198吨拖网渔船螺旋桨设计书

1、198 吨拖网渔船螺旋桨 设计书 指导老师： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 邮 箱： 完成日期： 2013/4/21 目录 1船 型 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/AO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 13. 桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 14. 桨毂设计 15. 螺旋桨总图绘制 16. 螺旋桨重量及转动惯量计算 17. 螺旋桨设计总结 18.课程设计总结 19

2、8吨拖网渔船螺旋桨设计书 1.船型 单桨单舵单甲板，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型拖网渔船。 设计水线长： LwL=34.35m 垂线间长： Lb p=32.00m 型宽： B=7.30m 型深： D=3.70m 设计吃水： T d=2.80m 方型系数： Cb=0.544 排水量： A =366.8t 棱型系数： Cp=0.610 纵向浮心坐标 Xb= -0.96m 纵向浮心位置 xc=3.31% L/ 1/3 4.8 A 0.64 43.7 宽度吃水比B/T 2.607 型号: 6260ZC I标定功率: Ps2 = 368kw 1.1艾亚法有效功率估算表: .主机参数（设计航速约

3、10.5kn ） 速度V(k n) 9 10 11 12 13 Froude数v s/ VgLBP 0.258833868 0.28759319 0.316353 0.34511 0.3739 标准Co查图7-3 387 275 248 198 141 标准C be,查表7-5 0.644 0.595 0.564 0.549 0.539 实际Cb（肥或瘦）（%） -15.52795031 -8.5714286 -3.5461 -0.9107 0.9276 Cb修正（%），瘦则查表7-6 11.48 5.56 1.73 6.04 -1.59 Cb修正数量A 1 44.4276 15.29 4.2

4、904 11.9592 -2.242 已修正C b之C 1 431.4276 290.29 252.2904 209.959 138.76 B/T修正 -3.3 -3.3 -3.3 -3.3 -3.3 B/T修正数量，A 2 -14.2371108 -9.57957 -8.32558 -6.9287 -4.579 已修正B/T之C 2 417.1904892 280.71043 243.9648 203.031 134.18 标准xe,%L，船前（-）中 船后（+），查表7-5 0.9 1.81 2.26 2.47 2.53 实际X C， %L船中后 3.31 3.31 3.31 3.31 3

5、.31 相差%L在标准后（+） 前（-） -2.41 -1.5 -1.05 -0.84 -0.78 Xe修正（%）,查表7-7 12.93 10.8 9.45 9.04 10.3 xe修正数量，A 3 53.94273025 30.3167264 23.05468 18.354 13.82 已修正X e之C 3 471.1332195 311.027156 267.0195 221.385 148 长度修正%=(Lwl - 1.025Lpp)/L wi*100% 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 长度修正A 4 22.26387142 14.6978993 12.61

6、827 10.4617 6.9939 已修正长度之C4 493.3970909 325.725056 279.6378 231.846 154.99 V3 729 1000 1331 1728 2197 Pe=A 0.64 *V3/C 4 (hp) 47.53295669 98.7671947 153.125 239.777 456.02 标定转速: 400 r/min I减速比: i = 1.28 3.推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨海上网渔船，故使用汉克歇尔公式估算 w=0.77X Cp-0.28=0.77 X 0.610-0.28=0.190 (2)推力减额分数t 使用汉克歇

7、尔公式 t=0.77 X 00.30=0.77 X 0.610-0.3=0.170 (3)相对旋转效率：近似地取为n R =1.0 (4)船身效率 1 -1 n H = =(1-0.190)/(1-0.170)=0.976 1 - 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+0.3X Z) X T / (po-pv)D2 + k 进行估算, PE 其中：T= k=92.63/g 10.5X 0.5144)=20.66kN 29 水温 15C 时 Pv=174 kgf/m2

8、=174 X 9.8 N/m =1.705 kN/m2 静压力 po=pa+Y hs=(10330+1025X 2) X 9.8 N/m 2=121.324 kN/m2 k 取 0.2 D 允许=0.7 X T= (0.70.8 )X 2.80=1.96m2.24m (单桨船) Ae/Ao = (1.3+0.3 X Z) X T / (po-pv)D2 + k =(1.3+0.3X 4)X 20.66/(121.324-1.705)X 2.032)+0.2 = 0.305 6.桨型的选取 本船为网渔船，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

