阻力与推进课程设计螺旋桨设计说明书王仁田200971129

1、螺旋桨设计说明书大连理工大学船舶与海洋工程阻力与推进课程设计螺旋桨设计说明书课程名称： 船舶阻力与推进 院 （系）：运载工程与力学学部专 业： 船舶与海洋工程 班 级： 运船0904班 学 号： 200971129 学生姓名： 王仁田 2012 年 7 月 16 日目录设计要求3设计船主要参数估算31、船体主要参数42、主机参数53、推进因子的决定54、可以达到最大航速的计算55、空泡校核76、强度效核97、螺距修正118、重量及惯性矩计算119、敞水性征曲线之确定1210、系柱特性计算1311、航行特性计算1312、螺旋桨设计总结15参考文献16螺旋桨图谱设计设计要求已知设计船的排水量，设计

2、航速。要求根据船舶原理一书中的母型船和相关方法估算阻力及有效功率曲线，选定主机功率及转速，根据螺旋桨设计图谱来设计螺旋桨，并绘制螺旋桨总图。设计船主要参数估算利用海军系数法，估算设计船的主要参数，整理得如下表1：表1：设计船主要参数计算（海军系数法）母型船换算公式设计船排水量(t)：2080025225设计航速(m/s):15.4815.5设计水线长(m)：144.2153.776垂线间长(m)：140149.297型宽(m)：21.823.248型深(m)：12.513.330设计吃水(m)：8.99.491方型系数：0.7430.725桨轴中心离基线(m)：2.953.145主机功率(hp

3、)：846096581、 船体主要参数 根据上一部分的计算，整理出如下的船体主要参数 船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。设计水线 垂线间长 型宽 型深 设计吃水 方形系数 排水量 桨轴中心距基线 根据海军系数法，设计船与母型船有效功率间的换算比例为，而母型船的有效功率已由模型试验得到，并整理得如下表2：表2：模型试验提供的母型船的有效功率数据航速V/kn121314151617有效功率/hp满载203626553406436855337017压载177923513007364243695236110%满载223929213747480560867719由此可计算的设计船

4、的有效功率，整理如下表3：表3：设计船的有效功率数据航速V/kn12.000 13.000 14.000 15.000 16.000 17.000 有效功率PE/hp满载2315 3019 3873 4967 6292 7980 压载2023 2674 3420 4142 4969 5954 110%满载2546 3322 4261 5464 6921 8778 图1 设计船的有效功率曲线从该曲线上，可以读出设计船在设计航速时的有效功率2、 主机参数型号 苏尔寿6RLB56柴油机一台最大持续功率 9658 hp转速 143 r/min旋向 右旋3、 推进因子的决定根据泰洛选取伴流分数 按商赫公

5、式决定推力减额分数 取相对旋转效率 船身效率 4、 可以达到最大航速的计算采用MAU 4叶桨图谱进行计算： 取功率储备10%，轴系效率 螺旋桨敞水收到马力： 根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的图谱列表计算:表5 按图谱设计的计算表项目单位数值假定航速131415168.45 9.1 9.75 10.4 63.263 52.564 44.236 37.645 7.954 7.250 6.651 6.136 MAU4-4089.124 82.442 77.023 72.163 P/D0.602 0.619 0.638 0.657 0.508 0.531 0.553 0.574 5

6、203.160 5443.776 5665.535 5884.016 MAU4-5587.539 80.520 74.863 70.355 P/D0.638 0.668 0.689 0.703 0.487 0.511 0.536 0.557 4986.114 5240.564 5488.251 5711.138 MAU4-7087.32 80 74.50169.366 P/D0.643 0.67 0.697 0.723 0.471 0.495 0.516 0.535 4828.0955072.604 5288.113 5487.021 根据表5中的计算结果可绘制、P/D及对的曲线，如下图所示：

7、图2 MAU4叶桨图谱设计计算结果从曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可获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，如表6所列：表6 按MAU4叶桨图谱设计计算结果图设计计算的最佳要素MAU/(kn)P/DD04-4015.66 0.632 74.2 5.2817 0.532 4-5515.5 0.691 72.5 5.108 0.507 4-7015.3 0.702 72.2 5.0212 0.487 5、 空泡校核 按柏利尔空泡限界线中商船上界线，计算不发生空泡之最小展开面积比。 桨轴沉深 2计算温度 具体的空泡校核过程见下表7：表7 空泡校核计算结果序号项目单位MAU4-

8、40MAU4-55MAU4-701 15.66 155 15.3 2 5.236 5.183 5.116 3765.55 716 691.89 4792.96 742.87 718.06 50.402 0.429 0.444 6(查表得)0.164 0.169 0.171 764250.85 61863.61 60200 89.444 9.42 9.372 9 10.24 10.36 10.34 100.468 0.506 0.523 根据上表的计算结果可以作出下图：图4 空泡校核计算结果从该图中便可求得不空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。 6、 强度效核按2001年规范校核及(见表

