螺旋桨削边技术减振的分析及应用

摘 要：通过对亚龙X轮案例分析，发现螺旋桨削边技术不但可以优化船机桨的匹配，而且可以减小因螺旋桨脉动压力偏大引起的船体局部振动。对于因螺旋桨脉动压力偏大引起局部振动偏大的营运船舶，可采用螺旋桨削边技术减小螺旋桨直径，增大螺旋桨叶稍与船底的距离，从而减低螺旋桨表面力和减小船体局部振动。

关键词： 螺旋桨；削边；减振

中图分类号：U661.313 文献标识码：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

亚龙X轮设计因受船舶长度的限制，尾部线型去流段较短、梯度变化较大，尾流场伴流非常不均匀，舵效差，船舶进出港操纵较困难。为了提高船舶进出港的安全性，需提高船舶低速时的舵效。因此，亚龙X轮于2011年11月坞修期间安装了前置补偿导管，船舶进出港舵效有了显著的提高，但船舶正常航行时船体振动比原来显著增大，船长和轮机长房间及驾驶台尤为明显，并产生不明的耳鸣声音。

经过综合分析，船尾及上层建筑的局部振动增大，主要是由于螺旋桨脉动压力增大而引起的。螺旋桨脉动压力一般不会激起船体梁垂向振动，但可激起尾部振动、上层建筑振动和局部振动。船上90%的振动现象是由螺旋桨脉动压力引起的，特别是在螺旋桨上方区域，往往由于螺旋桨脉动压力而激起局部结构共振或强迫振动，进而造成结构疲劳破坏或居住舒适性降低。此外，亚龙X轮螺旋桨设计转速为161 r/min，营运多年后螺旋桨转速下降到135 r/min， 船机桨的匹配已偏离最佳工况点，螺旋桨偏重。

采用螺旋桨削边技术不但可以改善老旧船的船机桨匹配，而且可显著减小因螺旋桨脉动压力引起的船体尾部或上层建筑的局部振动。通过采用减小直径法进行螺旋桨削边后，螺旋桨叶稍与船底之间的距离将增大，使船体承受因螺旋桨引起的脉动压力减少，因而可减小船体局部振动。

2.螺旋桨削边引起表面力变化的分析

2.1 螺旋桨表面力的计算方法

螺旋桨脉动压力分为无空泡螺旋桨在船体表面引起的压力及因空泡引起的压力两个部分。

3 实例分析及应用

亚龙X轮螺旋桨削边后，螺旋桨直径由3.9 m下降到3.75 m，直径减少了3.85%。螺旋桨削边后，可保持螺旋桨转速不变；也可以保持航速基本不变，但转速提高2.88 r/min。削边前后，螺旋桨脉动压力引起的表面力计算结果如表1。

由表1可见， 亚龙X轮螺旋桨削边后，若保持螺旋桨转速不变，表面力可下降17.86%；若转速提高2.88 r/min，保持航速基本不变，表面力可下降11.25%。 亚龙X轮螺旋桨削边技术改造于2014年11月日完工，船机桨匹配改善达到了预期。船舶正常航行时船体振动显著减小，船长和轮机长房间及驾驶台振动也明显减少，不明的耳鸣声音消失，船公司及船员十分满意。

4 结论

螺旋桨削边技术不但可以优化船机桨的匹配，而且可以减小因螺旋桨脉动压力偏大引起的船体局部振动。对于因螺旋桨脉动压力偏大引起局部振动偏大的营运船舶，可采用螺旋桨削边技术减小螺旋桨直径，增大螺旋桨叶稍与船底的距离，从而减低螺旋桨表面力和减小船体局部振动。

参考文献

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