1000m^3开体泥驳在船舶改造方案中的应用

第１６卷　第１期　中　国水运　ＶｏＩ．１６　Ｎｏ　１　２０１６住　１月　Ｃｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｊａｎｕａｒｙ　２０１６　１　０００ｍ３开体泥驳在船舶改造方案中的应用　苏军辉，张贺涛　（金海重工（舟山）设计研究院有限公司），浙江舟山３１６２００）　摘要：文章简要分析了１，０００ｍ。开题泥驳在船舶中的应用现状，并就其应用的不足之处进行了细化分析，最后提　出了一系列改造方案，旨在为相关工作人员提供有价值的参考资料。　关键词：ｌ，０００ｍ。开体泥驳；船舶改造；具体应用　中图分类号：Ｕ６７４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－７９７３（２０１６３　０１—０００１—０４　１，０００ｍ。开体泥驳属于施工船舶，由于实际应用过程中，　船体配合以便发出最有效的推力推动船舶以一定的航速前　需要配合拖轮共同进行作业，不仅工作效率较低，而且具有　进，但是本船却在主机转速达到Ｉ，５００￣Ｉ，６００ＲＰＭ时，耗　非常大的安全隐患，难以满足市场需求。因此，对其进行船　油量较全功率低，如果再继续提高主机转速，泥驳将发生较　舶应用改造，十分必要且重要。　大震动。　一、１，０００ｍ０开体泥驳在船舶中实际应用概述　主机在满载情况下不能达到额定转速，但是如果要进一　ｌ，０００ｍ。开体泥驳为依据ＣＣＳ规范建造并航行于沿海　步提高主机的转速使其达到额定值１，８００ＲＰＭ，螺旋桨势必　航区的自航船舶。它的主要用途是配合抓斗式挖泥船、吸砂　也要提高转速，这样将平时主机超负荷工作并可能带来船舶　船等疏浚船舶，在ＡＩ＋Ａ２海区承担装载、运输、抛投泥沙，　的振动，如此桨对柴油机造成较大的损害且振动将会对结构　并可运输黄沙和石料等货物。卸货方式采用船体整体对开的　产生较大的损害。详情见图１。　形式，使货舱内的货物依靠重力从船底卸出，同时也可采用　抓斗等机械设备卸货。泥驳主尺度及参数如下：总长（ＬＯＡ）　为６２．００ｍ，设计水线长（ＬＷＬ）为６１．５０ｍ，垂线间长（ＬＰＰ）　为５９．７０ｍ，型宽（Ｂ）为ｉ３．５０ｍ，型深（Ｄ）为４．６０ｍ，　嘈吨　ｃ‘§设计吃水（Ｔ）为３．７０ｍ，方形系数（ＣＢ）为０．８８７，设计　蓝《　刁　　／．．．．．，．．．．．．．／．．．．．．．．．．．．．．＿Ｊ　｛　　。　１．载货量≥１，７００ｔ，泥舱容积≥１，０００ｍ。，轴线距基线高度约　毋　枣　ｔ　－＇ｅ　ｐ●¨ｒ　为１．４５０ｍ。　图１主机转速／油耗图　其主机、齿轮箱及航速具体参数如下所示：２台　２．轻载时航速及振动问题　ｌ　１９一Ｍ６０型船用柴油机为主机，单机功率为２Ｘ３７７ＫＷ，　泥驳在轻载的情况下，按照常规应该比满载的情况下航　Ｐ＿一　珊　椰　单机转速约为１，８００ＲＰＭ，齿轮箱减速比为８．０４：１。在满　速更高，但是本船在空载的情况下，轻载时航速依然较慢；　载、主机额定转速、深水海域、风力不大于蒲氏３级条件下，　轻载时尾部震动较大并出现大量水花。由此可见，轻载的情　泥驳航速不低于６．５Ｋｎ；在轻载（泥舱无装载）、主机额定转　况下，尾部振动并伴有大量的水花，分析应该是螺旋桨产生　速、深水海域、风力不大于蒲氏３级条件下，泥驳航速不低　空泡现象和激振力的作用。因为有水花产生即伴随着大量功　于６．５Ｋｎ。　率的损耗。　该泥驳采用常规推进方式，螺旋桨为锰铝青铜（Ｃｕ４）　３．螺旋桨直径问题　ＭＡｕ４型，形式为斜交式的定螺距的螺旋桨且左舷为左旋右　通过我司现场勘察认为泥驳的螺旋桨直径相对于本船的　舷为右旋。具体参数如下：直径（Ｄ）为２．２８４ｍ，叶型为　实际情况而言稍显偏大。由此可能带来如下的问题：（ｉ）螺　ＭＡＵ，叶片数为４片，螺距比（Ｐ／Ｄ）为０．６６５，盘面比（ＢＡＲ）　旋桨距离船体结构的间隙偏小；（２）螺旋桨叶梢可能距离水　为０．４４３，后倾角（￡）为１０。，毂径等于０．４２ｍ，毂长等　面较近。表明螺旋桨直径偏大带来的问题可能会导致螺旋桨　于０．