2019/08/13

PropExpert 在螺旋桨快速选型上的应用

    PropExpert是用于船舶螺旋桨定参分析用工具。适用于工作船、观光艇、摩托艇、渔船、拖轮等多种船型。可以快速的进行螺旋桨参数的匹配,支持450mm到2500mm直径螺旋桨,找到合适的螺旋桨直径,螺距,盘面比,齿轮箱减速比及转速的组合,使设计达到要求。


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PropExpert提供了多种评估分析方式,可以使用实际试航数据或者类似船型的数据来进行标定,提高分析精度;在没有相应参数的情况下,也可以使用PropExpert航速预估公式进行分析评估。

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同时自由度高,用户可以使用PropExpert中的数据库功能管理自己相应的工程,船体,螺旋桨,主机数据库,方便随时调取自定义数据进行快速匹配计算。

 

工程师如果想详分析预测船型阻力和推进的性能,可能需要很多参数,例如船长,船宽,吃水,排水量,湿表面积,棱形系数等等一系列的参数,典型的代表是HydroComp公司的NavCad,输入相应的参数进行船型阻力和推进的预估,实际工程应用NavCad进行分析评估已经非常成熟,但在很多情况下,我们可能只能得到部分参数,而对项目而言,往往需要快速的给出对应的方案,做出快速应对。那么已知很少一部分参数的情况,如何进行推进性能的分析,确定螺旋桨的相应参数?我们推荐使用 HydroComp PropExpert。

 

下面是一个简单直接的例子,看如何通过简单有效的少量参数进行螺旋桨的重新设计匹配的:

某14.5米摩托艇,双桨,目前配备202hp,2800RPM主机,2.25:1齿轮箱,配直径580mm,螺距650mm螺旋桨,在试航中航速可以达到19.2节,主机转速只能到2750RPM,现船东希望修改推进系统,后期航速达到26节左右,提供了部分的选择与设计限制。螺旋桨最大直径可到610mm,主机可以更换成275hp,2400RPM或维持不变,主机齿轮箱可选2:1,或者维持2.25:1不变。


 

让我们来看看如何通过PropExpert来进行分析:

首选输入船的基本信息,即船长,排水量,直径限制等信息,Top speed输入希望达到的航速26节。

 

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在预测方法中,选择Prior trial,即填入相应的试航数据进行船舶推进的标定。


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初步分析之后,显示想要达到26节,主机功率至少要有344hp,所以我们选择更换功率更大的主机,即275hp,2400RPM的主机。


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确定好主机之后,我们可以从两个方面来进行重新匹配计算 a) 修改齿轮箱减速比,螺旋桨的相应参数b)只修改螺旋桨的螺距(更加经济的方式)。

a)我们在propeller sizing界面中选择sizing 螺旋桨盘面比,直径,螺距,减速比。

 

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自动匹配各个参数,得到盘面比,直径,螺距,转速比的最佳组合,之后选择固定(keep)减速比(因为比较接近的Gear ratio 2是船东的一个限制条件),再次进行匹配,再固定盘面比(0,85)进行sizing,得到最终的螺旋桨直径和螺距参数。


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以上方案中,最后采用齿轮箱减速比2:0,螺旋桨直径610mm,螺距757mm,盘面比0.85,航速可达到22.9节。同时我们可以查看空泡及强度,显示都在合理范围内。当然除了从修改齿轮箱的角度,还有另外一种最简单的方式就是仅修改螺距。

b)维持齿轮箱减速比不变,直径维持在590mm,只size螺距,优化后螺距924mm。航速可以达到21.7节。同时查看空泡和强度结果,结果显示空泡性能要比a)方案差,但也在可以接受的范围以内。

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结论,作为最经济的修改方案,仅改变螺距,可以使航速上升到21.7节。而修改减速比和螺旋桨其他参数,可以达到的航速在22.9节。根据给定的主机,最大可能达到的航速只有22.9节,想要突破限制还需要进一步增加主机功率。

 

总结,作为一款实用精悍的螺旋桨参数选择工具,PropExpert仅通过部分参数,就可以快速对船机桨匹配问题作出分析,得到对应的推进设计或者修改方案。不仅仅适合专业的设计人员,也适用于市场部门,咨询销售部门做方案快速反应使用。