中国造船工业现状

灵便型船舶 船长宽比 船宽吃水比 方型系数
巴拿马型船舶 船长宽比 船宽吃水比 方型系数
肥大型船舶
平行舯体长艏艉部去流段短
操纵性较差，尤其是航行稳定性
主尺度变动不大，主机缸数减少载重量 和航速不断提高
沪东型散货船的载重量
2000Äê
76000
90Äê ´ú
74500
80Äê ´ú
0
70000
15
14.8
14.6 14.5 kn
14.4
14.2
14
80êÄ ´ú
90Äê ´ú
21ÊÀ ¼Í
沪东型系列船舶的船价
3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0
3000Íò ÃÀ Ôª
80Äê ´ú
2750Íò ÃÀ Ôª
2000Íò ÃÀ Ôª
90Äê ´ú
21ÊÀ ¼Í
Cp
Cp
Cp
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2
0 0.2 0.4 0.6
-0.3 -0.2 -0.1
0 0.1 0.2 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05
0 0.05 0.10
叶切面 HD
r/R=0.3HD
20
40 s/c 60
80
叶切面 HD
r/R=0.7
20
40 s/c 60
有效马力
7000
6000
5000
方案的阻力
4000
较方案
小约
3000
2000 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 V kn
0.7 0.6
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
0°
1.15R 1.0R 0.9R
0.7R 0.7
0.4R
n
4 E P

S
(Q
)

nQ
(1 R (P ,Q
V0
(Q ) 1
)
(
) n nQ R ( P , Q
Sn
Sw
) dS )
1） 当 外 控 制 面 距 升 力 体 极 远 时 ， 其 上 的 扰 动 速 度 趋 于 零 ， 即 ▽
Q(x0 ,y0 ,z0 )
1.2
1.3
1.4
J
KtP=0.5
00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1
螺旋桨图谱
型螺旋桨的轮廓及叶切面
r/R=1.0 r/R=0.95 r/R=0.9
r/R=0.8
r/R=0.7
r/R=0.6
r/R=0.5
r/R=0.4
20
40 s/c 60
80
100
叶切面 MAU
r/R=0.7
20
40 s/c 60
80
100
叶切面 MAU
r/R=0.9
20
40 s/c 60
80
100
型螺旋桨的面元分布和尾 涡
Yp
螺旋桨的叶切面形状
HD
MAU
110.
60.
10.
-40. 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
y/x
Ys
前缘高度 后缘翘度 压力沿叶背分布
0.8
0.5
0.4
0.3 0.2
0.1
180°
球艉研究结果
50°
满足单桨 船衡准标准
0.1
90°
伴流均匀 伴流梯度减小
艉型设计合理
沪东（）型螺旋桨研究
敞水性能
空泡与 脉动压力
船机桨匹配
螺旋桨
理论预报 水动力性能
沪东（）型螺旋桨特征
中等侧斜
非线性变螺距
盘面比小
新型剖面
螺旋桨
效率高
敞水性能
敞水试验结果
万吨级 灵便型
型螺旋桨设计
万吨级 灵便型
型螺旋桨设计
万吨级 灵便型
型螺旋桨设计
Kt 10Kq η o
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
72000PRODUCT OIL TANKER
面元法 试验值
ηo
Kt
10Kq
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
J
吨成品油轮
0.4 KtP=0.8
KtP=0.5 oP=0.4
KqP=0.5
KtP=K0q.P7=0.7
KtP=0.4
0.3
KtP=0.6
oP=0.7
oP=0.6
KtP=1.0 KtP=0.9
oP=0.9 oP=0.8
oP=0.9 oP=0.8
oP=0.7 oP=0.6
η η η
η η
0.1 0.20.1 0.3 0.4
Ae/Ao=0.40
oP=1.2 oP=1.1
η η η
Kt, 10Kq, η o Kt, 10Kq, η o
η η
η η
KqP=0.9
0.6
0.8
KqP=1.0
oP=0.8
oP=1.0
KqP=0.8
0.7
oP=1.0
0.5
KqP=0.7
0.4
KqP=0.6
KqP=0.5 0.3
KqP=0.4
0.2
螺旋桨的叶切面尺寸
螺旋桨设计图谱
螺旋桨图谱
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
00
Ae/Ao=0.55
η η
η η
η η
η η
0.9
KqP=1.1
KqP=1.050.8
0.7
KqP=1.2
0.9
KqP=1.1
Ae/Ao=0.45
oP=0.9
oP=1.1 oP=1.05
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
沪东型油轮的载重量
2001Äê
72000
90Äê ´ú
68000
80Äê ´ú
63000
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
沪东型油轮的航速
15.4
15.25
15.2
15.0 kn kn
桨
理论N计P7算1 与HD试验
计算值 试验值
ηo
相对误差
Kt 10Kq η o
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
η
预报结果与试验结果 吻合良好
0.1 0.2
10Kq Kt 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
面元法预报压力分布
型螺旋桨叶切面的
压力分布比常规桨 均匀
0.1 0.2
10Kq Kt
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
J
面元法理论
内 容 提 要
.基于扰动速度势的基本公式 .双曲面形状的面元法
.满足更趋合理的压力库塔条件
z
.坐标系

