本發(fā)明涉及先進(jìn)制造與自動(dòng)化的高技術(shù)船舶與海洋工程裝備設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及船舶與海洋工程核心配套裝備設(shè)計(jì)制造的一種螺旋槳切割修改提高轉(zhuǎn)速余量方法。
背景技術(shù)：
隨著人類環(huán)保意識(shí)提高，碳排放稅的征收氮氧化物和硫氧化物控制區(qū)的擴(kuò)大，船東對(duì)船舶的能耗指標(biāo)要求越來越高，迫使設(shè)計(jì)者在主機(jī)選型及螺旋槳設(shè)計(jì)時(shí)的輕轉(zhuǎn)余量都很小，這就為螺旋槳偏重埋下了隱患。
船舶阻力一般通過水池試驗(yàn)測(cè)所得，是無風(fēng)無浪的環(huán)境，如果設(shè)計(jì)預(yù)留3％-4％的輕轉(zhuǎn)余量，在航行中遇到風(fēng)浪，就會(huì)出現(xiàn)螺旋槳偏重，轉(zhuǎn)速上不去的問題。
船舶投入營運(yùn)后，又由于螺旋槳及船底表面附著有海生物，使得船體粗糙度增加，阻力上升，螺旋槳偏重，同樣會(huì)帶來轉(zhuǎn)速上不去的問題。
螺旋槳偏重，就出現(xiàn)超過扭矩限制線，爆缸壓力增加，排氣溫度上升，油耗增加。實(shí)際運(yùn)營時(shí)一般降低螺旋槳轉(zhuǎn)速，使之不超過扭矩限制線，這使主機(jī)功率不能充分發(fā)揮。就急需一種解決辦法，使得船、機(jī)、槳匹配就是將三者調(diào)整到一個(gè)合理范圍內(nèi)，除了清理船體污垢，還需要修改螺旋槳，從根本上降低螺旋槳負(fù)荷，增加轉(zhuǎn)速余量，使螺旋槳達(dá)到最佳推進(jìn)效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本發(fā)明的目的是提供的螺旋槳切割修改提高轉(zhuǎn)速余量方法，以供滿足從根本上降低螺旋槳負(fù)荷，增加轉(zhuǎn)速余量。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種螺旋槳切割修改提高轉(zhuǎn)速余量方法，所述改裝方法包括：。
J.選擇6級(jí)風(fēng)浪的海況下試航，檢驗(yàn)螺旋槳偏重程度，測(cè)試主機(jī)在不同功率時(shí)的軸功率、轉(zhuǎn)速、航速以及油耗，記錄下數(shù)據(jù)；
K.對(duì)試航所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，描繪出功率航速曲線和轉(zhuǎn)速航速曲線；
L.功率航速曲線和轉(zhuǎn)速航速曲線結(jié)合螺旋槳敞水試驗(yàn)以及船模試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，找出螺旋槳偏重的量；
M.在原有螺旋槳圖紙上，對(duì)螺距和盤面比進(jìn)行微量調(diào)整，將螺旋槳的推進(jìn)效率控制在突變點(diǎn)之前，使得修改后螺旋槳輕轉(zhuǎn)余量增加，推進(jìn)效率不變，軸功率落在扭矩控制線以內(nèi)；
N.根據(jù)修改后的螺旋槳圖紙，制作樣板卡模；
O.將螺旋槳固定在專用的工裝上；
P.根據(jù)修改后的螺旋槳圖紙和樣板卡模對(duì)不同受損情況的螺旋槳的修改應(yīng)用不同的方法進(jìn)行修改螺旋槳的盤面比和螺距；
Q.測(cè)量螺距；
R.靜平衡試驗(yàn)；
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
