CPP用了才一年，船东就来了claim。。

Hi_Shipman · 发表于 2023-2-24 20:06

最近公司来了一个case,之前交付的某可调螺旋桨振动噪声严重，严重到人站在船舶尾部，就能听到巨大的嗡嗡声，并且伴有很强的振动。公司收到claim后组织服务工程师下水检查，发现桨叶叶梢表面受损严重，初步判定是气蚀造成的。然后工程师布置了水下摄像机，拍摄了螺旋桨运行时的桨叶表面状态，发现螺旋桨运行时，在桨叶叶梢和桨面处确实产生聚集了大量气泡，至此，基本笃定螺旋桨受损由气蚀引起。（以下图片来自网络。为保护客户信息，不方便展示实际照片）

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根据船东的claim,需要对CPP噪声及振动异常的原因进行分析，并且需要提供解决方案和赔偿。这是一个非常有意思的话题。

简单交代一下背景，本船是一艘万吨左右的小船，图纸是设计院根据某七八千吨的小船修改的，最终提交设计生产的图纸船舶艉部较宽。在项目执行阶段，船模水池试验时，试验报告中已经明显提出螺旋桨侧观测到气泡异常，主要由船舶艉部型线引起。船东，船厂，设计院，CPP四方还对此进行了讨论，最终，不知道设计院和船厂通过什么手段说服了船东，船东认可了船体总体设计。

所以回到船东的Claim,公司给出了有理有据的材料，说服船东，CPP气蚀原因不在于CPP的设计。于是船东投诉主体目前变成了设计院和船厂。基于船东的要求，我们也给出了相关方案：

1. 打磨桨叶，订购备用桨叶，视情更换。
2.重新设计桨叶，允许范围内增加桨叶面积，CFD模拟或水池试验重新评估其影响。

目前，船东船厂设计院还在讨论中，还没形成一个最终的解决方案。

螺旋桨气蚀引申

一、气蚀成因

当螺旋桨叶片上形成小气泡时，就会发生气蚀。而气泡的形成是因为水的沸腾。我们知道，水的沸腾温度会随着压力的变化而变化。将一壶水带到山顶，沸腾的温度比海平面低，就是因为山顶大气压低。根据螺旋桨的推进原理，螺旋桨通过桨叶转动，降低水压从而产生升力。但是如果压力降低太多，水就会在海洋温度下沸腾，从而在螺旋桨叶片表面形成了数以千计的微小气泡。但这些气泡不会持续太久，当它们破碎时，就会产生一定的冲击力。虽然单个气泡的爆炸冲击力不大，但是当每分钟发生上万次的爆炸时，也会产生很大的损害。

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一般螺旋桨在遭受气蚀冲击后，受影响的部位会先产生小凹坑。这些小凹坑在以后会慢慢发展成海绵状、沟槽状、蜂窝状、鱼鳞状等痕迹，最终螺旋桨表面会形成大片的凹坑，从而导致损坏失效。

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二、气蚀类型

由于桨叶的形状设计以及流水的冲击速度与方向，螺旋桨不同部位会产生不同的压力场，所以不同的产品，螺旋桨产生气蚀的部位也会有很大的不同。一般分为如下几类：

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（1）叶面气蚀

（2）叶梢气蚀

（3）叶根气蚀

（4）云部气蚀（cloud cavitation）

（5）螺旋桨船体连接处气蚀

（6）梢涡气蚀

（7）桨毂气蚀

区域 1 基本是由于叶片设计与船舶艉部型线不良导致，具体表现为螺旋桨叶片中间的一些小区域损坏。船体型线造成进入螺旋桨的水流不均匀，沿着螺旋桨的一些径向部分比其他部分有更快的流入。由于这种不均匀的流动，螺旋桨的一部分可能会产生比预期更大的吸力，从而产生过多的压力损失，导致气蚀。

区域 2 叶梢气蚀现象相当普遍，即使在良好的叶片设计中也是如此。叶梢气蚀发生在螺旋桨叶片的整个外表面。正常设计中，5%-10%的叶梢气蚀是可以接受的。叶梢气蚀表明螺旋桨产生的压降过大。有两种可能的解决方案：增加螺旋桨直径，或增加叶片面积。

区域 3 是螺旋桨设计不良的另一个信号。叶根气蚀是由于螺旋桨叶片根部附近的压降过大引起的。最简单的解决方案是改变叶片截面形状，在叶片根部产生较小的压降并将该需求转移到叶片半径的中间。

区域 4 与区域 2 类似。这种云部气蚀是叶梢气蚀的变体。它发生在螺旋桨后缘附近。可以采用区域2类似的解决方案。

区域 5 的发生是由于螺旋桨的气泡在爆炸前漂移到船体上产生。螺旋桨船体连接处气蚀有两种解决方案。一是消除螺旋桨上的气泡产生，二是增加螺旋桨和船体之间的间隙。根据经验，螺旋桨与船体间隙应为螺旋桨直径的 10%。较大的间隙允许气泡在接触船体之前有足够的时间破裂。

区域6 和 7不是主要的结构性问题。梢涡气蚀和桨毂气蚀发生在螺旋桨的边缘，所以气泡不会在螺旋桨表面破裂。但它们会产生大量噪声。

三、避免手段

对于高速船舶，气蚀基本是不可避免的。这些特殊情况可以使用超空化（super-cavitation）螺旋桨。

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超空化螺旋桨不防止气蚀，相反，它可以以预测的模式发生气蚀。气蚀只有在气泡破裂时才是危险的，超空化螺旋桨设计基于此，确保气泡在离开螺旋桨叶片之前不会破裂，这极大地改变了螺旋桨的性能。从横截面上看，这些螺旋桨呈独特的楔形。该横截面形状意味着随着气泡穿过叶片面，压力会继续下降。如果压力持续下降，气泡在离开螺旋桨叶片之前就不会破裂，从而螺旋桨不会受到气蚀损坏。

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虽然超空化螺旋桨会降低气蚀损害，但是这是以牺牲螺旋桨效率为代价，并且由于其高额的成本，在普通的商船中几乎没有应用。这是我们很少见到这种螺旋桨的根本原因。