中国船级社CCS：半浸式螺旋桨推进装置技术指南2024

中国船级社 指导性文件 GD015-2024 半浸式螺旋桨推进装置技术指南 2024 2024年10月1日生效 北京 目录 1一般规定1 1.1一般要求1 1.2定义1 1.3图纸资料3 2设计3 2.1螺旋桨3 2.2轴的直径4 2.3联轴器及法兰5 2.4花键5 2.5球体与球座5 2.6支架与舵板5 2.7方向控制装置5 2.8监测和报警6 2.9振动校核6 2.10其他要求7 3产品检验7 3.1一般要求7 3.2材料与焊接7 3.3检验试验要求7 4建造检验项目10 4.1布置安装检查10 4.2系泊试验10 4.3航行试验11 5建造后检验项目11 5.1年度检验项目11 5.2中间检验项目11 5.3船底外部检查11 5.4特别检验项目11 5.5螺旋桨轴及推进装置检验12 -1- 1.1一般要求 1一般规定 1.1.1本指南适用于安装在内河及海上高速船舶上的半浸式螺旋桨推进装置的审图和检验。如半浸式螺旋桨装置采用不完全等同于本指南1.2.1所定义的机械连接结构，可参照本指南要求进行。非高速船使用半浸式螺旋桨推进装置亦可参照本指南要求进行。 1.1.2半浸式螺旋桨推进装置除应满足本指南要求外，还应根据其所在船舶的特性和航行区域符合CCS相应规范的适用规定。 1.1.3半浸式螺旋桨推进装置应具有足够的强度、能力和必需的支持系统，以便为船舶在所有操作工况下提供有效的推力和转向控制。 1.1.4半浸式螺旋桨推进装置的设计和布置应符合其预定的使用环境条件要求。 1.1.5半浸式螺旋桨推进装置零件的制造材料应符合CCS《材料与焊接规范》的有关规定。 1.1.6经CCS特别考虑，可接受不同于本指南要求的等效设计。 1.1.7装配有半浸式螺旋桨推进装置且符合本指南要求的船舶，可授予半浸式螺旋桨推进装置附加标志Semi-submergedPropeller。 1.2定义 1.2.1半浸式螺旋桨推进装置 半浸式螺旋桨是一种正常工作时部分桨叶露出水面的特种螺旋桨，亦称作为表面桨，可广泛应用于内河及海上高速船舶。半浸式螺旋桨推进装置由半浸式螺旋桨及其辅助构件和方向控制装置两大部分组成。该装置在原动机驱动下，通过改变螺旋桨转速调整推力大小，通过操纵操舵机构（转舵油缸和纵倾油缸）实现船舶转向和船桨运动匹配。 按照半浸式螺旋桨浸深是否可调分为纵倾固定式和纵倾可调式，其中纵倾可调式按照油缸布置位置分为油缸内置式和油缸外置式。半浸式螺旋桨推进装置使用时可采用单联、双联或多联方案。图1.2.1为双联油缸外置式构造示意图。 11 6 5 2 1 4 3 1转舵油缸2纵倾油缸3输入轴4法兰联轴器5球座与球体6连杆7螺旋桨轴8螺 旋桨9支架10舵板11液压动力单元和控制箱 图1.2.1半浸式螺旋桨推进装置构造示意图 1.2.2转舵油缸 作用时带动推进装置（球体、支架、桨轴、螺旋桨和舵板等）左右摆动（转向调节）的组件，见图1.2.1中图示1。 1.2.3纵倾油缸 作用时带动推进装置（球体、支架、桨轴、螺旋桨和舵板等）上下摆动（纵倾调节）的组件，见图1.2.1中图示2。 1.2.4球座 安装在船艇艉板，内部含球体、输入轴和球形衬套的零件，见图1.2.1中图示5。 1.2.5球体 安装在球座内部，法兰端与支架联接，球体内有万向节，在转舵油缸和纵倾油缸作用下可在一定角度内摆动的零件，见图1.2.1中图示5。 1.2.6连杆 连接多套驱动装置的构件，见图1.2.1中图示6。 1.2.7螺旋桨轴 带动螺旋桨旋转的螺旋桨安装轴，见图1.2.1中图示7。 1.2.8螺旋桨 在空气和水中旋转，将原动机输出功率转化为推力的装置，见图1.2.1中图示8。 1.2.9支架 连接转舵油缸、纵倾油缸和连杆，支撑轴系的构件，见图1.2.1中图示9。 1.2.10舵板 安装在支架下部，有一定舵效，起到航向稳定作用的零件，见图1.2.1中图示10。 