1145DWT油污水接收船螺旋桨设计书

1、1145 DWT油污水接收船螺旋桨设计 指导老师: 专业班级: 学生姓名: 学 号: 邮 箱: 完成日期：2013/4/24 1. 错误！未定义书签。 2. 主机参数 3. 推进因子的确定 4. 桨叶数Z的选取 5. AE/AO的估算 6. 桨型的选取说明 7. 根据估算的AE/A0选取23张图谱 8. 列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 9. 空泡校核 10. 计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算 12. 桨叶强度校核 15 13.桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 10 14.桨毂设计 10 15.螺旋桨总图绘制 11 16.螺旋桨重量及转动惯量计算 11

2、 17.螺旋桨设计总结 12 18.课程设计总结 12 1.船型 单甲板，流线型平衡舵，柴油机驱动，适于油污水接收的中机型单桨船。 设计水线长： LwL=63.00m 垂线间长： Lb p=60.00m 型宽： B=10.00m 型深： D=4.55m 设计吃水： T d=4.00m 方型系数： Cb=0.698 排水量： A =1780t 棱型系数： Cp=0.756 纵向浮心坐标 Xb= 0.3m 纵向浮心位置 xc=0.5% L/ 1/3 4.95 120 宽度吃水比B/T 2.62 减速比： i = 2 1.1艾亚法有效功率估算表：（按船舶原理（上）P285实例计算）（可以自主 选定一

3、种合适的估算方法，例如泰勒法。） 速度V(kn) 10 11 12 Froude 数 Vs/ VgLBp 0.212 0.234 0.255 标准Co查图7-3 420 380 360 标准Cbc,查表7-5 0.72 0.69 0.65 实际Cb（肥-或瘦+）（%） +3.06 -1.16 -7.4 Cb修正(%) 1.4 -2.43 -15.5 Cb修正数量A 1 5.88 -9.23 -55.8 已修正G之C1 426 371 304 B/T修正% -3.49 -3.49 -3.49 B/T修正数量，A 2 -14.87 -12.95 -10.61 已修正B/T之C2 411 358 2

4、93 标准Xc,%L,查表7-5 1.16 + 0.55 + 0.75 - 实际Xc，%L 0.5 + 0.5 + 0.5 + 相差%L 0.66 - 0.05 - 1.25 + Xc修正（%）,查表7-7 -1.5 -0.1 6.25 xc修正数量，A 3 6.165 0 0 已修正Xc之C 417 358 293 长度修正 %=(Lwl-1.025L pp)/L wl*100% 2.38 2.38 2.38 长度修正A 4 9.9 8.5 7.0 已修正长度之C4 427 367 300 P 1000 1331 1728 Pe=A o64*V3/C4 *0.735(Kw) 207 321

5、509 Pe=A 064*V3/C4(h p) 282 437 693 2.主机参数(设计航速约11k n) 型号： 6L350PN 标定功率： Ps2 = 650kw 标定转速： 362 r/min 3.推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨内河船，故使用 巴甫米尔公式 估算 舟=0.165*C BX血) x=1 血=01 X (Fr-02)=01*(0228-02)=00028 3 =0.185 (2)推力减额分数t 本船为有流线型舵使用商赫公式 k=0.6 t=kM=0.111 (3)相对旋转效率：近似地取为n R =1.00 (4)船身效率 1 -1 n H =1.091 1 -

6、 w 4 .桨叶数Z的选取 根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找, 故选用四叶。 5. Ae/Ao的估算 按公式 ae/Ao = (1.3+0.3 XZ) X T /(p0-pv)D2 + k 进行估算, 其中：T=P/(1-t)V=346/(1-0.111)*11*0.515)=68.7028kN 水温 15C 时汽化压力 pv=174 kgf/m 2=174X 9.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力 p0=pa+Y hs=(10330+1000X 2.5) X 9.8 N/m 2=125.734kN/m2 k 取 0.2 D 允许=0.7 X T=0.

7、7 X 4=2.8m (单桨船) 2 A e/Ao=(1.3+O.3 X Z) X T/ (p0-p v)D + k =(1.3+0.3X 4)X 68.7/(125.734-1.705)X 2.82+0.2 =0.377 6.桨型的选取说明 目前在商船螺旋桨设计中，以荷兰的楚思德 B型和日本AU型（包括其 改进型MAI型）螺旋桨应用最为广泛。由于本船为近海运输船，教科书例子 为MAU型，且其图谱资料较齐全，故选用 MAU型更方便设计出螺旋桨。 7.根据估算的Ae/Ao选取23张图谱 根据 Ae/Ao=O.377选取 MAU4-40, MAU4-55 两张图谱。 8 .按所选图谱（考虑功率储备