r
x

o
y x
.影响函数的数值计算公式 .物面速度的确定 .数值计算结果讨论
面元法预报敞水性能
r/R=0.3 r/R=0.25 r/R=0.2
侧视图 SIDE VIEW
正视图 PROJECTED
伸张轮廓图 EXPANDED OUTLINE
型螺旋桨设计
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
51000BULKCARRIER
面元法 试验值
ηo
Kt
10Kq
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
48Íò ¶Ö
3.06ÒÚ ÃÀ Ôª 3.976ÒÚ ÃÀ Ôª
11Íò ¶Ö
9ËÒ
0.392 2ËÒ
É¢ »õ ´¬
ÓÍ ÂÖ
8ËÒ
¼¯ ×°Ïä ´¬
计划承接的船舶（年）
87.2Íò ¶Ö
ห้องสมุดไป่ตู้
3.6ÒÚ ÃÀ Ôª
30Íò ¶Ö
5.1ÒÚ ÃÀ Ôª
10ËÒ ÓÍ ÂÖ
3ËÒ LNG´¬
中国沪东型船舶的特征
灵便型散货船 巴拿马散货船
船舶数量 艘 螺旋桨重量 公斤
进口桨单价 美元
**
*
国产桨单价 美元
国产桨数量 只
成本降低 万美元
巴拿马油轮
年沪东（）螺旋桨用于第三艘吨运木散货 船
原桨由日本进口 六次试航效果不理想 发现螺旋桨太重 割桨 次 方法 随边切割量为
约弦长的
修改螺旋桨，进行敞 水和自航试验，效果 良好
沪东中华造船厂概况及其在 螺旋桨方面的研究
万吨船台、浮船坞各一座，万吨级船 台一座，万吨级以下船台座吨级以上 高吊座。
吨龙门吊二座； 船坞长宽深。
设计能力
营销策略
品牌
质量
速度
企业品牌
中国沪东型
中国沪东型散货船系列
17Íò ¶Ö ¼¶
3Íò ¶Ö ¼¶
5Íò ¶Ö ¼¶
7.5Íò ¶Ö ¼¶
13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 吃Vs 水kn：
()
()
功率系数：δ
理论预报水动力性能
升力面理论
面元法
升力面理论预报结果
敞水性能
理论计N算P71与H试D 验
计算值 试验值
Kt 10Kq η o
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
ηo
相对误差
η< 预报结果不理想
船机桨匹配航速预报
Pd kw 10000
MAU HD
9000
(10200x0.9x0.9822)/1.1=8197kw
满载
8000
超载
7000
Vs=14.65 kn Vs=14.82 kn Vs=14.97 kn Vs=15.06 kn
吃水：
6000
()
5000
()
功率系数：δ
4000
φ → 0, 当 S→
2）在 物 面 上 满 足 法 向 速 度 是 零 的 运 动 边 界 条 件
中国沪东型油轮系列
4Íò ¶Ö ¼¶
7Íò ¶Ö ¼¶
11Íò ¶Ö ¼¶
16Íò ¶Ö ¼¶
中国沪东型集装箱船系列
7000Ïä ¼¶
2000Ïä ¼¶
3000Ïä ¼¶
4000Ïä ¼¶
5000Ïä ¼¶
船(球罐型)开发和研制
船(薄膜型)开发和研制
液货舱
手持订单（年月）
64.8Íò ¶Ö
80
叶切面 HD
r/R=0.9
20
40 s/c 60
80
Cp
Cp
Cp
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2
0 0.2 0.4 0.66 100
-0.3 -0.2 -0.1
0 0.1 0.2 100 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05
