GL+2002+I-I-6+螺旋桨.doc

第Ⅰ部第 1 篇 第 6 节 C 螺旋桨 第 2 章德国劳氏船级社 2002 第 6-1 页第 6 节 螺旋桨A. 总则1. 适用范围本节规范适用于螺旋桨及叶轮关于冰区级船舶的螺旋桨的尺寸和材料的要求，见第 13 节2. 送审文件2.1 发动机输出大于 300kW 的主推进系统的螺旋桨设计图、超过 500 kW 的侧推系统的螺旋桨设计图、船的叶轮及其在船上布置的设计图，应一式三份提交 GL 审查图纸需根据下述要求包括为审查必需的各种细节2.2 对可调螺距螺旋桨系统，总图和剖面图加上桨叶、桨毂和螺距控制机构的设计图应一式三份提交审查控制和液压图应附有功能参数说明对于新的设计或者是第一次安装入 GL级船上的可调螺距螺旋桨系统也应提供该可调螺距螺旋桨系统的说明B. 材料1. 螺旋桨和螺旋桨毂螺旋桨及叶轮应由最低抗拉强度为 440N/mm2的耐海水腐蚀的铸铜合金或铸钢合金制成，参见“材料规范” 对确定螺旋桨叶片厚度的下列设计规则而言，如所用的铸铜合金或铸钢合金在 3%氯化钠溶液中能够承受交变弯曲应力约为最低抗拉强度的 20%、循环次数达 108 的疲劳试验，而且如能证明在天然海水中，在交变弯曲应力作用下的疲劳强度为不小于在 3%氯化钠溶液中所测得数值的 65%，则可以认为这些合金已具有必要的耐海水腐蚀性能。

在交变弯曲应力下足够的疲劳强度必须经本社认可的方法予以证明2. 可调螺距螺旋桨和组装螺旋桨的部件螺距控制机构、桨叶以及桨毂紧固螺栓的主要部件的材料必须符合本社金属材料规范的有关规定除非具有防止与海水接触的措施，否则组装式螺旋桨或可调螺距螺旋桨的桨叶紧固螺栓均必须用耐海水腐蚀材料制成3. 新型材料如所用的螺旋桨材料的可用性尚未得到长期实用经验的证实，则必须向本社提交该材料适用性的特殊证明4. 材料试验螺旋桨、叶轮、桨毂和涉及传递扭矩的所有其它主要部件的材料均应按 GL 的材料规范进行试验这也适用于小于 300 kW 的主推进系统和小于 500 kW 的侧推系统中用于操纵叶片和螺旋桨的部件C. 螺旋桨的尺寸和设计1. 符号和术语A ─ 收缩紧固配合的有效面积，mm 2；B ─ 在半径分别为 0.25R，0.35R 和 0.6R处的柱形截面上的桨叶展开宽度，mm；CA ─ 收缩紧固联接系数：=1.0，适用于马达和涡轮机的齿轮传动，=1.2，第Ⅰ部第 1 篇 第 6 节 C 螺旋桨 第 2 章德国劳氏船级社 2002 第 6-2 页适用于直接驱动；CDYn ─ 按照公式（3）的动态系数；CG ─ 按照公式（2）的尺寸系数；CW ─ 螺旋桨材料的特性值，如表 6.1 所示（相当于螺旋桨材料的最低抗拉强度Rm，按照 B.1 款规定，这种材料已被证明在交变弯曲应力下具有足够的疲劳强度） ；表 6.1 螺旋桨材料的特性值 CW材 料 说 明 1 CWCu 1 铸锰黄铜 440Cu 2 铸锰镍黄铜 440Cu 3 铸镍铝青铜 590Cu 4 铸锰铝青铜 630Fe 1 非合金铸钢 380Fe 2 低合金铸钢 380Fe 3 马氏体的铸铬钢 13/1─6 600Fe 4 马氏体─奥氏体铸钢 17/4 600Fe 5 铁素体─奥氏体铸钢 24/8 600Fe 6 奥氏体铸钢 18/8─11 5001 对于合金的化学成份，见本社的“材料规范”。

