制流板舵的水动力性能分析与实船应用

欧礼坚+马梓聪

摘要：研究开发性能优良的舵型，改善舵的水动力性能，对提高船舶操纵性十分重要。对某28000DWT MPC轮设计了制流板舵，并采用CFD软件FLUENT分别计算了舵球舵、制流板舵的水动力性能系数，制流板舵的升力系数比舵球舵高约7.1%。根据实船操纵性试验数据对比，在舵叶面积不变的情况下，采用制流板舵比普通舵球舵稳定回转直径减少大约4.3%。制流板舵可有效地减少横向绕流，提高升力和舵效，改善船舶的操纵性能。制流板舵结构简单且基本不增加舵机功率，因此非常适用于船舶的技术改造。

关键词：制流板舵；水动力性能；计算流体力学

中图分类号：U667.9 文献标识码：A

Analysis on Hydrodynamic Performances of Swash Plate Rudder and Application in Ship

OU Lijian1 ， MA Zicong2

（1.South China University of Technology， Guangzhou 510640；

2.Dalian University of Technology， Dalian 116024）

Abstract： The maneuverability of a modern ship is guaranteed by rudders. A good performance rudder is very important for maneuverability of a ship. In this paper， a swash plate rudder is designed for a 28000DWT MPC， and the hydrodynamic performances of rudder-bubble rudder and swash plate rudder are researched based on CFD software FLUENT. The result shows that lift coefficient of swash plate rudder is about 7.1% higher than that of rudder-bubble rudder. The maneuverability trail shows that the stable turning diameter decreases about 4.3% when swash plate rudder is used. Swash plate can effectively decrease the cross flow and improve the lift， rudder effects and the maneuverability. Because swash plate rudder has a simple structure and almost no need to increase the power of actuator with the same rudder area， swash plate rudder can be widely used for ship technical transformation.

Key words： Swash plate rudder； Hydrodynamic performance； CFD

1 引言

研究開发性能优良的舵型，改善舵的水动力性能，对提高船舶操纵性十分重要。为了提高舵的性能，国内外专家设计了一系列组合舵，如：舵球舵；制流板舵；鱼尾舵；襟翼舵等。

船舶的舵叶通常为展弦比小于2的对称剖面短翼，舵叶上、下两端存在强烈的横向绕流，使升力下降。制流板舵是在普通流线型舵叶上、下端面加装制流板，可有效地减少横向绕流，提高升力和舵效，改善船舶的操纵性能。制流板舵结构简单且基本不增加舵机功率，因此非常适用于船舶的技术改造。

某28000DWT MPC轮：总长166.50m、垂线间长158.32m、型宽27.40m、型深14.20m、设计吃水8.50m；单机、单桨、单舵；舵球舵面积为28.7m2。其尾部侧视图如图1所示。该轮于2011年交付营运，船公司认为该轮操纵性能较差，2015年提出改造舵叶，以提高舵效。

该轮原采用舵球舵，经过与船公司充分讨论后，建议采用制流板舵，并设计了制流板如图1所示。为了更好地预报制流板舵提高舵效的效果，采用CFD方法对比分析舵球舵和制流板舵的水动力性能。

4 实船应用效果及结论

2016年夏天，某28000DWT MPC轮进坞特检期间，将原舵球舵上、下端面安装上、下制流板，改造为制流板舵，如图8所示。

根据实船操纵性试验数据对比（见表2）可以看出：在舵叶面积不变的情况下，采用制流板舵比普通舵球舵稳定回转直径减少约4.3%，故采用制流板舵可改善船舶的操纵性。

由上可知，制流板舵可有效地减少横向绕流，提高升力和舵效，改善船舶的操纵性能。制流板舵结构简单且基本不增加舵机功率，因此非常适合应用于船舶的技术改造。

参考文献：

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