罗罗完美的螺旋桨设计为豪华邮轮提供新体验
2016-06-03 15:32 | 国际船舶网 船舶设计
图:五叶、大侧斜、定距、桨叶螺栓式桨叶安装双桨能够有效降低船舶运行过程中的噪音和振动。
豪华邮轮恐怕是当前船舶行业中螺旋桨设计要求最为严格的。罗尔斯·罗伊斯拥有丰富的流体动力学设计经验,能为客户提供性能最佳的设计方案,确保邮轮乘客的极致体验。
由于豪华邮轮往往搭载人数众多的乘客,且乘客对于乘坐体验和舒适性有较高要求,因此邮轮设计者在设计时往往会着重降低整船的噪音和振动水平。这些要求最终传递到螺旋桨设计上面。
由Meyer TurkuOy船厂建造,汉堡TUI邮轮运营商运营的MeinSchiff 3号和4号邮轮,采用复杂创新的设计方案,其运营定位于德语区高端旅游休闲度假市场。该型船重达99500总吨,船长294米,船宽36米,有1253个客舱,可容纳2500多名乘客。
Mein Schiff 3号邮轮是全球首艘搭载音乐厅的豪华邮轮。”Klanghaus”音乐厅位于船舶中部,面积达270平方米,有300个座椅,并安装有最为先进的声学和声音控制系统。船体艉部则设有一座167平米的钻石外形全玻璃幕墙,称作”Große Freiheit”休闲区,整个区域涵盖两层甲板,包括11家餐厅和12家酒吧。其他一些供乘客进行休闲娱乐的设施还包括25米的户外泳池、带LED屏幕的户外舞台,场地可安排体育活动和露天电影放映活动。
整个TUI邮轮项目由五家国际设计公司联合进行设计,参考了TUI邮轮公司的创新理念,并吸取了 德国乘客的品味和建议,最后设计出了这一卓然超群的邮轮方案。
罗尔斯·罗伊斯瑞典流体动力学研究中心高级流体动力学家PerArén表示:“虽然我们没有具体参与船舶的设计,但我们的工作对乘客的舒适性体验起着至关重要的作用。此类船舶选用了五叶大侧斜螺旋桨,以满足整船在噪音、振动和推进效率方面的苛刻要求。由于船上设有音乐厅,在艉部螺旋桨正上方还设有全玻璃幕墙休闲场所,因此我们的工作需要在聚光灯下与Meyer Turku Oy船厂密切合作。我们必须更进一步让螺旋桨与船舶及运营完美匹配才能实现我们的承诺。”
要深入理解流体动力学对螺旋桨设计的影响,就需要多年的经验积累和历史数据比对。罗尔斯·罗伊斯流体动力学研究中心对推进器的设计研究已有70多年历史,共有1500多只螺旋桨在这里进行了模型试验,目前每年大约有40只螺旋桨在这里进行模型试验。
为了获得理想的舒适性体验,技术人员需要仔细考虑可能对此造成影响的方方面面,诸如船体外形、螺旋桨水流、V型架、螺旋桨空泡、螺旋桨动态激振力等。
Arén补充说:“以前螺旋桨设计,我们首先根据螺旋桨设计方案制作了一个模型,用于在流体动力学研究中心进行敞水推进效率试验,以验证超低噪音螺旋桨的推进效率,并相应进行了计算流体力学(CFD)方面的计算,从而进一步验证螺旋桨的推进效率。”
Arén还说:“我们最近开发了一款专业软件能够设计许多螺旋桨方案,并自动对其进行CFD计算。当需要配合客户对多项螺旋桨设计方案进行优化时,该软件能够迅速确认最佳的螺旋桨设计方案。”
该系列船最终采用了定距桨的设计。每只螺旋桨在全速运转时可提供14MW的功率,航速超过21节。与传统的四叶螺旋桨相比,其振动和脉动压力都小。
图:梢涡空泡进行模型测试
图:试航过程中仅发现了极细微的梢涡空泡现象
Kamewa螺栓安装桨采用分离式桨叶设计,便于在叶片损坏而无法进入干船坞修理时进行精确加工和更换。仅需桨叶作为备件,而不需要完整的螺旋桨作为备件。
试航时,在螺旋桨上方的船板上测量脉动压力来验证螺旋桨的噪音和振动水平。此外,我们在螺旋桨上方的船体上安装了观察窗口,对螺旋桨的实际空泡情况进行了详细观测,发现其梢涡空泡非常微弱,进一步确认了模型测试的结论。
Mein Schiff 3号船试航成功后,Meyer Turku船厂的噪音和振动高级项目工程师BerndtLönnberg说:“试航时,舱室窗户是遮起来的,当船只达到20节时,测试团队还以为船舶仍处于静止状态。”
罗尔斯·罗伊斯还将继续为该系列的Mein Schiff 5号和6号船提供螺旋桨。这两艘船目前也正在芬兰的Meyer Turku船厂进行建造。预计2015年年底,MeinSchiff 5号将下水,将在2016年夏季建成交付给TUI AG与皇家加勒比合资成立的TUI邮轮公司运营。
据悉,该系列船在建造过程中使用了众多先进环保技术,其能耗将比其他同尺寸邮轮低30%左右。