螺旋桨后移对船舶性能影响的分析

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.

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