采空区处理方法朱东华;魏菲菲
【摘 要】对吊舱推进器的特点、水动力性能以及代表厂商和产品进行了介绍.通过对线型设计时所需注意事项的分析,展示了其在多种船型领域的适用性.
【年(卷),期】2014(000)002
【总页数】4页(P10-13)
【关键词】吊舱推进器;线型设计;水动力性能
【作 者】朱东华;魏菲菲
【作者单位】上海船舶研究设计院,上海201203;上海船舶研究设计院,上海201203
【正文语种】中 文工艺相框
【中图分类】U664.3
0 前言
全回转吊舱式推进器（又称POD推进器，简称吊舱式推进器）是由动力驱动固定在水下船体之外吊舱之内的螺旋桨，吊舱可以绕其纵轴360°旋转，自由地向任何方向推进。 吊舱式推进器的概念是在20世纪80年代末提出的，是一种全新的推进理念。它集推进和操舵装置于一体，极大地增加了船舶设计、建造和使用的灵活性。
吊舱式推进器广泛应用在客船（邮轮或渡轮）、大型集装箱船、钻井平台、海洋工程支援船、客滚船、游艇、科学考察船、打捞船和 LNG 船上［1］。
1 吊舱式推进器特点［2-3］
1.1 优点
吊舱式推进器和传统推进器比较有许多优点：
1）节能减排。选用吊舱式推进器可以调节电机（或液压马达）的转速来适应外部变化的载荷，发动机将处在最佳状态运转，提高了能效水平，延长了发动机的寿命，实现节能减排的目的。
2）操纵性能好。推进器可在360°范围内旋转，极大地提高了船舶的操纵性和机动性。
3）噪声更低、振动更小。与常规桨相比，吊舱式推进器的桨盘面处可得到更均匀的来流，从而明显减少振动、降低噪声。
4）结构简单可靠。
5）提高舱容利用率。采用吊舱式推进器可以重新优化尾部线型，充分利用机舱舱容，使船体设计尤其是船尾和集控室部分的设计具有很大的灵活性。
6）安装维护方便。采用模块化设计、安装，缩短了船舶建造和维修周期。
1.2 缺点
1）一次性投资成本增加。
2）由于船舶安装了多种新型设备，因此需要高素质的高级船员。
3）尽管吊舱维护要求低，但一旦发生故障需要大修时，因维修空间有限，往往更麻烦。
4）吊舱安置于船体外部，易受攻击，抗冲击能力弱。
提升装置
5）需要采用多种措施来降低水下噪声。
2 优秀的水动力特性
吊舱式推进器较传统推进器有更佳的水动力性能，主要原因是：
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1）螺旋桨的来流更加顺畅（见图1），发生空泡的危险性更小，故使螺旋桨的效率可以设计得更高。
图1 吊舱式推进器桨前来流与传统推进器的比较
2）可选择合适的推进器安装位置。
3）螺旋桨后的流线型机体可提升水动力效率。
3 代表性厂商和产品
几大船用设备生产厂商先后推出了不同型号的吊舱式推进器，并在民用船舶上得到了广泛应用［4］。
3.1 ABB公司的Azipod系列推进器
ABB公司于1990年研制的Azipod系统开创了吊舱推进系统的先河，取得了巨大的成功。目前Azipod主要有三种型式：标准型、紧凑型、对转式，单机功率最大可达40 MW，如图2所示。
图2 三种型式的Azipod
3.2 Rolls Royce的Azipull型推进器
Rolls Royce的Azipull型推进器也是市场占有率很好的吊舱推进系统，水动力性能优良（见图3）。
毛纺织品3.3 Mermaid推进器
瑞典Kamewa公司和法国Alstom公司合作开发了以导流罩原理为基础的电力推进装置Mermaid推进器。其实物图与结构示意图如图4所示。
3.4 SSP推进器
铠甲式防护罩SSP吊舱式推进器系统是德国西门子（Siemens）公司与肖特尔（Schottel）公司合作的产品，功率输出范围在5～30 MW之间。其推进装置示意图如图5所示。
3.5 Steerprop ECO系列推进器
Steerprop公司是芬兰一家较新的吊舱推进器公司，其较为代表性的系列为ECO系列，如图6所示。
图3 Ro－Ro的Azipull型推进器
图4 Mermaid吊舱推进器
图5 SSP吊舱推进器
图6 Steerprop ECO吊舱推进器
4 吊舱式推进器线型设计时的注意事项［3］
4.1 尾部线型
根据Steerprop公司提供的设计手册——海洋工程船舶（中文版），装有吊舱推进器的船舶线型设计应该使用纵向引流的尾部，即水流是沿着船体底部纵向，而不是沿着船体两边流向推进器的。船体尾部线型与船体基线的夹角应该尽可能的小。根据实际经验，最合适的夹角为17°～18°（见图7）；如果夹角过大，会导致水流分离，在螺旋桨前端产生乱流，从而严重降低推进器的性能。
图7 尾部线型与基线的夹角
尾部纵剖线不必是S型的，横剖面应该在尾封板处有一个轻微的V型角度，以减少船尾在遇到海浪时产生抨击的风险。
在有些船舶的设计中，推进器可能会超出船体基线以下，这种情况应合理设计尾鳍的大小与其相配，来保护推进器。
尾封板应该设计得尽可能少的浸没在水中，浸没水中会大幅度的增加船体阻力。螺旋桨与船体尾封板不应该安装过于接近，以免倒车和刹车时推进器产生的空泡现象。
在保证航向稳定性的情况下，尾鳍一般尽可能做得小。短小的尾鳍可以使得船舶更加灵活，能够促进船舶向后的航向保持和性能。在推进器任何方向运行时，尾鳍都最好不要超出螺旋桨的位置，尤其是船舶向后航行时，太长的尾鳍将会阻挡螺旋桨带出的水流，使得船的回转能力降低（见图8）。
图8 尾鳍不宜超出螺旋桨的位置
4.2 安装底座距法兰面的高度
安装底座距离法兰面推荐的最小高度为300～500 mm（见图9）。这取决于底座的大小和型式，最小高度是由强度需求和安装工艺来决定的。设计尾部纵剖线时需考虑此最小高度的影响，以免将来影响安装。
图9 最小安装底座高度示意图
4.3 推进器安装间距
为了提高船舶整体性能，尤其是操纵性，两个推进器之间的安装间距应尽可能的远。建议最小的间距为单个推进器回转直径+500 mm。为了防止推进器在船体横倾时触碰到防波堤或相邻船舶的船体，建议推进器安装中心位置至舷侧的距离应大于推进器回转半径+500 mm的距离（见图10）。
图10 安装间距示意图
4.4 推进器倾斜和倾角
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