姜 彭，张 超，刘维娜，马 坤

(1.潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261000；2.大连理工大学 船舶工程学院，辽宁 大连 116024)

0 引言

越南渔船众多，但船东对建造渔船的适航性和经济性缺乏了解[1]，往往是根据自己的意愿和经验来建造。新船船体由木板经过切削、烤弯、铆接、敲钉等工艺拼装，主机和螺旋浆的选配依靠当地渔民经验。由于造船工艺落后，技术水平低，故所建造的渔船存在较大的安全性、可靠性和经济性的问题[2]。据相关部门统计，海上渔业生产已属高危行业[3]。为减少海上事故发生，降低燃料消耗和污染物排放，整个越南市场迫切需要匹配合理的机桨动力总成。本文通过对越南坚江调研得到的22 m拖网渔船进行NAPA建模、静水力计算、航速阻力计算、螺旋桨优化、主机匹配和自航预报研究，匹配出一套新的动力总成，打破了当地渔民靠经验匹配主机和螺旋桨的局面，对提高当地渔业安全和经济性具有重要意义。

1 越南22 m渔船基本情况

坚江省是越南南部重要的木质渔船制造基地，所建渔船长从十几米到二十几米不等。本文选取的是调研得到的22 m船型，其具体参数见表1。

2 NAPA航速与阻力预报

2.1 NAPA模型建立及静水力计算

本文根据越南22 m渔船型线图建立模型，所建模型如图1所示。

表1 22 m渔船参数表

图1 越南22 m渔船模型

根据所建模型进行静水力计算，所得计算结果见表2。

2.2 阻力计算

经调研，坚江渔船主要在马来西亚海域作业，自由航行航速为10 kn，拖网航行航速为2.5 kn。本文按照艏艉吃水均为2.17 m，箱型龙骨作为附体进行阻力计算。设定艏部风阻系数为0.75，测量水线以上受风面积为35 m3，风速为5.144 m/s，空气密度为1.27 kg/m3，附体阻力因子为1.5，量得附体湿表面积为15 m2。NAPA选用HL84方法进行计算，结果与NAVCAD选用的Holtrop方法和Starccm+计算流体力学计算结果进行对比，验证了NAPA计算阻力的准确度。所计算的船体有效功率见表3，船体有效功率曲线如图2所示。

表2 越南22 m渔船静水力数据

表3 船体有效功率数据

2.3 桨的匹配

由于越南渔船普遍不用导管桨，故本文桨型选择B型桨。根据调研结果显示：坚江渔船自由航行只占行程很小的比例，绝大多数时间为拖网工况，待鱼舱装满就将鱼货驳到收鱼船，然后继续拖网。故本文以拖网工况来优化螺旋桨，输入螺旋桨直径为1.7 m，桨叶数为4，拖网航速为2.5 kn。

具体优化结果见表4。

图2 船体有效功率数据图

表4 螺旋桨优化结果

2.4 主机选型

若选用此优化桨，根据计算结果，该船以2.5 kn航速自由航行时需要主机功率为3.164 kW，螺旋桨转速为78.44 r/min，桨敞水效率为0.544，船身效率为1.057，相对旋转效率为1.018，总效率为0.573，推力减额分数为0.22，伴流分数为0.262。若该船以10 kn设计航速航行时需要螺旋桨转速为344.88 r/min，主机功率为275.66 kW，桨敞水效率为0.525，船身效率为1.05，相对旋转效率为1.007，总效率为0.544，推力减额分数为0.22，伴流分数为0.257。以2.5 kn航速拖网航行时产生36 kN拖力，主机功率为259.47 kW，螺旋桨转速为297.97 r/min。

考虑到10%的海况余量，即最大持续功率工况点的功率为303.22 kW。根据调研情况，当地选用的高速机转速约为1 500 r/min，故设定齿轮箱减速比为4.3。22 m渔船主机选型以常用功率工况点(275.66 kW、1 483 r/min)和最大持续功率工况点(303.22 kW、1 529 r/min)要落在选型区域作为评判标准[4-5]。据此，对潍柴船用发动机各系列产品进行筛查，只有A4和A6这两机型符合要求。因此，本文选择A6柴油机作为主机，其额定功率367 kW，额定转速1 800 r/min。

2.5 自航预报

根据所选的A6型号柴油机和所优化的B型桨，考虑10%的海况余量，可以预测22 m渔船在主机常用功率下能达到10.306 kn航速，此时螺旋桨转速为362.4 r/min。具体自航预报见图3。

图3 自航预报图

2.6 油耗分析

油耗是渔民关注的焦点。本套动力总成耗油量预测如下：在设计航速10 kn航行时，主机转速为1 483 r/min，螺旋桨转速为344.88 r/min，减速比为4.3，查燃油消耗率曲线得到此时燃油消耗率为198.6 g/kWh。因每吨燃油大约1 190 L，故此航速每小时消耗燃油为65.07 L。同理在拖网时，主机功率为259.47 kW，主机转速为1 281.27 r/min，燃油消耗率为206.13 g/kWh，故每小时燃油消耗为63.57 L。具体潍柴A6型号主机燃油消耗率曲线如图4所示。

3 结果

通过NAPA对越南22 m渔船航速阻力计算和主机桨的匹配，最终计算出船身有效功率，匹配了潍柴A6型号主机，选择了减速比为4.3的齿轮箱并优化选择了直径为1.7 m、螺距比为0.621、桨叶数为4、盘面比为0.571的B型桨，整套动力总成方案可以打包出售，打破了越南市场机桨匹配完全凭主观经验的局面，对实现“安全、环保、节能、经济”的渔业健康发展具有重要的现实意义。

图4 A6主机燃油消耗率曲线

4 结语

通过开展此次越南坚江渔船市场调研，初步掌握了越南渔船建造、匹配和运营的基本情况。鉴于此次调研没有完全得到相关有效信息，如22 m渔船所配主机机型、功率转速、油耗情况和其所配螺旋桨的基本参数，故暂时还不能和该船实际运营油耗作对比。

此外，本次调研也没有得到该船实际出港载况、拖网载况等相关信息，故本文依据该船正浮并达到设计吃水2.17 m进行有效功率计算和拖网工况下螺旋桨优化选配，而实际情况是在拖网工况下，船舶吃水要比2.17 m小，故按照实际载况进行计算所得的油耗要比本文按设计吃水计算所得油耗值要低。因此，待得到其自由航行和拖网的浮态信息，该船机桨匹配可以进一步优化。