0 0.05 0.10 100
叶切面 MAU
r/R=0.3
提高中国沪东型船舶市场竞争力的主要途径
改善船舶的总体性能
降低船舶的建造成本
航速 油耗 载重量 低设计成本 低采购成本 低制造成本 低营运及维修成本
总体性能的对策
总体性能优化
船型主尺度优化 综合节能研究
优化船体结构 控制空船重量
球艏
球艉 节能装置（舵球等） 高效螺旋桨
螺旋桨成本分析
船型 建造年代
KqP=0.9
oP=0.7
KtP=1.1
KtP=1.05 0.6
KqP=1.0
η
KqP=0.8
KtP=1.2oP=0.6
η η
KtP=0.9 KtP=0.8 KqP=0.7 KtP=0.7
KqP=K0t.P6=0.6
0.5
KtP=K1q.P1=0.9
oP=K0t.P5=1.0
KtP=0.9 KqP=0.8
0.5 0.6 0.2
Kt0P.=7KK0qq.PP5==00..065.58
KqP=0.5
oP=0.5
0.9
1.0KtP=0.18.1
KtP=0.7
1.2
1.3 1.4
oP=0.55
J
00
KtP=0.6
0.1
0.2
0.3 0.4 0.1
0.5
0.6
0.7 Kt0P=.08.55 0.9
1o.P0=0.5 1.1
较低 有 较均匀
较高 无 较不均匀
型螺旋桨
效率高 重量轻 桨叶剖面压力分布均匀 振动、噪音小 空泡性能良好
吨油轮航行实验结果
航速 实船航速： 预报航速： 转速 实际转速： 额定转速：
型桨与船机匹配
RPM
110
100.5 rpm
100
90
80
BPW(KW)
0.1 0.2
型螺旋桨设计 沪东型巴拿马型油船系列研究
依托工程吨原油船
吨 原油轮 (槽形舱壁)
吨 原油轮 (平面舱壁)
吨 成品油轮 (一舱一泵）
吨 成品油轮 (槽形舱壁)
艘
型螺旋桨设计
正在设计螺旋桨
万吨成品油轮
结论
型螺旋桨效率高、重量轻、振动噪音降低、空泡性能良好 面元法预报螺旋桨水动力性能以及螺旋桨设计图谱已用于
NP71 P70
ηo
Kt 10Kq η o
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
低 低 η高
0.1 0.2
10Kq
Kt
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
J
空泡观察与脉动压力测试
型螺旋桨
不均匀流场 满载、压
载 无面空泡 脉动压力满足
船级社衡准条 件
10000
9000
9180/1.1=8345 kw
8000
7000
15.09 kn
6000
5000
4000
12
13
14
15
16
V
收
吨油轮优化结果
到
功
率
低
航速提高 节
型螺旋桨系列研究
以实桨为母型桨 保持几何桨叶的形状不变
变化螺距比
内
面元法
容
计算不同盘面比的螺旋桨
提
敞水特性曲线
要
螺旋桨的桨叶轮廓尺寸
实船设计 成本降低 螺旋桨的国产化 沪东系列船舶的总体性能改善 市场竞争力提高
研究
扩大图谱的适用范围 大型肥大型船舶的适用性 非定场性能研究
面元法理论
基 本 公 式
根 据 G r e e n 定 理 ， 任 意 一 场 点 P (x ,y ,z )的 扰 动 势 可 由 以 下 积 分 表 示
共装船只
年沪东（）螺旋桨用于第一艘巴拿马型散 货船
三次试航 螺旋桨重 切割方法 随边切割
量为约弦长的
修改螺旋桨，进行敞 水和自航试验
共装船只
年沪东（）螺旋桨用于第一艘巴拿马型油 船
一次试航成功
共装船只
71000吨油轮性能研究
球艏研究结果
Pe kw 8000
方案I 方案II