優(yōu)選地，6級(jí)風(fēng)浪的海況下試航，檢驗(yàn)螺旋槳偏重程度，測(cè)試主機(jī)在50％/75％/85％以及100％功率時(shí)的軸功率、轉(zhuǎn)速、航速以及油耗，為最優(yōu)。
進(jìn)一步，不同受損情況的螺旋槳的修改包括：槳葉彎曲的修改、槳葉裂紋的修改、槳葉空泡腐蝕修改、嗡鳴的修改以及槳葉表面嚴(yán)重腐蝕的修改。
進(jìn)一步，測(cè)量螺距時(shí)先檢測(cè)槳葉葉背、葉面打磨情況，染色探傷合格，抗嗚邊的修復(fù)。
進(jìn)一步，槳葉彎曲的修改，一般如彎曲不嚴(yán)重，可采取局部加熱，用榔頭捶擊修復(fù)，但修復(fù)后必須退火，常用厚的石棉布覆蓋在被捶擊部位，以消除殘余應(yīng)力，如修復(fù)后在原來部位再發(fā)生類似現(xiàn)象，則應(yīng)切除彎曲部分，葉形輪廓重新修復(fù)。
進(jìn)一步，槳葉裂紋的修改，補(bǔ)裂紋時(shí)，要開坡口再焊補(bǔ)，并要采取有效的退火措施。如裂紋較短又來不及進(jìn)塢修理，用鉆止裂孔救急。
進(jìn)一步，槳葉空泡腐蝕修改，葉背和葉輪廓受損的修復(fù)，要結(jié)合修改圖紙，進(jìn)行直徑、隨邊切割，表面打磨后再進(jìn)行焊補(bǔ)，并要采取有效的退火措施。
本發(fā)明的有益效果是：螺旋槳的修改，大大節(jié)省了造船的成本，既滿足了船東對(duì)船舶的能耗指數(shù)的要求，又滿足了排放環(huán)保的問題，解決了缸內(nèi)爆缸的壓力、油耗的增加及螺旋槳偏重的問題，降低了螺旋槳的負(fù)荷，增加了轉(zhuǎn)速，將船機(jī)槳三者合理匹配，達(dá)到了最佳的推進(jìn)功率。
具體實(shí)施方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例選取螺旋槳切割修改提高轉(zhuǎn)速余量對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
本發(fā)明的螺旋槳切割修改提高轉(zhuǎn)速余量方法，所述螺旋槳切割修改提高轉(zhuǎn)速余量方法包括：
A.選擇6級(jí)風(fēng)浪的海況下試航，檢驗(yàn)螺旋槳偏重程度，測(cè)試主機(jī)在不同功率時(shí)的軸功率、轉(zhuǎn)速、航速以及油耗，記錄下數(shù)據(jù)；
B.對(duì)試航所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，描繪出功率航速曲線和轉(zhuǎn)速航速曲線；
C.功率航速曲線和轉(zhuǎn)速航速曲線結(jié)合螺旋槳敞水試驗(yàn)以及船模試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，找出螺旋槳偏重的量；
D.在原有螺旋槳圖紙上，對(duì)螺距和盤面比進(jìn)行微量調(diào)整，將螺旋槳的推進(jìn)效率控制在突變點(diǎn)之前，使得修改后螺旋槳輕轉(zhuǎn)余量增加，推進(jìn)效率不變，軸功率落在扭矩控制線以內(nèi)；
E.根據(jù)修改后的螺旋槳圖紙，制作樣板卡模；
F.將螺旋槳固定在專用的工裝上；
G.根據(jù)修改后的螺旋槳圖紙和樣板卡模對(duì)不同受損情況的螺旋槳的修改應(yīng)用不同的方法進(jìn)行修改螺旋槳的盤面比和螺距；
不同方法的修改包括：切割葉稍，減少螺旋槳直徑，降低盤面比，從而達(dá)到降低螺旋槳負(fù)荷的目的；打磨隨邊和槳葉厚度，調(diào)整螺距，減輕螺旋槳的負(fù)荷，降低扭矩；根據(jù)實(shí)際情況采取不同的方法或者兩者結(jié)合使用。