8、）进行终结设计得到2组螺旋桨的要素及VsMAX 功率储备取10%，轴系效率n S=0.98,齿轮箱效率n g=0.96,螺旋桨敞水 收到功率: Pdo = Psx (1-0.10) X n Rn sXq g =650X 0.9X 1 X 0.98X 0.96= 550.368kw = 748.804 hp 螺旋桨转速n=j n=362/2=181rpm 按2 Bp- S图谱设计计算表 项目 单位 数值 假定航速V kn 10 11 12 V=(1-w)V kn 8.2 9.0 9.8 Bp=NPoO.5/Va2.5 26 20.5 16.8 2 Bp 5.1 4.5 4.06 MAU4-40

9、S 61.1 55.6 50.3 P/D 0.72 0.73 0.79 n 0 0.63 0.64 0.68 D=S *VA/n m 2.750 2.730 2.701 I-Te=pdo* n 0 n H n r hp 501.34 525.60 545.80 MAU4-55 S 60 54 49 P/D 0.75 0.82 0.86 n 0 0.61 0.64 0.67 D=S *VA/n m 2.700 2.68 2.65 PTe=Pdo* n 0 n H n r hp 489.20 517.50 537.70 Pte、 S、P/D、D 据1.1中艾亚法估算的有效功率及上表计算结果可绘制

10、及n 0对V的曲线，如图一所示: 图一 可得不同盘面比所对应的设计 从PTE-f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点, 航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及n 0如下表所列。 MAU VMAXk n) P/D D(m) n 0 4-40 11.45 0.755 52.65 2.715 0.663 4-55 11.41 0.835 51.82 2.665 0.650 9.空泡校核 由图解法求出不产生空泡的（Ae/Ao） MIN及相应的VsMAX、P/D、n 0、D 按柏努利空泡限界线中渔船下限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。 桨轴沉深hs由船体型线图取2.5m p(rPv= pa+ 丫 hs-

11、pv =(10330+1000 X2.5-174) kgf/m 2 = 12656 kgf/m 2 计算温度 t =15C, pv = 174 kgf/m P do = 544.75 kw = 741.16 hp 24 p = 101.87 kgf s /m 序 号 项目 单位 数值 MAU4-40 MAU4-55 1 Ae/A 0 0.40 0.55 2 VMAX kn 11.45 11.42 3 VA=0.5144*VmaX*(1-w) m/s 4.8 4.786 4 (0.7 n ND/60)2 (m/s) 2 324.08 312.25 5 V).7r2=VA2+(4) (m/s) 2

12、 347.12 357.43 / 2 p Vd.7R 17680 18205 6 (T =(PP v)/(7 2 p V).7r2) 0.715 0.695 7 T c(查图 6-20) 0.185 0.20 8 推力 T=75*PD* n 0/Va kgf 7665 7560 9 需要投射面积 Ap=T/( T c* V 2 p Vo.7r2) m 2.355 2.185 10 需要展开面积 A=A/(1.067-0.229* P/D) m 2.635 2.495 11 A)=n D4 2 m 5.785 5.575 12 需要的Ae/A0 0.455 0.450 据上述结果作图二，可求得不

13、发生空泡的最小盘面比及对应的最佳螺旋桨要素 由上图得最佳要素为： AAo=O.453, P/D=0.785, D=2.683m, n 0=0.655,VMAX=11.43kn 10.计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 由MAU4-40 , MAU4-55 , P/D=0.785的敞水性征曲线内插得到 MAU 4-45.3、 P/D=0.785的螺旋桨无因次敞水性征曲线如图三所示，其数据如下: J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.96 KT 0.35 0.30 0.28 0.25 0.21 0.18 0.14 0.1 0.05 0 10KQ 0.3

14、9 0.36 0.34 0.33 0.28 0.25 0.21 0.18 0.10 0.06 0 n 0 0 0.15 0.27 0.40 0.50 0.60 0.67 0.7 0.66 0 图三 螺旋桨无因次敞水性征曲线 11.计算船舶系泊状态 （to=OO4）,螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速 No 由敞水性征曲线得 J=0时，Kt=0.34, K qfO.038 计算功率 Pd= Ps X n s=650X 0.97=630.5kw=463.42hp 系柱推力减额分数取to=O.O4, 主机转矩 Q=PdX 60X 75/(2 n N)= 1834.63 kgf.m 系柱推力 T=(K

15、 t/Kq) X (Q/D)=(0.34/0.038) X (1834.63/2.683)=6118.19 kgf 系柱推力 车叶转速 To=TX( 1- t o) =6118.19 X( 1- O.O4 ) =5873.46 kgf No=6OxVT/( p X D4x Kt)=60 X (5873.46/(101.87X 2.6834X 0.34)0.5 =108.54 rpm 12.桨叶强度校核 按我国1990钢质海船入级与建造规范校核 t0.25R及t0.6R，应不小于按下 式计算所的之值: t=V Y/(K-X) (mm) 式中 Y=A1X Ne/(Z X bX N),X=A2X G