1.2.11方向控制装置 用于半浸式螺旋桨方向/纵倾（如有时）控制的转向机构、液压动力单元、供电和控制设备，见图1.2.1中图示1、2、11。 1.3图纸资料 1.3.1产品审图需提交批准的图纸资料： （1）总装配图； （2）主要零部件图（桨轴、输入轴、支架、舵板、球座、球体、纵倾油缸、转舵油缸、螺旋桨、密封装置布置方案、连杆、销轴、万向节、联轴器等）； （3）方向控制装置及监控报警装置原理图； （4）计算书（包括轴系强度与振动、螺旋桨强度、支架与舵板强度、花键强度、球体与球座、万向节强度、液压缸等计算书）； （5）主要零部件理化性能一览表（如图纸中已包含此内容可不单独提交）； （6）试验大纲。 1.3.2产品审图需提交备查的图纸资料： （1）产品主要性能规格（如图纸中已包含此内容可不单独提交）； （2）验收标准； （3）产品说明书。 2设计 2.1螺旋桨 2.1.1一般要求 （1）螺旋桨表面质量和尺寸应满足设计要求； （2）螺旋桨的平衡等级应满足设计要求； （3）需对螺旋桨进行屈服和疲劳强度校核。 2.1.2屈服强度校核 （1）屈服强度校核一般应基于应力分析方法，如有限元强度分析，有限元强度计算应采用体单元，网格尺寸应不大于螺旋桨直径的1/50，强度校核衡准应符合业界公认标准或最大相当应力不应大于材料屈服强度的0.7倍； （2）有限元强度计算应基于极限载荷状态，有限元强度计算报告中应包括载荷出处（实验结果或者CFD计算结果等）、有限元强度分析模型图及其说明、计算结果（包括变形图、应力云图等），以及采用应力衡准的说明； （3）对计算中所使用的数据和方法，必要时可要求提供相关试验结果或经验数据。 2.1.3疲劳强度校核 疲劳分析应采用业界公认方法，疲劳强度计算报告中应包括疲劳评估方法及其说明、疲劳评估结果，以及采用的疲劳接受衡准的说明。疲劳强度校核应至少包括但不限于桨叶根部、随边中部及最大交变应力区。疲劳应力计算循环次数不应少于108。 2.1.4螺旋桨与螺旋桨轴的安装 （1）螺旋桨及其附件的固定螺钉、螺母等，均应有可靠的防止松动及防蚀措施； （2）螺旋桨轴或桨毂孔的圆柱体与圆锥体交界处应光滑过渡，不应有凸肩或圆角，螺旋桨轴锥部和桨毂的接触面积应不小于理论接触面积的70%； （3）如使用花键安装，应满足本指南2.4的要求。 2.2轴的直径 2.2.1当船长大于等于20m的海船设有半浸式螺旋桨推进装置时，其轴的直径应满足CCS《海上高速船入级与建造规范》第6章6.7.2中的适用要求。 2.2.2当船长大于等于24m的内河船舶设有半浸式螺旋桨推进装置时，其轴的直径应满足CCS《内河高速船建造规范》第4章4.7.2中的适用要求。 2.2.3当船长小于20m的海船设有半浸式螺旋桨推进装置时，其轴的直径应满足CCS《海上高速船入级与建造规范》6.7.2中的适用要求，轴材料为合金钢或不锈钢时，轴的直径可取6.7.2.1计算值的0.8倍。 2.2.4当船长小于24m的内河船舶设有半浸式螺旋桨推进装置时，其轴的 直径应满足CCS《内河小型船舶建造规范》第4章4.6.2.1中的适用要求，轴材 料为合金钢或不锈钢时，轴的直径可取4.6.2.1计算值的0.8倍。 2.3联轴器及法兰 2.3.1当船长大于等于20m的海船设有半浸式螺旋桨推进装置时，其联轴器与法兰应满足CCS《海上高速船入级与建造规范》第6章6.7.5中的适用要求。 2.3.2当船长大于等于24m的内河船舶设有半浸式螺旋桨推进装置时，其联轴器与法兰应满足CCS《内河高速船建造规范》第4章4.7.6中的适用要求。 2.3.3当船长小于20m的海船设有半浸式螺旋桨推进装置时，其联轴器与法兰应满足CCS《小型海船入级规范》第4章4.4.1中的适用要求。 2.3.4当船长小于24m的内河船舶设有半浸式螺旋桨推进装置时，其联轴器与法兰应满足CCS《内河小型船舶建造规范》第4章4.6.3中的适用要求。 