３８ｍ。　在运转中产生空泡现象以及船舶产生振动。　二、１，０００ｍ。开体泥驳在船舶实际应用中存在的问题　４．船舶轴系高度及人字架问题　１．满载时主机转速和振动的问题　通过我司现场勘察认为泥驳轴系高度和人字架高度可能　泥驳采用ＫＴＡＩ９－Ｍ６０型船用柴油机两台，其主机的额　诱发两种问题：（１）轴系高度相对于本船实际而言较高且和　定转速为１，８００ＲＰＭ，额定功率为２×３７７ＫＷ。按照常规　尾部线性形成夹角，详情见图２；（２）人字架截面较宽且两　设计，主机应该在额定转速和额定功率的情况下与螺旋桨及　支撑间的间距稍小，如图３所示。　收稿日期：２０１５—１２一ｉ０　作者简介：苏军辉，金海重工（舟山）设计研究院有限公司。　第１期　苏军辉等：１，Ｏ００ｍ。开体泥驳在船舶改造方案中的应用　１．适当减小桨叶直径　３　等方面综合考虑认为：（１）螺旋桨的直径越大、转速越低，　则推进效率就高；（２）单螺旋桨的推进效率最高，三螺旋桨　的推进效率次之，双螺旋桨的推进效率最低；（３）在桨叶直　径及展开面积相同时，叶数少的效率较高，叶数多的干扰作　适当减小桨叶直径，不仅可以增加轻载情况下叶梢和水　面的距离，还可以减少空泡效应和尾部振动。一般情况下，　桨叶直径越大推进效率越高，但是有时也可以考虑在适当降　用大故推进效率下降。但叶数多对减少振动和空泡却是有利　的，因此通常双桨船采用３叶或４叶桨。结合泥驳的实际情　况，本船的配置及性能验算如表２所示。　表２本船的配置及性能验算　低推进效率的情况下适当的减小桨叶的直径以达到在实际更　加良好的营运效果。其原因是：由于螺旋桨直径减小对敞水　效率及船身效率呈相反的趋势，故对推进效率的影响不太大　其总的趋势是随着桨径的减小而略有下降。因此，我司利用　现有的泥驳的图纸对现船的船舶阻力、有效功率、螺旋桨参　数和船、机、桨的匹配进行了验算，得出的估算数据如表３　从上表中可以看出泥驳螺旋桨的直径较大、转速较低且　推进效率同时是较高的。但是螺旋桨的直径并不是越大、转　速越低推进效率就是越高，因为螺旋桨的直径大小尚要考虑　到船舶吃水和尾框间隙的限制，而且直径过大时桨盘处的平　均伴流减小，使船身效率下降，故对总的推进效率未必有利。　一所示。　表３现船相关数据估算统计表　我司综合考虑了推进效率和泥驳型线的特殊性，采用了　逐渐减小螺旋桨直径的方法进行前期的估算，其估算数据如　表４所示。　表４逐渐减小螺旋桨直径估算数据统计表　般情况下，螺旋桨的直径多数是根据设计图谱来决定的，　但是大多情况下的图谱设计是在船舶满载的情况下开展的设　计，有时可能会忽略掉当船舶轻载时螺旋桨的运转，所以设　计时应该进行综合的考虑，有时最终螺旋桨直径的选择可能　会较最佳推进效率的时候偏小也是为照顾到日常压载时的效　率和避免叶梢露出水面。我司经过实地勘察和原船图纸分析　后，认为原设计单位可能是没有考虑到船舶轻载时的情况以　至于轻载时螺旋桨的叶梢距离水面仅有Ｓ８ｍｍ，从而造成轻　载时尾部出现大量水花。　４．轴系高度及人字架问题　根据实地勘察和分析后，认为轴系高度稍显偏高可能出　现如下问题：（１）配合实船的螺旋桨就会导致出现空载时叶　梢接近水面的情况出现；（２）配合时实船的尾部线性和人字　如以上两表对比可以看出随着螺旋桨直径的逐渐减小会　架导致形成夹角，不利于螺旋桨前端的供水。人字架的截面　由于是和螺旋桨的直径有较大关系，因此当螺旋桨直径较大　时，人字架的截面也会相应增大；并且实船的人字架、轴系　高度和尾部线性配合后也不利于螺旋桨前端的供水。　５．泥驳油耗问题　导致螺旋桨的效率逐渐下降，航速逐渐降低。　２．修改尾部型线　修改尾部型线不仅可以改善尾部的伴流情况，还能减少　空泡效应和尾部振动。不均匀伴流将导致螺旋桨负荷的加大，　增加螺旋桨发生空泡的可能性，而空泡对表面力造成极其明　显的不良影响，因此均匀伴流可有效地减小螺旋桨激振力，　尤其是尾部方形系数较大的船舶更应该注意尾部伴流的情　通过以上分析，我公司认为泥驳在实际营运中的油耗持　续偏高是与船舶的型线、螺旋桨的选型、空泡效应是有直接　或间接关系的，因此我公司认为如果有针对性的对泥驳进行　以上几个方面的改造应该是会取得比较显著的成果，但最终　的效果必须要经过实践验证后才能最终得到结论。　