槳葉隨邊如果碰到暗礁和水面，使得靠近葉稍的隨邊朝葉面卷曲，且每個(gè)葉片都在同一位置，有相同范圍和形狀的彎曲。一般如彎曲不嚴(yán)重，可采取局部加熱，用榔頭捶擊修復(fù)，但修復(fù)后必須退火，常用厚的石棉布覆蓋在被捶擊部位，以消除殘余應(yīng)力，如修復(fù)后在原來部位再發(fā)生類似現(xiàn)象，則應(yīng)切除彎曲部分，葉形輪廓重新修復(fù)。
在表觀檢查時(shí)，如發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷后，用焊補(bǔ)方法糾正，由于局部金相變化會(huì)引起裂紋，采用的焊條不當(dāng)或施焊后不退火也要產(chǎn)生裂紋；再如在冷態(tài)下用鎯頭捶擊槳葉，也易有裂紋產(chǎn)生。還有水動(dòng)力作用引起的裂紋，補(bǔ)裂紋時(shí)，要開坡口再焊補(bǔ)，并要采取有效的退火措施。如裂紋較短又來不及進(jìn)塢修理，也有鉆止裂孔救急。
在表面檢查時(shí)，常常發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)邊附近葉背有嚴(yán)重的空泡腐蝕，逐漸成布滿砂眼的泡沫狀表面凹凸不平，該處葉片輪廓邊緣也成為極為粗糙的鋸齒形。對(duì)于葉背和葉輪廓受損的修復(fù)，要結(jié)合修改圖紙，進(jìn)行直徑、隨邊切割，表面打磨后再進(jìn)行焊補(bǔ)，并要采取有效的退火措施。
如槳葉的固有頻率和隨邊后泄出的卡門渦列頻率相同產(chǎn)生共鳴，造成有害船員健康和工作的鳴音，在隨邊修抗嗚邊修改掉，因此在槳葉切割、打磨、修補(bǔ)好后，仍應(yīng)在隨邊相應(yīng)部位修復(fù)抗嗚邊。
由于槳葉表面因腐蝕嚴(yán)重，葉背有較大范圍的弧坑，輪廓邊缺損，螺距儀劃線規(guī)劃出半徑線后，弦長很難準(zhǔn)確測(cè)量，這時(shí)要找出輪廓形狀較完整的部位作測(cè)量起點(diǎn)，將現(xiàn)有實(shí)際弦長與圖紙對(duì)照，最后確定隨邊切割線，切割葉梢也應(yīng)保證切割后的半徑，再確定切割部分。特別要注意導(dǎo)邊、隨邊端圓半徑盡量符合圖紙要求。
H.測(cè)量螺距；
測(cè)量螺距前，先應(yīng)檢查槳葉葉背、葉面打磨情況，染色探傷合格，抗嗚邊修復(fù)，再進(jìn)行指定半徑的局部螺距測(cè)定。如用螺距規(guī)，可測(cè)出每個(gè)半徑導(dǎo)邊和隨邊端點(diǎn)的高度差△h，通過計(jì)算，求出每個(gè)半徑的局部螺距，再求出算術(shù)平均值，局部螺距Hr的求法如下：
式中：為每個(gè)半徑導(dǎo)邊和隨邊端點(diǎn)的高度差，由螺距儀劃線規(guī)測(cè)量。
AB為計(jì)算中直角三角形一直角邊。
弦長，在劃出半徑后直接測(cè)量得到。
由上式可知，△h和弦長測(cè)出后，就可計(jì)算各半徑螺距變化情況。
I.靜平衡試驗(yàn)；
修改完工、螺距測(cè)定后，應(yīng)進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。試驗(yàn)前，可根據(jù)ISO/R484有關(guān)不平衡重量計(jì)算公式，事先算出允許的不平衡重。所用公式如下：
P＝Cm/RN2
P為允許的不平衡重量(kg)
m為槳葉重量(kg)
R為槳葉半徑(m)
N為槳葉每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)rpm
C為按精度等級(jí)而定的因子
高精度 C＝25
中等精度 C＝40
靜平衡試驗(yàn)時(shí)，可檢查其實(shí)際重是否等于或小于允許的值。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。