺旋槳轉速不變，表面力可下降17.86%；若轉速提高2.88 r/min，保持航速基本不變，表面力可下降11.25%。 亞龍X輪螺旋槳削邊技術改造于2014年11月日完工，船機槳匹配改善達到了預期。船舶正常航行時船體振動顯著減小，船長和輪機長房間及駕駛臺振動也明顯減少，不明的耳鳴聲音消失，船公司及船員十分滿意。

4 結論

螺旋槳削邊技術不但可以優化船機槳的匹配，而且可以減小因螺旋槳脈動壓力偏大引起的船體局部振動。對于因螺旋槳脈動壓力偏大引起局部振動偏大的營運船舶，可采用螺旋槳削邊技術減小螺旋槳直徑，增大螺旋槳葉稍與船底的距離，從而減低螺旋槳表面力和減小船體局部振動。

參考文獻

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