9、算的Ae/Ao选取23张图谱 根据 Ae/Ao=O.3O5选取 MAU4-40, MAU4-55 两张图谱。 8. 按所选图谱（考虑功率储备）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,螺旋桨敞水收到功率 Pd = Psx (1-0.10)x n Rn s =368x 0.9 x 1X 0.98= 324.576kw = 435.08hp 螺旋桨转速 n=j n=400r/min / 1.28=312.5r/min 列表查图谱可得: 项目 假定航速V V=V（1 B=n水点时斥.5 vBp g P/D MAU4-40 n DgWn g P/D MA

10、U4-55 n DgWn 单位 kn iknr hp 数值 0 1 12 1 7.2 9 8.1 8.9 1 9.7 3 210.53 45.4 6.7 2734.9127.5122.1318.；- 5 4.7 4.25 4 5.9 1 5.2 06 0.6 9 62. 9 0.7 85752 2 0.7 5 0.7 0.5480.58406140.6420.665 1.772 232.7 32788487906772935219 E47.98950. 772.6282.384 766 0.689 0.7 0.53 0.5 8 3 0.7 6256 5 0.7 52 9 0.84 70.595

11、0.6390.655 1.772竝7625676 71774 825219 hp Pte、 S、P/D、D 225.05S22.()4j2.6!5M.32H8.138 I. 0.7 1300 1200 1100 * MAU4P0 MAV4 55 P/D D U5 1000 900 800 an 1213 图一 从PTE-f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可得不同盘面比所对应的设计 航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及n 0如下表所列。 MAU Vm* n) P/D D(m) n 0 4-40 12.03 0.752 57.13 1.77 0.641 4-55 12.01 0.794 56.

12、27 1.75 0.634 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2.8m。 2 popv= p a+ 丫 hs-pv =10330+1025 X 2.8-174 = 13026 kgf/m 计算温度 t =15C, pv = 174 kgf/m 2 Pd= 324.576kw = 435.08hp p =104.63 kgf S/m4 序号 项目 单位 数值 MAU4-40 MAU4-55 1 Ae/Ao O.4 O.55 2 Vmax

13、kn 12.03 12.O1 3 Va=0.5144*V ma)*(1-w) m/s 5.0125401 5.0042067 4 2 (O.7 n ND/60) (m/s) 2 35.865 35.O6 5 2 2 Vo.7R =Va +(4) (m/s) 2 41.12555825 i41.042084 1 / 2 / 2 p Vo.7R 20562.77913 120521.0423 6 1 2 Z =(p 0-p v)/(/ 2 p Vo.7R ) 0.63347468 0.63476307 7 n c(查图6-2O ) O.171 O.172 8 推力T=75*Pd* n o/Va k

14、gf 4172.82866： !4134.13258 9 需要投射面积A p=T/( n c* 1 / 2 p Vo.7R 2) n2 1.18673194： !1.171268： 10 需要展开面积 Ae=AP/(1.067-0.229* P/D) m 1.326265704 1.32320730 11 AO= n D2/4 n2 2.46 2.41 12 需要的Ae/Ao 0.5391324 0.54904867 据上述结果作图二，可求得不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: / / / V / 0則 / 0.552 0.539 图 由上图得最佳要素为: P/D

15、 0.785 n 0 0.635 D 1.754 AE/A0 0.549 Vmax 12.01(k n) 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 4-54.9、 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: 0_1 03 0.507 J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 KT 0.344 0.319 0.278 0.254 0.216 0.175 0.125 0.078 0.038 0.000 10KQ 0.405 0.371 0.346

16、 0.320 0.282 0.246 0.197 0.147 0.096 0.032 n 0 0.000 0.150 0.267 0.385 0.488 0.588 0.664 0.667 0.511 0.002 图三 螺旋桨无因次敞水性征曲线 11.计算船舶系泊状态螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速N0 由敞水性征曲线得 J=0时，Kt=0.344, Kq=0.0405 计算功率 Pd= PsX n s =368X 0.98=360.64kw=490.65hp 系柱推力减额分数取to=0.04. 主机转矩 Q=PdX 60 X 75/(2 n N)=490.65 X 60 X 75/(2 X

17、 3.1416X 312.5)= 1124.48 kgf.m 系柱推力 T=(K t/Kq)X (Q/D)=(0.344/0.0405) X (1124.48/1.754)= 4900.8 kgf 系柱推力 车叶转速 T0=T X( 1- t0)=4900.8X( 1- 0.04) =4704.78 kgf N0=60 xVT/( p X D4X Kt)=60X (4704.78/(104.63X 1.7544X 0.344)0.5 =223.0 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)