16、X AdX N2x D3/(1010 x ZX b) 计算功率N e=650 kW A=A/Ao=O.453 , P/D=0.785,D=2.683 m, =10o, n e=N=181 rpm,Z=4 b o.66R=O.226DAd/(O.1Z)=O.226 X 2.683 X 0.453/(0.1 X 4)=0.687 m 在0.25R、0.6R处剖面的桨叶宽度b bo.25R=O.7212bo.66R=O.7212 X 0.687=0.495 m 13.桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 轴线处最大厚度 =0.05D=0.05X 2.683 X 1000=134.15 mm 实际桨叶厚度M

17、AU型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下：（单位：如表示） 叶片最大宽度 0.687 m 螺旋桨直径 2.68 m r/R 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 1 母线至叶 片随边的 距离mm 192.1 229.8 266.29 299.13 329.5 352.65 359.93 333.15 289.06 118.77 母线至叶 片导边的 距离mm 265.05 3O4 331.97 349 351.4 331.9 278.45 172.65 93.1 叶片宽度 mm 457.16 533.8 598.25 648.14 680.9 684.55 638.

18、35 505.77 382.12 叶片厚度 mm 108.9 96.33 83.75 71.12 58.5 45.87 33.25 20.67 14.5 8.05 导边至最 厚点的距 离mm 219.84 219.84 219.85 223.27 239.77 276.19 312.6 336 343.5 14.桨毂设计 按船舶原理（下）P156桨毂形状及尺度的相应公式计算 最大连续功率 Pdo=463.42 hp，此时N=181 rpm (P d/N) 1/3= (463.42/181)1/3 = 1.368 根据船舶原理（下）P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt=187 mm 采用整

19、体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8 X 187=336.6 mm 毂前后两端的直径 d2=0.88 X dh=0.88 X 336.24=295.9 mm di=1.10 X dh=1.10X 336.24=369.9 mm 桨毂长度 lo=dh=336.2 mm 减轻孔的长度 li=0.3 X 10=0.3 X 336.24=100.9mm 轴孔锥度取 K=0.1 毂部筒圆厚度 S =0.75 X t0.2R=0.75 X 108.93=81.7mm 叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径： r i=0.033D=0.033 X 2.683X 1000=88.5 mm, r2=0.0

20、44D=0.044 X 2.683X 1000=118.1 mm 15.螺旋桨总图绘制（附A3图纸的螺旋桨设计总图与计算书一起装订成册 ） 16.螺旋桨重量及转动惯量计算 （按船舶原理（下）P101 （ 7-49） -（7-53）式计算） 铝青铜材料重量密度 丫 =8410kgf/m3, 0.66R处叶切面的弦长（即最大弦长）b0.66=0.59m, 螺旋桨直径 D=2.68 m, 10.2R=0.11 m ,t0.6R= 0.06 m 最大连续功率 Pd=463.4 hp，此时N=181 rpm 毂径 d=1.8X dt=1.8 X 0.187=0.34 m, 毂长 Lk=0.34 m 桨毂

21、长度中央处轴径 d0 =0.05+0.11(P d/N) 1/3-KLk/2 1/3 =0.05+0.108 X (463.4/18) -0.1 X 0.34/2=0.18 m d/D=0.34/2.68=0.13 则根据我国船舶及海洋工程设计研究院（708所）提出的公式: 桨叶重 Gbl =0.169 丫 Ztmax(0.5t 0.2R+t 0.6R)(1-d/D)D(kgf) =0.169 X 8410X 4X 0.685 X (0.5X 0.109+0.058)X (1-0.125)X 2.683 =1028.5 kgf 桨毂重 2 Gn=(0.88-0.6d o/d)L ky d (k

22、gf) =(0.88-0.6 X 0.176/0.336) X 0.336X 8410 x 0.3362 =180.5 kgf 螺旋桨重量 G= Gbi +G n=1209 kgf 螺旋桨惯性矩 3 I mp=0.0948 丫 Zb max (0.5to.2+to.6)D 2 =4746.46 kgf - m- s 17.螺旋桨设计总结 螺旋桨直径： D=2.683 m 设计航速： VMAX=11.43 kn 螺距比： P/D=0.785 毂径比： dh/D=0.125 型式： MAU 旋向： 右旋 盘面比： AE/AO=0.453 材料： 铝青铜 叶数： Z=4 总重量： 1209 kgf 螺旋桨效率： n 0=0.655 惯性矩： 4746.5 kgf m- s2 纵倾角： =10 18.课程设计总结 首先，必须强调这一次课程设计