大船研究和学习-发烧必读文章(1)

晓骏

船用齿轮箱与表面桨的完美结合
Combination of ZF dual speed ratio-gearbox and TRIMAX surface propeller


--------------------------------------------------------------------------------

汤周庆 朱珉虎

    德国ZF公司是一家全球性的传动系统供应商。其船用齿轮箱产品的功率范围从7kW到7MW应有尽有，
配有先进的电子遥控系统，速比可以根据用户的需求匹配，以其高可靠性而著称。

    近几年来，我国自行设计建造的轻型高速艇优先选用
德国ZF船用变速箱已成为趋势。1995年建成的160客位喷水
推进双体侧壁气垫船“铁城”号，1996年我国自行设计建
造的第一艘川江型水翼客船“歌乐山”号，1998年我国建
成的第一艘高速双体穿浪船“飞鹰湖”号，我国第一艘玻
璃钢水翼船“渝飞”号等，均采用了ZF齿轮箱。最近制订
的俄罗斯水翼艇动力改造方案，也是拟采用2台882kW柴油
机，配ZF BW190型减速齿轮箱；武汉南华公司设计的高速
消波型单体船以及武汉船舶设计研究所设计的特种用途艇，
也选配德国ZF公司的齿轮箱。   
将在2000年中国大连国际海事展览会上作实航表演的11.5米艇

    1999年为庆祝大连港建港100周年而建造的“大连”号交通检修艇，长44.85米，宽8.4米，三层甲
板室可容纳100位乘客。主机采用2台1470kW/2050rpm高速柴油机，配ZF BW460S齿轮箱，最高航速16节。
1999年8月，**主席到大连视察工作时乘坐了该艇。

    最近投入法国本土到科西嘉岛之间运营的新型单体高速车客渡船Corsaire 13000号使用了ZF
Marine公司最新研制的BU 5300大功率变速箱。这艘单体高速船总长134米，可载1100位旅客和250辆
汽车，用4台喷水推进器推进，航速高达42节。这艘船装有柴－燃联合动力装置，新的ZF BU 5300船用
齿轮箱与2台6500kW柴油机配套，速比为3∶1。这是迄今为止ZF Marine Group制造的可匹配最大功率
的船用齿轮箱。该箱体用铝合金铸造，与铸铁箱体相比，重量减轻30%。另外2台BU 5300齿轮箱将供一
艘高速双体船使用。

    ZF公司在船用变速器领域引进了双速比的概念，使高速艇具有更好的加速性和回转性。这种双速比
的概念与渔船等多工况作业船上使用的双速比概念不完全相同，它的作用犹如汽车上的换档变速器。当
使用第一档齿轮时，较大的减速比使艇获得较短的加速过程；当艇达到起飞速度后再切换至第二档齿
轮，此时较小的减速比使艇飞速前进。

    试验表明，采用双速比齿轮箱能获得30-50%的加速度增益。这种新型双速比齿轮箱特别适用于赛
艇、高速游艇、巡逻艇、海关缉私艇等高速船艇。

    1998年，意大利FB Design公司设计的16.77米赛艇Mase号使用ZF双速比齿轮箱后，一举夺取了威尼
斯－蒙特卡洛近海摩托艇赛的桂冠；而号称“近海赛之王”的Buzzi 号则赢得了所有三场那波利－蒙特
卡洛近海摩托艇赛的胜利。这些充分证明使用ZF新型双速比齿轮箱后，艇能够轻松加速，回转直径减
小，对于取得比赛的胜利起了决定性的作用。

    对于航速30节以上的艇来说，表面桨更具有吸引力。一方面由于常规的水下桨出现空泡而引起效率
下降；另一方面水下附体阻力的急剧增加阻碍了艇速的进一步提高。

    采用表面桨推进不仅减少了水下附体，而且减小了轴系的传动角度，有利于提高推进效率。近年来
的研究表明，在较高的航速区间，表面桨的推进效率不亚于常规水下桨和喷水推进器，对于60节以上的
艇来说，表面桨可能是最佳的选择。

    意大利的FB Design公司是一家著名的高速艇设计公司。它的TRIMAX表面推进装置和SEAPLANES艇尾
纵倾调节板已在艇上使用多年，被证明是世界上同类产品中的佼佼者。


     最近该公司展出11.5米和15.2米二种军用艇，分别采用ZF
公司的HSW 110GTS和IRM 312TS双速比可反转齿轮箱直接驱动
TRIMAX表面推进装置，引起欧洲船艇界的普遍关注，认为这是
一种完美的推进装置组合。其中11.5米艇Sunracer号采用
309kW的发动机，其最大航速超过70节。该型艇已被英国船厂
Sunseeker看中，将作为娱乐艇批量生产。在2000年中国大连
国际海事展览会上，该型艇将参展并作精彩的实航表演。  
FB Design公司的TRIMAX表面推进装置

    1999年7月13日，ZF-Marine公司与FB Design公司正式达成合资协议，使得ZF公司能在世界范围内
经销FB公司的TRIMAX表面推进装置和SEAPLANES艇尾纵倾调节板。两家公司的紧密合作将使ZF双速比变
速器与TRIMAX表面推进装置在所有功率范围（220kW-1276kW）内完美结合。