PropExpert 在螺旋桨快速选型上的应用

天洑软件

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。