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1、伴流补偿导管,舵球与节能研究;7一年,叼多萄蜘娣恒等名船茚暑伴流补偿导管,舵球与节能研究七.二研究所江南造船厂谢文浩陈豪赵善能一,前言长期来,节能船型及水动力节簏技术的开发和研究始终是广大造船研究二I作者的重要课题.自8O年代以来,国内嚣研究设计单位通过各自的试验研究工作大都已取得了可喜的成果,韭正加紧推广鹰fj,日趋成熟和完善在这种情况下,有必要对节能船型及水动力附加节能装置的节能技术和妮理作更深入的研究和探讨,期望能使节能技术的试验研究提到更高的水平.本文试图通过我们近年采所傲的一些试验研究工侔作进一步的探讨.二,船尾水动力附加节能装置近年辣,裁所除开展过船舶线型,球首,球尾等节能研究工作
2、外,还对伴流补偿导管,导流罩,舵球自由旋转叶轮,桨前.或桨后加装圊定叶轮(亦称定子),毂帽鳍等附加节能装置也作了大量试验研究.综合上述节能装置的作用原理,有的可改普册(或桨所)的水流分离观鲸,减少浆后尾流中的损耗或使毂涡减弱和消失,有的可改善螺旋浆的来流,使螺旋桨在获得较均匀的来流情况下提高推进效率,有的可使螺旋桨前产生与桨相反旋向的预旋流以减少浆后尾流中旋转能量的损耗有的可产生附加推力以减小船镩阻力.也宥的可改善伴流分南,降低垲部振动,减少能耗或增加伴流藉以提高船身效率.总之,加装了这些节能装置均能在不同程发上降低船舶阻力和提高推进效率,取得了较好的节能效槊.关于节能线型,浆前或浆后加装固定
3、叶轮,自由旋转叶轮及毂蝈鳍等附加节能装置的试验研究我所已有专文介绍,本文将羞重介绍在伴流补偿等管,导流罩及艘球节能装置方面盼试验研究工作1.伴流补偿导管伴漉补偿导管是一种具有机翼型,简易型或折角型甜J面的环状导流装置,通常以两个半环形导管形式装于螺旋桨前韭在装轴上方船尾纵巾剖面曲两侧.Hf于该装置舯n佣可降低桨轴上方船尾纵巾削面处竹伴漉峰蝤,韭可将船尾jj柴盘面前的多_剥r流动包括垂向流动,更多地整流成轴翔流,从而提高了螺旋桨的效率.冉者,该装置还可减少后体的水流分离,如合地调整左右半环形导管的水平及纵向夹角可使粱前产生与桨旋向相反的预旋来流至导管翼型剡面所产生向前的升力分量及均匀水流对螺旋桨
4、激振骷来的好处也是不可忽视的加装该装置聍虽可使管内的水流柳速,假山于泼装置的存在改变了船尾盼流态,增大了船傩伴渣,故其伴漉分皴较米安装前大些是可以理解的,这在推力减糯分数虽略有变动但因侔流系数增大较显裟的情况下是可以提高船身效率,从蓑l,袁2舯试验结果可予说明a寝3,4及5列出掷分船型加装伴流补偿导管前后模型试验节能效果的比较,其节能效果的芬寡腺同导管几何参数及安装位置有关外,还同船尾本身的线型有较大关系.同时,从我们的试验研究也发现安装伴流补偿导管后的节能效果不仅与导管的剖丽形状,几何参数,难向安装位置以及导管轴线与船体岣三向夹角有关而且同其纵安装位置有较大的关系,有时甚至是能否取得节能效果
5、的关键参数.如导管安装位置不当,则不能有效地减少或消除船体后部的流动分离区,电就不能改善桨前来沲,难以起到节能效果.此外,由于在桨前船的尾端处流态汲不稳定,因此要选择适当的导管安装位置,以便通过导管的作用既可将水流压向船体,减少流动分离,又可阻止垂向流动,使水流贴近导管表面改向轴向流动,改善桨前来流以提高桨的推进效率.表6中所示,由于导管纵向位置安装不够确切,就没能起到应有的节能效果,而袭3,4及5由于导管位置安装较妥,就取得了较好的节能效果.在通常的船尾线型情况下,在设计航速附近约可取得57的节能效果a2.舵璩舵球是装于螺旋桨毂帽后舵上的一种整流装置.通常,舵球可减少或消除毂帽后部的水流分离
6、削弱毂涡,减少尾流收缩,降低能量损耗.试验研究表明,舵球节能的效果同舵球的大小,舵球耐桨毂后缘或毂帽之间的距离有一定的关系.但很少见有舵球垂向安装血置的变化对节能效果的报导近年来,我们在开展舵球节能试验研究时,昧常规试验外,还专门进行了舵球垂向安装位置的变化(包括大,小舵球)对节能效果的试验研究,研究表明舵球节能效果最佳垂向位置监不一定在桨轴中心线上,而可以在桨轴中心线之上或之下,也即舵球垂向位置的变化对推进效率和节能效果都有一定影响,如表7所示.此外,试验表明加装舵球后也可使阻力稍有下降由此可见,舵球的作用不仅可降低彀涡,减少毂帽后的水流分离韭且还可对船尾部的流场起到一定盼整流作用,其作用的