9、8)，应不小于按下式计算之值： 计算功率 表8 强度校核计算表项目单位0.25R0.6R弦长b1.026 1.41 6342072501511410635434 2400.38 859.02 38308.1 9975.9 8223341241653803301212.27 1019.52 材料系数K（铝镍青铜）1.179 1.179 0.305 0.187 209.4 100.28MAU标准桨叶厚度t196.605112.05校核结果不满足要求满足要求实取桨叶厚度Mm209.4100.28实际桨叶厚度按与连成直线决定： 7、 螺距修正根据尾轴直径大小，决定毂径比，此值与MAU桨标准毂径比相同，

10、故对此项螺距无需修正。虽然实际桨叶厚度小于MAU桨标准厚度，但考虑到节省材料，仍将根据厚度差异进行螺距修正。设计桨 标准桨 (取MAU4-55为基准螺旋桨) 修正后的螺距比8、 重量及惯性矩计算 结合本设计所得螺旋桨的尺寸要素选取合适的桨毂和桨轴尺寸，采用我国船舶与海洋工程设计研究所所提出的相关公式进行计算，可得以下数据：材料重量密度 桨叶最大宽度 桨叶重量 榖长 桨轴中央处轴径 桨榖直径 轴榖配合锥度 桨榖重量 螺旋桨总重 整个螺旋桨的惯性矩 9、 敞水性征曲线之确定由MAU4-40，MAU4-55， P/D=0.697的敞水性征曲线内插得到MAU4-49，P/D=0.697的敞水性征曲线以

11、及数据：表9 设计桨的敞水特性数据表MAU4-40 P/D=0.6J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.246 0.223 0.200 0.169 0.135 0.098 0.060 0.015 10KQ0.234 0.224 0.200 0.185 0.152 0.118 0.082 0.050 MAU4-40 P/D=0.7J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.292 0.269 0.236 0.216 0.177 0.143 0.099 0.060 10

12、KQ0.302 0.289 0.262 0.242 0.215 0.177 0.138 0.100 MAU4-55 P/D=0.6J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.262 0.231 0.208 0.162 0.124 0.083 0.046 -0.020 10KQ0.246 0.231 0.208 0.177 0.146 0.115 0.076 0.034 MAU4-55 P/D=0.7J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.307 0.279 0.246

13、 0.215 0.172 0.131 0.085 0.045 10KQ0.336 0.306 0.277 0.246 0.215 0.177 0.126 0.090 MAU4-40 P/D=0.697J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.291 0.268 0.235 0.214 0.176 0.142 0.098 0.059 10KQ0.300 0.287 0.260 0.240 0.213 0.1750.136 0.098 MAU4-55 P/D=0.697J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.

14、500 0.600 0.700 KT0.306 0.277 0.245 0.214 0.171 0.129 0.083 0.043 10KQ0.333 0.304 0.275 0.244 0.213 0.175 0.1240.088 MAU4-49 P/D=0.697J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.300 0.273 0.241 0.221 0.1730.134 0.089 0.049 10KQ0.320 0.297 0.269 0.252 0.213 0.175 0.129 0.092 根据MAU4-49，P/D=0.

15、697的相关数据绘制性征曲线，如下图：图4 设计桨的敞水特征曲线10、 系柱特性计算由上图得时，,计算功率 系柱推力减额分数取。主机转矩 系柱推力 螺旋桨转速 11、 航行特性计算取转速为，进行计算，结果如表所示：表10 航行特性计算表项目单位数347 4.681 5.0155.35 5.684 N=157r/min0.355 0.3820.409 0.437 0.464 0.19 0.179 0.165 0.155 0.147 0.0225 0.022 0.0209 0.0198 0.01895559.567 5640.597 5570.821 5582.075 5

16、624.841 9875.420 9655.966 9173.168 8690.370 8295.353 N=147r/min0.381 0.411 0.440 0.470 0.499 0.1800 0.1700 0.1590 0.1470 0.1320 0.0220 0.0210 0.0193 0.0188 0.0174 4556.077 4633.959 4643.694 4579.442 4369.161 7768.596 7415.478 6815.178 6638.619 6144.253 N=137r/min0.413 0.444 0.4760.508 0.539 0.1650 0.1510 0.1380 0.1290 0.1110 0.0209 0.0192 0.0180 0.0170 0.0155 3571.983 3520.360 3447.089 3437.097 3142.346 5837.496 5362.675 5027.508 4748.202 4329.243 将上述计算结果绘制成航行特性曲线，如下图：图5 航行特性曲线由此，可以得到压载航行时可达最大航速为，主机马力为。110%满载航行时可达最大航速为，主机马力为。满载航行，时，可达最大航速为，主机马力为，与设计要求基本一致。12、 螺