18、 (mm) 式中 Y=A 1X Ne/(Z X bx N),X=A 2X G X AdX N2X D3/(1010X ZX b) 计算功率 Ne=368X 0.98=410.66kw=360.64 kw = 483.42hp 3 Ad= Ae/A0=0.549,P/D=0.0.785, =10o, G=7.6gf/cm , N=312.5rpm 在0.6R处切面弦长 b0.6R=2.1867X Ae/A0X D/Z=2.1867 X 0.549X 1.754/4=0.52642m b0.25R=0.7212X bo.6R =0.7212X 0.52642=0.37965m 项目 单位 数值 O

19、.25R O.6R 弦长b m O.38O O.526 K1 634.000 207.000 K2 250.000 151.000 K3 1410.000 635.000 K4 4.000 34.000 Ai 二D/P(Ki-K2D/Po.7 )+K3D/Po.7 -K4 2194.126 793.571 Y=A i*N e/(Z*b*N) 2235.078 582.999 K5 82.000 23.000 K6 34.000 12.000 K7 41.000 65.000 K8 380.000 330.000 A? = D/P(K5+K6 )+K7 +K8 951.580 866.166 材

20、料系数K （铝青铜） kgf/cm 3 1.2OO 1.2OO 2310 X=A 2*G*A d*N *D /(1O *Z*b) O.138 0.090 t= V Y/(K-X) mm 45.871 22.922 MA标准桨叶厚度t，查表8-14 mm 6O.5OO 34.73O 校核结果 满足要求 满足要求 实取桨叶厚度 mm 6O.5OO 34.73O 13.桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 最大切面在0.66R处, bo.66R=2.1867X Ae/AoX D/Z=2.1867 X 0.549X 1.754/4=0.526m 最大厚度在轴线处 tmax= 0.05D=0.05X 1.75

21、4X 1000=87.7mm 实际桨叶厚度MAU型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下：（单位：如表示） 叶片宽度/m 叶片厚度 /mm 从导边至最厚 点的距离/m r/R 从母线到叶 片随边的距 离 从母线到叶片 导边的距离 叶片宽度 O.2 0.2796 0.3858 0.3619776 71.2124 0.115832832 O.3 0.3345 0.4425 0.422688 62.9686 0.13526016 O.4 0.3876 0.4832 0.4737152 54.7248 0.151588864 O.5 0.4354 0.508 0.5077696 46.481 0.1650251

22、2 O.6 0.4796 0.5115 0.5391584 38.2372 0.188166282 O.66 0.4974 0.5026 0.544 33.326 0.206176 0 7 0 5133 0 4831 0 5420416 29 9934 0 217900723 0 8 0.5239 0.4053 0.5054848 21.7496 0.229995584 0.9 0.4849 0.2513 0.4004928 13.5058 0.195840979 O.95 0.4207 0.1355 0.3025728 9.4716 0.1512864 1 0.1729 5.262 14桨毂

23、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PD=435.08hp,此时N=312.5 rpm (PD/N)1/3= (435.08/312.5) 1/3= 1.117 根据船舶原理（下）P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径 dt=170mm 采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径 dh=1.8dt=1.8X 170=306mm 毂前后两端的直径 d2=0.88X dh=0.88X 306=169.3mm d1=1.10X dh=1.10X 306=336.6mm 桨毂长度 l0=dh+100=406mm 减轻孔的长度 l1=0.3X l0=0.3X 406=121.8

24、mm 轴孔锥度取 K=0.1 毂部筒圆厚度 S =0.75X to.2R=0.75X 71.21=53.41mm 叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径 r1=0.033D=0.033X 1.754X 1000=58mm， r2=0.044D=0.044X 1.754X 1000=77mm。 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 g Kim* ana UL_ djL a.fSHS.：s JkB Jka. 史41科JLB Q=3SLf* 翼ft 华中科技大孝 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

25、密度 丫 =8410kgf/m3, 0.66R处叶切面的弦长（即最大弦长） b0.66=O.526m, 螺旋桨直径 D=1.754m 10.2=0.07121 m, to.6= 0.03824m 最大连续功率PD=435.08hp,此时N=312.5rpm 毂长 Lk=lo=0.406m 毂径 dh=d=1.8x dt=1.8x 0.仃=0.306m, 桨毂长度中央处轴径 d0 =0.045+0.108(Pd/N)1/3-0.5X KL k =0.045+0.108X (435.08/312.5)1/3-0.1 x 0.406/2=0.1453m dh/D=0.306/1.754=0.1745 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