浅析36m公务船设计缺陷与改进措施

1船舶简介

1.1船型介绍

本船为钢质单底、单层连续甲板,上层建筑为铝合金结构、垂直型船赠,方形舰,全焊接结构,柴油机动力,双机、双奖、双舵,直线推进型公务船。

按照设计要求:在满载情况下,风力不超过蒲氏风级2级,主机功率1342kw,转速1900r/min,试航航速不小于21Kn。

1.2主要量度

本船主尺度及主机参数如表1所示。

1.3螺旋奖

本船采用超空泡螺旋奖,主要参数如表2所示。

1.4第一次测速试验结果

本船在满载排水量Al99.lt(赠吃水l.72m,舰吃水2.15m)情况下,第一次测速试验结果:航速为19.21Kn,小于21Kn。航速未达到设计要求,直接影响交船,因此必须采取相关措施进行解决。

2修改方案

通过对本船原设计各项图纸及施工工艺等方面逐项进行分析,对本船航行试验的结果进行深入探讨和研究,最终提出了下述修改方案:

2.1修改压浪板

压浪板长度由原来的750mm增加至1250mm,压浪板与基线夹角由09改为向下倾斜79(图1)。经过修改,计算在航速21Kn情况下尾部压浪板的升力增加约4.3t,有效改变了船舶航行时的纵倾状态,减少了船赠兴波阻力,同时也提高了推进水流压浪效果。

2.2更改舵杆舵叶连接形式

本船原设计舵叶舵杆采用法兰连接形式,该设计结构局部凸起,影响尾流。修改方案为:将舵叶顶板法兰与舵杆上法兰螺栓连接改为焊接形式(图1)。经修改,舵叶舵杆连接结构呈流线型,避免了原舵叶与舵杆连接法兰螺栓和螺母水泥包覆层对尾部流场的激扰和反弹力,同时提高了螺旋奖推进效率。

2.3调整防腐锌块布置位置

本船原尾部防腐锌块布置位置不合理:美人架左右两侧的防腐锌块,在螺旋奖工作区域产生紊流,诱导空泡产生,降低了螺旋奖推进效率:舵叶两侧布置锌块,使推进水流产生了较大的阻力。因此,新方案调整为:将布置于美人架左右两侧的防腐锌块移至船底板,将舵叶防腐锌块由分布于两舷侧更改为布置于舵叶底板及顶板位置(图1)。

2.4眠轴出口处增设整流管

由于尾轴管在船体出口处形成较大线型变化,船舶在高速航行时会产生低压涡流,破坏船体伴流,减低螺旋奖的轴功率吸收:同时低压涡流也容易诱导奖叶的空泡形成,可能导致奖的效率下降和叶面剥蚀的发生。因此,在舰轴管出口处增设整流管,对于改善本船舰部伴流场、提高螺旋奖效率和减少螺旋奖空泡导致的剥蚀现象,发挥了重要作用。

2.5提高螺旋奖加工精度

由于在第一次试航时,发现奖的负荷偏轻,通过对本船奖的拆回测量,发现奖的螺距制造偏差为-20mm,螺旋奖叶根部过渡R角过大。经返厂修理,重新对奖叶面进行加工复核及螺距修正,对叶根部重新按照图纸要求制作模板,对叶根过渡R角进行切削修正,增加奖叶面有效推力面,减少空泡的发生。本船螺旋奖经加工修正后重新进行动平衡试验,试验证

明:修正后的螺旋奖满足设计状态的要求。

螺旋奖修正后剖视图如图2所示。

3修改后试验结果

经过上述方案修改,本船第二次进行测速试验,最大航速达21.49Kn,达到了设计要求,满足船东使用要求,顺利交船。

4结语

在高速船设计过程中,除了优化船舶线型、总体布置以及重量重心控制等方面以外,为降低船舶附体阻力和提高尾部水动力性能,选取适合的压浪板长度、水平夹角也不可忽视。另一方面,高速船螺旋奖的正确设计选型及其加工精度的提高对于改善奖的空泡性能,提高推进效率,进而实现设计航速具有至关重要的作用。因此,造船厂在船舶建造过程中对螺旋奖厂家的铸造技术标准和制造精度应提出更高的要求。本船的成功修改案例,也为同类型的公务船设计提供了参考借鉴。