中外船舶螺旋槳強(qiáng)度規(guī)范軟件設(shè)計(jì)與比較分析

侯知音

摘 要：搜集整理了中國(guó)船級(jí)社、美國(guó)船級(jí)社和法國(guó)船級(jí)社的螺旋槳強(qiáng)度校核規(guī)范，使用VB語(yǔ)言編制了集成化的螺旋槳規(guī)范校核軟件，使利用規(guī)范校核船舶螺旋槳強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)了軟件化。然后使用其計(jì)算了DTMB系列的部分槳，計(jì)算驗(yàn)證了軟件的可靠性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)我國(guó)船級(jí)社規(guī)范可能過(guò)于保守。

關(guān)鍵詞：船舶；螺旋槳；強(qiáng)度；規(guī)范

中圖分類號(hào)：U664.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.089

為了使船舶螺旋槳保證船舶在各種工況下能夠安全行駛，不會(huì)有大的變形或塑性變形，更不至于破損或者斷裂，各國(guó)船級(jí)社一般都提出了自己對(duì)船舶螺旋槳強(qiáng)度的最低要求。規(guī)范法也是螺旋槳強(qiáng)度校核最普遍的方法，實(shí)現(xiàn)規(guī)范校核的軟件化可以提高校核螺旋槳強(qiáng)度的效率，通過(guò)對(duì)比，可以為其選用規(guī)范提供一定的參考。

1 強(qiáng)度規(guī)范

各規(guī)范都給出了一般航區(qū)無(wú)縱傾側(cè)斜的固定螺距和可調(diào)螺距金屬槳的強(qiáng)度校核方法。CCS規(guī)范規(guī)定了指定半徑處槳葉厚度的下限值。其中，固定螺距螺旋槳指定的校核位置為0.25R和0.6R，可調(diào)螺距螺旋槳因通常轂徑比更大，因而葉根處的校核位置由0.25R推移至0.35R。ABS規(guī)范要求校核常規(guī)固定螺距螺旋槳（側(cè)斜角小于25°）0.25R切面處的強(qiáng)度，而可調(diào)螺距槳為0.35R，相比CCS規(guī)范減少了葉中0.6R處的校核位置。BV規(guī)范校核固定螺距槳的位置同樣是0.25R，但對(duì)于可調(diào)螺距槳，其校核位置為葉根處。此外，ABS規(guī)范還給出了側(cè)斜角 25°<θ≤50°的大側(cè)斜螺旋槳的校核準(zhǔn)則，它要求校核的位置較多，包括0.25R處葉厚、0.6R處葉厚、0.6～0.9R之間各處葉厚以及0.9R處隨邊厚度。

2 軟件設(shè)計(jì)

用VB語(yǔ)言編寫強(qiáng)度校核軟件。由于螺旋槳種類繁多，且校核方法較多，為了將針對(duì)不同槳型采用不同規(guī)范的校核方法都收納到軟件中，本程序采用先選擇螺旋槳類型再選擇船級(jí)社規(guī)范的方法對(duì)螺旋槳強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)報(bào)，校核流程如圖1所示。

圖1 校核流程

3 實(shí)例計(jì)算及比較分析

采用規(guī)范分析軟件對(duì)模型槳進(jìn)行校核并比較。模型槳選為DTMB系列4118、4119、4381、4382、4383、4384、4497槳，直徑0.305 m，材料為鎳鋁青銅，轉(zhuǎn)速600 r/min。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

從表中可以看出，對(duì)于無(wú)后傾無(wú)側(cè)斜槳，規(guī)范校核結(jié)果比較好，而側(cè)斜槳的校核結(jié)果卻不理想。對(duì)于無(wú)側(cè)斜槳，從相對(duì)強(qiáng)度剩余而言，CCS>VB>ABS，即CCS規(guī)范的安全性最高，而ABS規(guī)范最低。

實(shí)槳算例：某散貨船的主機(jī)額定功率為Ne=11 100 hp，轉(zhuǎn)速N=124 r/min，螺旋槳為固定螺距螺旋槳，按MAU4型螺旋槳設(shè)計(jì)圖譜求得，螺旋槳直徑D=5.6 m，螺距比 P/D=0.7，敞水效率η0=0.521，盤面比AE/A0=0.586，航速V=14.8 kn。槳葉縱傾角為ε=10°，螺旋槳驅(qū)動(dòng)方式為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺旋槳材料為鐵素鋼與馬氏體不銹鋼。分別用CCS規(guī)范和BV規(guī)范校核該螺旋槳，結(jié)果為滿足BV規(guī)范而不滿足CCS規(guī)范。

4 結(jié)論

本文對(duì)CCS、ABS、BV的螺旋槳強(qiáng)度規(guī)范進(jìn)行了程序化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了計(jì)算分析，對(duì)比發(fā)現(xiàn)各國(guó)規(guī)范對(duì)槳葉厚度的要求，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相差不小。從安全的角度對(duì)比，我國(guó)規(guī)范可能是過(guò)于保守的。這反映了不同的設(shè)計(jì)思想，究竟哪國(guó)規(guī)范更為合理，需要做更深入的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]盛振邦，劉應(yīng)中.船舶原理[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.

〔編輯：王霞〕