C ─ 轴端圆锥度；= 体d ─ 桨叶或螺旋桨的各紧固螺栓的螺栓孔圆直径，[mm]；dk ─ 桨叶或螺旋桨的紧固螺栓的齿根圆直径，[mm]；D ─ 螺旋桨直径= 2 R，mm；dm ─ 锥体平均直径，mm；e ─ 桨叶后倾，按照图 6.1，mm = R tanε，ET ─ 按照公式（5）的推力激励因数；f,f1,f2,f3 ─ 在公式（2） ， （3） ， （4）和（10）[-]中的系数；FM ─ 螺栓载荷，N；H ─ 在半径为 0.25R、0.35R 和 0.6R 等处的螺旋桨桨叶压力面螺距，[mm]；Hm ─ 桨叶面的平均有效螺旋桨螺距，[mm]；对压力面螺距随半径而变化的螺旋桨 BRHR、B 和 H 为相应于不同半径处之螺距的值K ─ 按表 6.2 规定的各叶型的系数；表 6.2 不同叶型的 k 值k 值叶型0.25R 0.35R 0.6R正面为弓型，背面为圆弧型 73 62 44正面为弓型，背面为抛物线型 77 66 47华格宁根 B 系列螺旋桨叶型， 80 66 44LM ─ 在 0.9R 处桨叶宽度的导边部分的2/3，但是对于具有大侧斜桨叶的螺旋桨，至少为 0.9R 处桨叶总宽度的1/4，[mm] ；L ─ 安装螺旋桨于轴锥体上时的拉紧长度，[mm]；Lmech ─ t = 35 ℃时的拉紧长度， [mm]；Ltemp ─ t 1.5 ，否则 max= 1.0从按公式（5）的推力激励因数 ET 可以大致估算 σ max/σ m。

对于更精确的计算，按 2.5 进行4) 1EfT2ax式中：(5) DwnV03.432S9T f2 = 0.4～0.6，适用于单桨船，小值适用于螺旋桨叶梢间隙较大且没有舵踵的尾型，大值适用于螺旋桨叶梢间隙较小且有舵踵的尾型对中间值应相应地选用 0.2，适用于双桨船；f3 = 0.2，适用于符合 B.1 要求的螺旋桨材料第Ⅰ部第 1 篇 第 6 节 D 螺旋桨 第 2 章德国劳氏船级社 2002 第 6-4 页图 6.1 桨叶截面2.2 可调螺距螺旋桨的桨叶厚度应在半径为0.35R 和 0.6R 处以公式（1）确定对拖船、拖网渔船和具有类似作业情况的特种船的可调螺距螺旋桨，在公式（1）中应采用对应于最大系柱拉力的直径/螺距比 D/Hm对其他类型的船舶，公式（1）中应代入对应于敞水航行的直径/螺距比 D/Hm2.3 采用公式（1）算得的各截面的桨叶厚度是指螺旋桨精加工后的最小值2.4 从桨叶的正面和背面向桨毂过渡的圆角半径对于三叶桨和四叶桨，应约为桨直径的 3.5%对桨叶数目更多的螺旋桨，应在螺旋桨设计中争取得到最大的圆角半径，而且在任何情况下都不得小于 0.4·t0.25 。

2.5 对于特殊设计，例如侧斜角 ψ≥25°的螺旋桨、端板螺旋桨、叶端滑板螺旋桨、特殊叶型等，应向 GL 提交专门的机械强度计算书拌流测量和桨叶几何数据和详细说明应通过数据载体或电子邮件 prop@germanlloyd.org ，连同设计文件一起向 GL 提交，以使能对这些已进行的特殊设计的叶片应力进行评定特殊设计的入级补充资料能从 GL 得到或通过因特网查阅，网址：http：//www.germanlloyd.orgD. 可调螺距螺旋桨1. 液压控制设备如调距控制机构系液压控制，则应设两台相互独立的动力驱动泵组对功率不超过 200kW 的推进装置，可仅设一台动力驱动泵组，只要另装一台手动泵，以控制桨叶螺距，且该手动泵能使桨叶在足够短的时间内从正车位置移至倒车位置第Ⅰ部第 1 篇 第 6 节 E 螺旋桨 第 2 章德国劳氏船级社 2002 第 6-5 页对于液压管路和液压泵，参照第 11 节，A 至D2. 螺距控制机构对螺距控制机构，应证明当受到如公式（6）所述的冲击力矩 TM 时，其各部件仍具有相对于所用材料的屈服强度为 1.5 的安全系数6) 0.75L.1DWR52M.6Rp0.W0.6R 可用公式（7）计算：W0.6R =0.11（Bt 2） 0.6R (7)3. 桨叶紧固螺栓3.1 桨叶紧固螺栓应以这样的方式计算：能够承受由作用在 0.9R 叶片处的力一旦引起0.35R 处有塑性变形所产生的力。