四、１，Ｏ００ｍ３开体泥驳在船舶中应用的优化方案　况。而泥驳采用的是较为特殊的切线型线型，我司认为此种　类型的尾部型线对泥驳的伴流、阻力的性能都有较大的影响，　所以我司将列举几个相近船型上较常见的尾部样式以与泥驳　现在的型线进行对比。泥驳的纵剖面线型如下图所示。　－ｍ　ｑ　Ｉ　雌　：．：　ｒ　．　—盟ｑ—　＾　ｄ　　ＩＩ薯　：一　，　一／　埘●‘Ｈ，　司奇：　…　蔓　，　．｛　…　／　一　一　’　’　一　一　’　…一ｔ　０　５　１　５　１，　１　１；　％　０ｆ　９　，。　Ｉ∞　澎　图５泥驳的纵剖面线型　４　中国水运　５．增加整流装置　第１６卷　相近船型上常规的尾部样式如下所示。　增加整流装置可以有效改变螺旋桨的伴流以提高推进效　率和减少振动。对于线型肥大的一些船舶来讲，进入船艉螺　２￣００Ｐｄ　Ｌ　２０００Ｗ［　～～～　～　。。　旋桨盘面处的水流极不均匀和不稳定，因而造成螺旋桨盘面　处周向伴流不均匀，影响了船体的旋转效率和船身效率，从　　Ｉ、　ｊｂ～　、、而使船舶的总推进效率下降。如果采用一种特殊的整流装置一　．７　ＢＬ　ｒ　～：　＝＝＝＝＝～～　节能补偿管，将可以达到（１）提高推进效率；（２）减少尾　部振动；（３）改善舵效等３个方面的作用。节能补偿导管是　Ｉ　一个前端直径大，后端直径小的喇叭型半圆导管，当它安装　“】１）　Ｗ　ｌ　　Ｉ　Ｉ　Ｉ一　乏　ｊ＝———十———二］Ｉ—Ｌ—　Ｊ——＿＿一　——　三三三十＿＝＝＝ｉ三一二　０　一　三二二Ｊ　三＝＝—　　Ｉ～　．．　１、÷、　＇ｉ¨ｗ【　　Ｉ１～～　Ｒ　Ｉ。～～～＝一　～－－—　一．．三三二二二　Ｌ］　图６相近船型上常规的尾部样式　如上图形对比后，发现泥驳的尾部型线过于平坦，且由　于泥驳本身的平行中体较宽、较长导致型线在向尾部过度时　并没有变的消瘦，而是延续平行中体的型宽，所以导致螺旋　桨伴流不均匀。一般情况下，采用双尾线型、球尾等以及船　尾加设尾鳍等，都能很好地改善尾部伴流。　３．改变轴系高度　改变轴系高度不仅可以增加轻载时，螺旋桨叶梢与水面　的距离以尽量消除空泡效应，还能配合人字架的修改，改善　螺旋桨的前端供水。根据上述所示的图片和解释分析，认为　如果整体的下调轴系的高度并且修改人字架的截面和间距，　将能对螺旋桨的空空泡效应和前端供水有很好的改善。　４．修改尾部结构　修改尾部结构可以有效增加船体与螺旋桨之间的间隙以　尽量消除尾部的振动。螺旋桨与周围船体问的间隙应尽可能　加大，不能仅满足船级社的最低要求，这样可以大大降低由　螺旋桨产生的脉动压力场传递到船板的表面力。如果泥驳在　不修改螺旋桨直径的前提下，需要增大桨与船体间的间隙时，　可以采用一种特殊的减振装置——减振穴，可减弱螺旋桨　作用在船体上的表面力，其主原理是利用密闭的空气弹簧和　水质量的吸振作用。减震穴的大致示意如下：　（．１赣镰瓣曩嫩　图７减震穴的大致示意图　于螺旋桨前上方的船体左右两侧时，可使进入螺旋桨盘面处　的水流先流过导管，由于导管是前大后小的喇叭型，它加速　了螺旋桨上部的水流，使整个螺旋桨盘面处的水流变得均匀　和稳定，因此可提高螺旋桨总的推进效率。同时，由于导管　的剖面形状是机翼型剖面，水流流过后还可以产生一附加推　力，节能补偿管的图示如下。　图８节能补偿管侧视图　一鹊　图９节能补偿管俯视图　增加整流装置，导管以改善螺旋桨进流为主从而改进船　舶的推进性能，节能效果较明显且结构较为简单，而且导管　的加装还可以对舵效有一定的改善功能。　五、结语　对１，０００ｍ。开体泥驳在船舶中的实际应用进行优化，不　能可以优化驳船的整体性能，还能大幅度提高驳船的工作效　率，有利于减少船舶建设的总费用，促使其更具市场竞争力，　而且由于作业时不需要进行拖带处理，使其更具可靠性以及　安全性。　参考文献　…刘国娜．非自航开体泥驳改造Ｕ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