2.4花键 2.4.1花键应进行强度校核，花键工作齿面的挤压应力应不超过许用挤压应力。 2.5球体与球座 2.5.1球体与球座的屈服强度校核一般应基于应力分析方法，如有限元强度分析，最大相当应力不应大于材料屈服强度的0.5倍。计算报告中应注明载荷出处，对计算中所使用的数据和方法，必要时可要求提供相关试验结果或经验数据。 2.5.2球体与球座装配之前，应对球体与球座的实际接触面积进行检查，该接触面积应不小于理论接触面积的80%。 2.6支架与舵板 2.6.1支架与舵板的屈服强度校核一般应基于应力分析方法，如有限元强度分析，最大相当应力不应大于材料屈服强度的0.5倍。计算报告中应注明载荷出处，对计算中所使用的数据和方法，必要时可要求提供相关试验结果或经验数据。 2.7方向控制装置 2.7.1对于海船的半浸式螺旋桨推进装置，当船长大于或等于20m时，其方向控制装置应满足CCS《海上高速船入级与建造规范》第6章第9节中的适 用要求。当船长小于20m时，其方向控制装置应满足CCS《小型海船入级规范》第4章第8节中的适用要求。 2.7.2对于内河船舶的半浸式螺旋桨推进装置，当船长大于或等于24m时，其方向控制装置应满足CCS《内河高速船建造规范》第4章第8节中的适用要求。当船长小于24m时，其方向控制装置应满足CCS《内河小型船舶建造规范》第4章第7节中的适用要求。 2.7.3纵倾角度调节范围和时间、转舵角度调节范围和时间应满足设计要求。 2.7.4转向系统在装置发生故障时至少应有保持当前舵位的能力。 2.8监测和报警 2.8.1半浸式螺旋桨推进装置的转舵角度和纵倾角度（如设有纵倾组件）应至少可在驾驶位置进行显示。 2.8.2除采用非动力操纵之外，半浸式螺旋桨推进装置应至少在驾驶位置设置以下视觉和听觉报警： （1）液压油低液位； （2）液压油温高（设有油冷却器时）； （3）滑油低压（设有润滑油循环系统时）和/或滑油低位； （4）液压油滤器压差过高（设有滤油器时）； （5）方向控制装置电源故障； （6）报警和监测系统电源故障。 2.9振动校核 2.9.1对于海船的半浸式螺旋桨推进装置，其轴系振动应满足CCS《海上高速船入级与建造规范》第6章第7节中的适用要求。 2.9.2对于内河船舶的半浸式螺旋桨推进装置，其轴系振动应满足CCS《内河高速船建造规范》第4章4.7.7中的适用要求。 2.9.3当船长小于20m的海船设有半浸式螺旋桨推进装置时，轴系振动校核计算可不做要求。 2.9.4当船长小于24m的内河船舶设有半浸式螺旋桨推进装置时，轴系振动校核计算可不做要求。 2.10其他要求 2.10.1应采取有效的防腐措施，防止海水对半浸式螺旋桨推进装置的腐蚀或破坏。 2.10.2半浸式螺旋桨推进装置使用的防腐措施不应对水环境造成影响。 2.10.3应采取有效的防松和减振措施（如螺栓防松措施、减振弹簧等），避免因振动导致对设备部件和装置使用的不利影响。 3产品检验 3.1一般要求 3.1.1检验模式要求 （1）图纸审查批准后，开展单件/单批检验； （2）方向控制装置的电气部分首制产品应按照CCS《电气电子产品型式认可试验指南》进行型式试验。 3.1.2持证要求 （1）液压动力装置、电气控制箱、液压油缸、挠性软管组件、油冷却器（适用时）、蓄能器（适用时）应持有船用产品证书； （2）螺旋桨、桨轴、输入轴、球体、球座、支架、万向节、联轴器及连接螺栓应持有船用产品证书； （3）如外购件持证要求无法满足，则应按照CCS规范要求进行检验。 3.2材料与焊接 3.2.1半浸式螺旋桨推进装置中的产品原材料及主要零部件（螺旋桨、轴、联轴器及连接螺栓、油缸、球体、球座、支架、万向节）应按照CCS《材料与焊接规范》进行材料试验和无损探伤检测。 3.2.2半浸式螺旋桨推进装置中的主要焊接结构件的焊接工艺，在制造前应按照CCS《材料与焊接