螺栓材料应具有其屈服应力之 1.5 倍的安全裕度螺纹根部的直径应不小于：(8) RZdM6.2eHA35.0k其中 M0.35R=W0.35R·Rp0.23.2 桨叶紧固螺栓应以受控的方式紧固至使此螺栓的拉伸应力为其屈服强度的约60～70%桨叶紧固螺栓的细颈部分可设计成使最小直径等于螺纹内径的 0.9 倍3.3 桨叶紧固螺栓必须如此紧固以确保防止无意的松动4. 指示器可调螺距螺旋桨系统应设有机舱直接指示器，以表明桨叶实际调定位置此外，在驾驶室和在机舱内还应装有桨叶位置指示器， （另见第 4章第 5 节和第 3 章第 9 节 C） 5. 控制系统故障应装设能确保在改变桨叶螺距时不致引起推进装置超载或停转的适当装置在控制系统故障时，必须有措施以确保桨叶的位置：─ 不改变，或者─ 缓慢地转到终端位置，以使应急控制系统有足够的时间投入工作6. 应急控制可调螺距螺旋桨系统必须设有应急控制设施，使得在遥控系统一旦失效时，能继续对可调螺距螺旋桨进行操纵建议装设一个把桨叶锁定在“正车”位置上的装置E. 螺旋桨的安装1. 锥体安装1.1 如在轴与螺旋桨之间为有键的锥体连接，则应保证在螺旋桨安装到此锥体轴上后，平均扭矩大体上可通过摩擦结合力从轴传递到螺旋桨。

螺旋桨螺母应以适当的方式固定1.2 当锥体配合是用液压油方法进行而不用键时，螺旋桨在此锥体轴上的拉紧长度可由(9)式计算：L1 = Lmech+Ltemp (9)式中，L mech 按适用于收缩紧固连接的弹性理论的公式针对平均锥体直径处的比压 p（N/mm 2）确定，而 p 按公式（10） ，且针对 35℃的水温求得10) fATQcT222)(注：根号后面的 “＋ ”号适用于牵引式螺旋桨的收缩紧固连接；1 如合适，在计算 L 时也应为表面光顺留出余量第Ⅰ部第 1 篇 第 6 节 E 螺旋桨 第 2 章德国劳氏船级社 2002 第 6-6 页根号后面的 “－ ”号适用于推压式螺旋桨的收 缩紧固连接式中： 20Sf t3516CdLmtept ─ 螺旋桨安装时的温度，℃；Ltemp 仅适用于由青铜和奥氏体钢制造的螺旋桨1.3 基于螺旋桨毂孔的最大比压 p 和切向应力的米歇氏（Mises）当量应力不可超过螺旋桨材料的 0.2%屈服应力或屈服强度的 75%1.4 用液压油方法安装在螺旋桨轴上的螺旋桨的锥度应不大于 1:15 且不小于 1:25。

1.5 螺旋桨螺母必须带有防松保险牢固地紧固于螺旋桨轴上2. 法兰连接2.1 法兰连接的螺旋桨和可调螺距螺旋桨的桨毂应采用紧配销和螺栓予以连接（优先采用缩颈螺栓） 2.2 紧配销的直径应通过采用第 4 节 D.4.2中所列的公式（4）予以计算2.3 螺旋桨紧固螺栓应具有与 D.3 中所述相似的设计其螺纹根部直径应不小于：(12)RZdM4.eHA35.0kF. 叶轮1. 叶轮的尺度1.1 叶轮叶片的尺度应使在叶片上的平均材料应力不超过 40 N/mm2应向本社提交其计算证明1.2 叶轮的安装不得在轴系上产生超过 25 N/mm2 的弯曲应力和使尾轴管轴承表面压力超过 0.8N/mm2 2. 叶轮轴承2.1 轴承设计用作确定滚动轴承尺度之基础的轴承载荷应告知本社，对于这些载荷，应计及叶轮上的非定常流应使用两个自调心滚珠轴承作为叶轮轴承滚动轴承的设计应使其在最大承载运转状态下，轴承的理论寿命至少为 40,000h对轴承轴颈尺寸，应提交其运转状态下疲劳强度的计算书应通过适当的密封设施防止海水进入叶轮轴承应装设有效的防绳罩以保护此密封2.2 螺栓连接在导轮上以及将叶轮安装到船上所用的所有螺栓连接的紧固，应使产生的螺栓应力不超过螺栓材料屈服应力的 70%，且最小伸长应达到0.15 mm。

2.3 轴承润滑只可使用即使在低含水量情况下也能确保滚动轴承得到充分地润滑，且在两次正常的船舶进坞间隔期间不会降低其使用寿命的润滑剂对叶轮轴承润滑所用的润滑剂必须经本社认可3. 在船上的位置3.1 叶轮在轴系中的位置以及舵与叶轮之间的间隙大小必须使得当叶轮轴承失效时，船舶的推进和操纵性。