基金项目：2014年浙江省教育厅一般科研项目《远洋金鱼钓船船型优化研究》（项目编号：Y201432226）。作者简介：李云(1983-)，女，湖北孝感人，浙江国际海运职业技术学院船舶工程学院讲师。
1 概述
导管螺旋桨，是由螺旋桨和导管共同构成的推进器组合体。导管是安装在螺旋桨外围的一个机翼型截面的圆形套筒，它能够改善重荷螺旋桨的效率，具有效率高、推力大、不容易被外物碰坏和改善船舶在风浪中稳定性等优点，其不足之处是容易使水草等杂物卷入导管，发生卡桨现象，另装导管螺旋桨的船舶回转性能和倒车性能都相应较差。[1] 导管螺旋桨在螺旋桨负荷较重的船舶上广泛应用，如拖船、拖网渔船、顶推船、大型油船等。该类船螺旋桨负荷较大，致使桨叶面和叶背之间的压力差增大，造成绕流和尾流的急剧收缩，影响推进效率。[2]采用导管可减小此两项损失，
显著提高其效率。一般情况下，功率系数Bp>40的船舶采用导管螺旋桨收益较大。2 设计方法 2010年安徽高考作文>商标法论文
由于导管螺旋桨自身的特点，其设计方法与普通螺旋桨不尽相同，现行使用的螺旋桨设计程序，并不能包罗万象，还另有需要注意的一些方面未曾考虑，此时仍需要手工设计，一般应用图谱设计法进行导管螺旋桨设计。 19A+Ka 系列图谱是导管螺旋桨较常使用的设计图谱之一。此图谱是荷兰船模试验池根据一种叫做19A 型导管模型配合Ka 系列螺旋桨模型做敞水试验得到的，与B 型螺旋桨设计图谱相同，也是采用BP-δ形式。盘面比有三叶桨的0.65、
四叶桨的0.55和0.70以及五叶桨的0.75等四种。
[3]
导管螺旋桨设计及应用分析
李 云1 陈倩清1 董明海1 徐应芬2
（1. 浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山 316021；2. 浙江欣海船舶设计研究院，浙江舟山 316100）
摘 要：简单分析导管螺旋桨的特点及其设计方法，以某海洋拖网渔船为例，运用图谱设计方法，简述了导管螺旋桨的设计流程以及注意事项，为同类船舶的螺旋桨设计提供参考。
关键词：导管螺旋桨；拖网渔船；图谱设计中图分类号：U674 文献标识码：A
Analysis of Ducted Propeller Design and Application
Li Yun1,Chen Qianqing 1, Dong Minghai 1, Xu Yingfen 2
(1. Zhejiang International Marine College, Zhoushan 316021, China；
2.Zhejiang Xinhai Ship Design and Research Institute Co.Ltd, Zhoushan 316000, China)
Abstract: This paper analyses the characteristics and design methods of the duct propeller simply. A sea trawler is taken as the study object by diagram design methods to study the design processes of ducted propeller, which can provide a reference for similar ship propeller design.
Key words: ducted propellert; trawler; diagram design
3 设计应用分析
采用某海洋拖网渔船为例，分析手工使用图谱设计导管螺旋桨的步骤（拖网渔船的功率系数一般都不小于60即Bp>60）。该船船长L=42.80m，排水体积▽=529.3m3，排水量△=546.2t，方形系数C B=0.5
617，菱形系数CP=0.6464，螺旋桨数目Z=1，主机持续功率P B=735kw，螺旋桨转速N=139.7 r/min，轴系传递效率ηp=0.90。
3.1 收到功率计算
为适应图谱使用，以下功率单位分别用公制马力ps及英制马力hp进行表述。
主机持续功率： P B= 735kw=1000 ps
螺旋桨收到功率： P D=ηp P B =900 ps（考虑功率储备及传递效率后）
计算使用功率： P= PD=878.05 hp
=29.63
3.2 确定伴流分数、推力减额分数及船身效率
（1）伴流分数
按泰勒公式：w= 0.5C B-0.05=0.231（普通桨）
w1=0.7w=0.162 （导管桨）
（2）推力减额分数
按商赫公式：t=0.7w=0.162 （普通桨）
t1=0.6t=0.097 （导管桨）
（3）船身效率：ηs = 1.0847
（4）相对旋转效率：ηx= 1.0
streambox vcr3.3设计工况确定
本船的特点是拖网作业时间多，约占70%，自由航行时间少，约占30%。拖力虽是主要争取的指标，但转换渔场时，速度也至关重要，故采用折中航速进行螺旋桨设计。现按折中航速V S=10kn 进行设计。
3.4 螺旋桨要素确定
按最佳效率确定螺旋桨要素，如下表所示：
折中设计航速V S（kn）10
进速V j=V S(1-w1) （kn）8.38
功率系数B P=20.36
螺旋桨叶面比A E/A00.550.70
直径系数δ （查图谱）148150敞水效率η0（%）（查图谱）60.360.5螺距比P/D （查图谱） 1.27 1.24
