連接在螺旋槳轂帽上與螺旋槳槳葉數(shù)量相同并與螺旋槳一同旋轉(zhuǎn)的幾個鰭狀葉片。
又稱為螺旋槳轂帽鰭。在普通螺旋槳轂帽表面上安裝幾個適當?shù)娜~片而構(gòu)成的一種螺旋槳節(jié)能裝置。一方面吸收螺旋槳尾流的旋轉(zhuǎn)能量,產(chǎn)生正轉(zhuǎn)距,另一方面又消除或減弱螺旋槳的轂渦,起整流作用,從而減小轂渦阻力,提高螺旋槳的效率。由于其結(jié)構(gòu)簡單,可很方便地安裝于新船和現(xiàn)有舊船,是一種有效、實用,方便的節(jié)能裝置。并有利于減小螺旋槳的激振力和噪聲。影響轂帽鰭節(jié)能效果的因素有轂帽鰭的鰭葉半徑、葉數(shù)、鰭葉安裝角、葉前緣距槳葉的距離等。
1986年,日本三井造船開始研究在螺旋槳轂帽上安裝與螺旋槳槳葉數(shù)量相同的小鰭片,鰭片的半徑約為槳葉半徑的1/4,以期減弱在螺旋槳后轂帽處形成的渦流,消除轂渦引起的誘導(dǎo)阻力,從而達到提高螺旋槳效率的目的。轂帽鰭在1987年作為一種新型的節(jié)能裝置被正式提出,它被定義為連接在螺旋槳轂帽上與螺旋槳槳葉數(shù)量相同并與螺旋槳一同旋轉(zhuǎn)的幾個鰭狀葉片。
船在航行中轂帽表面的水流是沿著螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向流動的,因而在轂帽后端中心位置形成低壓,產(chǎn)生很強的渦和空泡,這種渦和空泡降低了螺旋槳的效率。對于大型船舶,尤其是螺距比大的船舶這種現(xiàn)象更為突出。針對這種空泡現(xiàn)象,在轂帽上裝有適當角度和形狀的轂帽鰭,使表面水流幾乎沿著鰭直線流出并向轂帽的后方離散,從而不能形成轂渦。由于消除了轂渦,槳轂后部的壓力降減少了,整個槳的阻力減少,使螺旋槳推力增加;另外,轂帽鰭小葉產(chǎn)生了扭力,從而降低了螺旋槳的扭矩并產(chǎn)生推力,提高了螺旋槳的推進效率。同時,轂帽鰭還能有效消除螺旋槳噪音、減小螺旋槳的振動幅度,提高船舶的舒適性。
轂帽鰭適用對象廣泛,無論是新船設(shè)計或舊船改造,轂帽鰭均能產(chǎn)生一定的節(jié)能效果。對中低速船,特別是船體尾部肥大、伴流不均的船舶,以及螺旋槳轂渦較大、螺距較大的船舶,節(jié)能效果更為明顯。
轂帽鰭加工方便、成本低、長期效益和安全性好。它的直徑為螺旋槳直徑的25%以下,與轂帽沒有相對運動,因此可靠性很高,發(fā)生故障的可能性極小。為防止電解腐蝕,其材料宜與螺旋槳材料相同。其節(jié)能效果的大小與鰭的大小、安裝角度、傾斜角、鰭的葉數(shù)等有關(guān)系。
鰭片的直徑:取值在0.18~0.33倍螺旋槳直徑之間,一般在0.25~0.3效果較好。鰭片的螺距角:與槳葉葉根螺距角相差-20°~+30°。鰭片軸向位置:不同螺旋槳差異較大,使轂帽鰭表面速度最大為佳,一般0.03倍螺旋槳直徑左右。
影響轂帽鰭節(jié)能效果的因素有很多,主要包括轂帽鰭自身參數(shù),螺旋槳與轂帽鰭相對位置,以及螺旋槳的負荷形式等。在設(shè)計階段一般通過水池試驗來預(yù)報轂帽鰭的節(jié)能效果,但其與實船試驗結(jié)果相比,存在一定的誤差,如表1所示。因此,關(guān)于該裝置節(jié)能效果的預(yù)報需要依靠實船試驗與模型試驗對比,以得出經(jīng)驗性的結(jié)論。
從表中可以得出,實船試驗得到的轂帽鰭節(jié)能效果要明顯好于模型試驗得到的節(jié)能效果。
隨著國際油價的上漲以及企業(yè)節(jié)能減排意識的增強,近年來,越來越多的船舶開始在螺旋槳槳轂上安裝轂帽鰭,并取得了一定的節(jié)能效果。轂帽鰭在船上的應(yīng)用及產(chǎn)生的節(jié)能效果如下圖所示。
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