1、某高速艇匹配桨的研究设计摘 要：针对某高速艇的设计状态和实际吃水状态，进行了船、机、桨匹配状况的分析研究，探讨了高速过渡型艇的阻力和推进因子的估算方法，研究了 MAU 型螺旋桨在高速艇上应用的可行性；进行了船舶处于实际吃水状态下的匹配桨的研究设计，供今后批量建造此型船舶参考应用。 关键词：高速艇 螺旋桨 设计 1.前言 某高速艇是浙江省港航管理艇标准系列的艇型之一，现已建成2 艘并投入营运，船东反映良好。本船的设计吃水原为 0.95m，相应的排水量为 26.6t；建成后的船舶实际吃水为 0.85m，相应的排水量为22.15t，与设计状态不符。实船测试结果表明，该艇在实际吃水状态下航行时的主机转
2、速高达 1920r/min，大大超过了 1800r/min 的额定值，螺旋桨负荷过轻，船、机、桨间存在着不匹配的状况；故需进行机桨匹配的设计研究，供已建成船舶的技术改造和新建船舶使用，期望取得进一步的节能效果。 2.主要技术数据 2 . 1 船舶尺度要素 本船在 0.95m 吃水的设计状态和 0.85m 吃水的实际状态下的船型尺度系数列于表 1。 2 . 2 推进主机 本船设国产主机 1 台；其额定功率为 230kW，额定转速为1800r/min；配备的齿轮箱减速比为 2.28。 在设计螺旋桨时选取，轴系传送效率为 0.97；齿轮箱传送效率为0.98；温湿度修正及功率储备系数为 0.95。 2
3、 . 3 船舶有效功率 对于吃水为 0.95m 的设计状态，曾在浙江海洋学院的船模试验水池内进行过裸体阻力的船模试验，给出了系列航速下的船舶裸体阻力和有效功率；为考虑附体影响，取实船阻力为实验数据的 1.15 倍，即附加 15%的阻力以考虑附体和空气阻力的影响。 按现有的各种快艇阻力近似计算公式进行了船舶有效功率的估算，与模型阻力试验数据对比。结果表明，按上海交大有关过渡型艇的回归公式计算船舶裸体阻力，并附加 15%的附体阻力和空气阻力，可获得与模型试验数据相近的结果，故按此种方法进行船舶处于设计状态及实际状态的有效功率计算。所得结果连同船模试验数据汇总列于表 2。 3.原桨的机桨匹配状况的分
4、析研究 3 . 1 原船螺旋桨的设计要素 所选取的推进因子为：伴流分数 W=0.085，推力减额分数 t=0.068。 设计得出的螺旋桨要素为： 3 . 3 . 1 实船航速测试 2011 年 11 月 24 日，曾在嘉兴水域对处于实际吃水状态的船舶航速进行过系列测试。整理数据发现，对某些转速，船舶在顺水和逆水状态的航速的数据间存在矛盾，特进行了修正计算。表 4 列出了船舶的实船测试结果和修正值。 3 . 3 . 2 原桨在实际状态的机桨匹配分析 在与前述相同的 5 种假定航速和 7 种主机转速下，进行了原桨的航行特性计算，连同前述的按 1.15 倍交大回归公式法计算得出的船舶有效功率绘制出螺
5、旋桨的航行特性曲线，由此曲线取得船舶在系列主机转速下所能得到的航速和所发挥的主机功率。预报结果连同实测数据汇总列于表 5。 分析表列数据可见，预报航速和实测航速的趋势相同，数值基本接近；预报航速较实测数据略高。由于在实船测试时，无法测定尾轴功率，难以分析准确原因；初步估计，这种误差可能是在实船测试水域的浅水和狭道所引起的阻力增大或推进因子的估算与实际情况不符所致。 5.结束语 通过以上分析研究和匹配螺旋桨设计，可得以下结论性意见： （1）与模型阻力试验数据相比，按附加 15%附体阻力的交大回归公式法，计算所得的船舶有效功率与模型阻力试验数据基本接近，可适用于此类高速艇的有效功率估算。 （2）对
6、于此类高速过渡型艇，使用 MAU 型螺旋桨是可行的。 （3）对于船舶吃水为 0.85m、排水量为 22.15t 的船舶实际状况，原船螺旋桨的航速预报基本上达到与实船测试数据相近的结果。 （4）建议按3 设计桨的要素进行该艇螺旋桨的更换。需要指出的是，船舶的机桨匹配在很大程度上取决于船舶有效功率和推进因子估算值的可靠性；由于无法测定实船的尾轴功率，难于正确地判定所取数据的可靠程度，故本项分析研究只能说是近似的，所提出的螺旋桨要素，仅供对实际吃水情况下的螺旋桨更换时参考，须待实船应用后的进一步检验与完善。 参考文献： 1浙江省 19 米港航管理艇阻力试验报告.浙江海洋学院 2010 年. 2高速艇动力学.邵世明，王永才.上海交通大学出版社. 3船舶原理（下册）.盛振邦，刘应中.上海交通大学出版社. 4Fundamentals of ship resistance and propulsion Prat B： propulsion Publication 132a of the N.S.M.B.