桨径D=δV j /(3.281N) (m) 2.70 2.74
简易空泡校核所需叶面比*
A E/A0=P D /(42nD3)
0.450.47
实际选用桨的叶面比AE/A0=0.70
*导管螺旋桨的空泡校核，可近似按A E/A0≥PD /(42nD3)决定螺旋桨的叶面比，其中n为螺旋桨转速(r/s)。
3.5 最大自由航速的确定
二年级数学教学案例（1）有效功率P E估算(采用日本渔船阻力图谱)
75
76γ海水P
1- t1
1-w1
5.2
j V
P N
Fr0.240.260.280.300.320.34
E00.04020.05820.08750.13510.1860.236 P E=E0△(L)1/2143.635 207.949 312.638 482.712 664.57
8 843.228 V=Fr(gL)1/2/0.51459.549 10.344 11.140 11.936 12.732 13.527 其中： ▽/（L/10）3=6.751； △(L)1/2=3573
（2）有效推功率PT计算
序号 假定航速V S（kn）910111213 1V j=0.5145(1-w1)Vs (m/s) 3.880 4.312 4.743 5.174 5.605 2J=60V j/(ND)0.6080.6760.7430.8110.879 3K T (按P/D和J查Ka4-70敞水特性图得出)0.3760.3310.2810.2370.170 4K Tn (按P/D和J查Ka4-70敞水特性图得出)0.0770.0610.0340.010-0.025 5K T0=K T-0.2K Tn0.3610.3190.2740.2350.175 6有效推力Te=ZK T0ρD4n2(1-t1)10413.239206.157918.216786.215053.56 7有效推功率P T= V S Te/145.8 (ps)642.91631.54597.51558.64450.68
（3）将上述所得的P E 和P T 与航速V 之间的关系绘成曲线图，如下图所示。由P E =f(V)曲线和P T =f(V)曲线的交点可得本船的最大自由航速为12.19kn。3.6 螺旋桨其他参数计算
导管螺旋桨的强度校核、螺距修正、重量以及
转动惯性矩的计算方法，与不装导管的普通螺旋桨相同，此处不予分析。3.7 19A 型导管尺寸
导管弦长L=D/2=1.37m
桨叶与导管空隙d=0.004D=10.96mm，取11mm 导管内径
R=D/2+d=1381mm
3.8 低于设计工况的计算（螺旋桨直径D=2.74m ）
序号项 目单位按等转矩Q=716.2PD/N= 4614 kg-m （相当于拖网工况）1假定航速V s俄国形式主义
蛋白酶抑制剂kn 0.0 3.5 4.0 5.0 6.02进 速V j =0.5145(1-w 1)V s m/s
0.000 1.509 1.725 2.156 2.5873进速系数 J=60V j /(ND)
0.0000.2370.2700.3380.4054K T （按P/D 和J 查Ka4-70敞水特性图得出）0.7510.6050.5800.5430.5025K Tn (按P/D 和J 查Ka4-70敞水特性图得出)
0.3850.2500.2410.1860.1586K T0=K T -0.2K Tn
0.6740.5550.5320.4960.4707K Q (按P/D 和J 查Ka4-70敞水特性图得出)
0.0770.0760.0750.0740.0738推力减额分数 t 1
0.0400.0600.0630.0690.0749有效推力Te=ZK T0Q（1-t 1）/（K Q D）
kg 141501155911183107161004810有效推功率P E =TeVs/145.8
ps 0.00277.5307.0367.6413.611有效拖力T F *
kg 1415010287 9962 9556 8898 12
拖网效率ηF = TFVs/145.8/PB
%
0.00
0.247
0.273
0.328
0.366
*有效拖力为有效推力减去拖网渔船自身的阻力
4 结语
综上所述，导管螺旋桨的设计方法与普通螺旋桨基本相同，但由于导管螺旋桨具有本身的特点，设计时还需注意以下几点：
（1）导管螺旋桨的导管和螺旋桨在设计时必须看成一个整体来考虑；
（2）因导管螺旋桨螺距的变化对效率影响不大，故在设计时可预先选定直径，按定直径来进行螺旋桨设计，这样可简化设计过程；
（3）通常认为，由于导管的存在，螺旋桨盘面处的位差伴流已被消除，只有摩擦伴流系数，故导管中螺旋桨的伴流分数和推力减额分数相对于普通螺旋桨而言，分别取其70%和60%；
（4）由于受船舶艉部结构的限制，如需要切除
部分导管下缘，计算时应扣除失去作用部分的导管推力系数，可按切除部分占整个导管周长的比值进行计算。参考文献：
[1]盛振邦，刘应中.船舶原理[M].上海：上海交通大学出版社,2004.
[2] 吕庆华.导管螺旋桨的设计及应用[J].浙江水产学院学报.1997 (04) .[3] 陶冶，贾复，陈龙.导管螺旋桨在拖网渔船上的设计及应用[J].水产科学.1996 (06).[4] 贾小俊.船用导管螺旋桨优化设计的分析[J].交通科技.2003 (01).
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