7、大小同船怒部的形状,舵球的尺度,尾谶场分布有关,至于舵球节能作用的机理尚可作进一步深化研究.3伴流补偿导瞥捆舵璩伴流补偿导管及舵球节能装置可分别单独使用,也可坷时安装在同一条船上以增大其节能效果如表9所示图1及图2分别为伴流补偿导管纵向安装位置的变化和舵球垂向安装位置的变化图.图1伴流补偿导管纵向安装位置变化图图2舵球垂向安装位置变化图三,试验结果1.伴滚补偿导瞥装置的试验采用了不同的导番内径,各种剖面形状和改变各类参数及纵向安装位拦等进行了试验,表16中列出了部分试验结果.裹lSM910620殛SM1062一ND(带伴流补偿辱瞥爱导流罩>的t,w.覆h的诧较Vs(kn)13.013.5
8、14.014.515.016.516.0SMg+06200.,x36虬235m2410.2450.I2560.2590.253t1SM01062一ND0.2430,2380.2450.2580.2690.2740.267SM910620O620.3620.3660.3980.3740.3750,370wsSM91062一ND0?3830.3780.3800.3860.3920.3930.388SM0106201.1991.1991.1961.1941.1881.1851.186卵s_一SM91082一biD1.227_.1.2Z41.2181.2101.2021.197;1.198囊2SM91
9、36殛$M9136-ND(带伴流朴偿导瞥)的t,w.理丘毒的比较V(n)l】.011.51112.513.13.614.0SM01360.1510.190.1840.1770.1680.1630.165tSM0136一ND0.1830.1970.2040.2080.2100.2120.214SM91360.3030.3190.3210.3170.3120.3100.312SM0136一NDO.3480.3540.357O.3580.3590.3600.360SM91361.2181.2051.2021.2051.2101.2131.213sSM9136一ND1.2531.2421.2371.2
10、33.2321.230】.228裹3SM9105一卜O殛SM9106一卜ND(带伴漉补偿导管)收翻琦率时比较V8(kn).13.o13.514.o14.515.015516.o1.01.0I.0O1.O1.01.0PD-Pn-0.9950.韶0.94610.9380.9340.0330.936PDI/P注PzJ*sMo!o6L.口的收功率P础DzSMSl06一lNDI的收到功率裹4SM9136SM9136一ND.(带伴藏补偿导警)收到功率的比较Vs(kn)11.0l1.512.010.513.0l3-514.03PDl/PD11.01.01.01.01.01,01.00.9030.909092
11、30.9350.960.9550.960PDDl/PDl注lPol为S&9136的收到功率PDNDl为SMgl36一NDl的收到功率裒5SM9009覆SM9009-ND(带伴藏朴怯导警)收舅功率的比较,rVs(kn)13.013.514.014.515.015.516.01.01.01.01.01.01.01.0PD/PDo.9880.9810.9750.9610.9530.9440.938FDDs/PD注tP叩为sM9O09的收到功率PDHn3为SM9009-I收到功率寰6SM910620SM91062一ND.(带惮浓朴怯导警)收舅功率的比较V.(kn)13.013.514.014.
12、515.015.516.01.01.01.01.01.01.01.0P肼o/Po=o1.0181.O060.995O.驰60.驰4O.9:880.997P2ND0/P2DJ注,*F2o为SM9106一0的收到功率*.PDo为SM9106一?一NDo:的收到功率2.舵砖碧鼹试验已选用了不同韵舵璋参数及垂向安装位置等进行了试验,表7中列出部分试验结果.3.伴藏补偿导警和舵尊装量的试验在部分船型上将伴流补偿导管和舵球或导流罩等敷种水动力节能技术综合应用可进一步提高其节能效果,表8中列出部分试验结果.一让一四,结束语综合上述分析及试验结果可得出如下几点结沦l1.伴流补偿导管及舵球节船装置都是一种较简便而行之有效的节能装置,两者可单独使用也可综合使用以提高其节髓效果.2.伴流补偿导管节能效果的多寡不仅与船体本身线型特别是尾部线翌的优劣有关,而且与导管蚺各种参数特倒是缎向安装位置有很大关系,如安袭不妥甚至不能起到应有的节能效果.3.在对伴流补偿导管进行节能机理研究的同时,不能忽视对船尾部的流态观察试
