船舶推进技术历经风帆、明轮，最终发展到如今广泛应用的螺旋桨，标志着人类在船舶动力领域的重大飞跃。作为船舶推进系统的核心部件，螺旋桨的设计与选型直接决定了船舶的航速、效率、操纵性和经济性。深入了解螺旋桨的多样化应用分类以及严格的船级社认证要求，对于船舶的设计、建造、运营和维护至关重要。
一、船用螺旋桨的应用分类
船用螺旋桨可依据多种维度进行分类，以下是最常见的几种方式：
1. 按材料分类：
镍铝青铜：应用最广泛的材料，尤其适用于海水环境。具备优异的耐腐蚀性、抗空泡剥蚀性、可焊性、铸造性能和机械性能，成本效益高，是商船（如货轮、油轮、集装箱船）的主力材料。
不锈钢：耐腐蚀性和强度均优于镍铝青铜，常用于对耐腐蚀性和强度要求更高的场合，如化学品船、高速船、海军舰艇、大型豪华邮轮的螺旋桨及桨毂。成本通常高于青铜。
锰镍铝青铜：性能介于镍铝青铜和不锈钢之间，可作为替代选择。
铸铁：成本最低，但强度和耐腐蚀性较差，主要用于小型内河船舶或对性能要求不高的场合。
复合材料：主要用于小型休闲船艇（如游艇、快艇），特点是重量轻、振动噪声小、耐腐蚀性好，但承载能力和耐久性有限。
2. 按推进方式分类：
定距螺旋桨 (FPP)：桨叶与桨毂固定成一体，螺距角不可变。结构简单、坚固可靠、效率高、成本低，是绝大多数船舶（尤其是商船）的标准配置。缺点是在船舶工况（如载荷、航速）变化时效率会下降，倒车性能相对较差。
调距螺旋桨 (CPP)：桨叶可绕其轴线旋转，从而改变螺距角。通过改变螺距即可实现前进、倒退和变速，主机转速和转向通常保持不变。优点：操纵灵活、机动性好、主机无需换向、能更充分利用主机功率（尤其适用于工况变化大的船舶如拖轮、渔船、破冰船、科考船）。缺点：结构复杂、维护要求高、造价昂贵、在同等直径和设计工况下效率通常略低于定距桨。
3. 按设计特征分类：
常规螺旋桨：最常见的开式螺旋桨。
导管螺旋桨 (Ducted Propeller / Nozzle Propeller)：螺旋桨外围安装固定的导流管（喷嘴）。导管能改善流入桨盘的水流，显著提高推力（尤其在低速、重载工况），并降低噪声和振动。广泛应用于拖轮、渔船、大型油轮、散货船等。
对转螺旋桨 (Contra-Rotating Propeller, CRP)：两个同轴但反向旋转的螺旋桨前后串联安装。能回收部分尾流旋转能量损失，理论上效率更高，并可抵消扭矩改善航向稳定性。主要用于鱼雷、潜艇和一些追求高推进效率的特殊船舶（如某些渡轮）。
串列螺旋桨 (Tandem Propeller)：两个同向旋转的螺旋桨安装在同一轴上（有一定间距）。主要用于需要极高推力但受吃水限制无法采用大直径单桨的情况（如大型浅吃水船舶）。
表面桨/半浸桨 (Surface Piercing Propeller / Partially Submerged Propeller)：桨叶部分或全部工作在水线以上。通过利用空气吸入效应降低阻力，适用于高速艇。对设计和制造精度要求极高。
4. 按推进系统类型分类：
传统轴系推进：主机通过长轴系（中间轴、尾轴）驱动螺旋桨。应用最广泛。
吊舱推进 (Podded Propulsion/Azipod)：螺旋桨安装在可360度旋转的电力驱动吊舱外端。省去长轴系和舵，布置灵活，操纵性极佳，振动噪声低。广泛应用于邮轮、渡轮、海工船等。
全回转推进器/Z型推进器 (Azipull/Z-Drive)：螺旋桨和舵的组合体可绕垂直轴360度旋转，提供全方位的推力。常见于拖轮、工作船、内河船。
喷水推进 (Waterjet Propulsion)：通过水泵吸水并从尾喷管高速喷出产生推力。无外露旋转部件，吃水浅，操纵性好，适用于高速艇、浅水船舶、两栖车辆。
5. 按船舶类型分类：
商船 (货轮、油轮、集装箱船、散货船)：主要使用大型镍铝青铜定距桨；部分特殊船型（如LNG船、大型邮轮）可能使用调距桨或不锈钢桨，或采用吊舱推进。
工作船/海工船 (拖轮、供应船、平台支持船、挖泥船、科考船)：广泛使用调距桨、导管桨、全回转推进器以满足高操纵性和复杂工况需求。
渔船：多使用定距桨或导管定距桨；部分远洋渔船可能使用调距桨。
高速船艇 (高速渡轮、巡逻艇、游艇)：常用不锈钢定距桨、表面桨或喷水推进。
海军舰艇：对安静性、可靠性和性能要求极高，广泛使用大侧斜定距桨（多为不锈钢或特种青铜）、调距桨；潜艇则主要使用对转桨。
内河船舶：常用定距桨（铸铁或青铜）、全回转推进器。
二、船级社认证要求
船级社（如CCS中国船级社、DNV挪威船级社、LR英国劳氏船级社、ABS美国船级社、BV法国船级社、NK日本海事协会、KR韩国船级社、RINA意大利船级社等）是制定和执行船舶建造与入级标准的权威机构。螺旋桨作为关键部件，必须满足船级社的严格规范并通过认证，以确保其安全性和可靠性。主要认证要求涵盖以下方面：
1. 设计审查：
向船级社提交详细的设计图纸和计算书（包括强度计算、模态分析、空泡校核等）供审核批准。
设计必须完全符合船级社规范对材料选用、尺寸公差、几何形状（螺距分布、叶型、侧斜等）、强度（叶片、桨毂、桨轴连接）、振动特性（避免与船体或轴系发生有害共振）等方面的要求。
对于调距桨，还需额外提交液压控制系统、桨毂内部机构、密封系统等的设计文件。
2. 材料认可与测试：
所有主要材料（桨叶、桨毂、轴、螺栓、铸锻件等）必须使用船级社认可的牌号。
材料供应商需提供船级社签发的有效产品证书（如3.1证书或更高级别），证明材料的化学成分、机械性能（拉伸、冲击、硬度等）完全符合规范。
通常要求对铸件本体进行附加的破坏性或非破坏性测试（例如，拉伸、冲击试样需取自铸件本体或附铸试块）。
3. 制造工艺认可：
螺旋桨的铸造厂和机加工厂的工艺流程、质量控制体系需事先获得船级社的认可。
对于涉及焊接的部件（如分瓣式桨毂、叶片与桨毂的焊接修复），其焊接工艺规程（WPS）和焊工资格（WPQ）必须事先得到船级社的批准。
4. 制造过程检验：
船级社验船师将进行现场检验，监督关键制造过程，包括但不限于：
铸件质量（表面缺陷检查、关键尺寸检查）。
热处理过程（如固溶处理、时效处理）符合批准的工艺规范。
机械加工（确保叶片型面精度、关键尺寸公差、表面粗糙度达标）。
焊接过程（监控预热温度、层间温度控制、焊后热处理执行情况）。
必要时，见证对材料的复验过程。
5. 无损检测 (NDT)：
强制性要求对螺旋桨的关键部位（特别是叶片根部、桨毂区域、焊缝区域）进行全面的无损检测：
磁粉检测（MT）或液体渗透检测（PT）：用于检测表面和近表面缺陷（如裂纹、冷隔、气孔等）。
超声波检测（UT）：用于检测内部缺陷（如缩孔、夹杂物、内部裂纹等）。
检测的范围、所采用的方法以及验收标准均严格遵循船级社规范的规定。
6. 静平衡试验：
螺旋桨（包括调距桨的桨毂和桨叶组件）必须进行静平衡试验。
需测量并修正不平衡量，确保残余不平衡力矩控制在船级社规范允许的范围内，以防止运行时产生有害振动。
7. 尺寸和外观检查：
最终成品需进行全面的尺寸检查（包括螺距测量、叶片轮廓检查、总长、直径等），确保完全符合船级社批准的图纸要求。
进行最终外观检查，确认无任何损伤和超出规范允许范围的缺陷。
8. 证书要求：
通过所有上述检验和试验后，制造商将获得船级社颁发的产品证书，这是螺旋桨获得“入级”许可的关键证明文件。
所有主要材料必须附带有效的材料证书（通常为船级社3.1证书）。
对于调距桨，通常还需提供液压系统、密封件等关键部件的相关证书。
船用螺旋桨种类丰富多样，其应用选择需综合考量船舶类型、航速需求、操纵性要求、推进系统形式以及成本效益等因素。无论是结构相对简单的定距桨，还是技术复杂的调距桨或吊舱推进器，都必须经过船级社一整套严格的质量控制流程，确保其能够在严苛多变的海洋环境中长期、可靠、高效地运行，为船舶提供强大的推进动力。
