螺旋桨课程设计

1、第 18 页 共 18 页JS813尾滑道渔船螺旋桨设计书指导老师： 学生姓名： 学 号： 完成日期：1. 船 型 单桨流线型舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型尾滑道渔船。设计水线长：LWL=29.80m垂线间长：LBP=28.00m型宽：B=6.30m型深：D=2.90m设计吃水：Td=2.20m方型系数：CB=0.555排水量：=222t棱型系数：CP=0.653纵向浮心坐标Xb= -1.36m纵向浮心位置xc=%L/1/34.920.64 31.74宽度吃水比B/T2.86艾亚法有效功率估算表：速度V/Kn91011Froude数0.270.300.33标准Co（图7-3）332

2、.58270.58223.22标准Cbc0.6250.5770.555实际Cb（肥瘦%）（本船Cb=0.555）12.0%（瘦）3.8%（瘦）0Cb修正%8.70%1.88%0Cb修正数量128.935.090已修正Cb之C1361.51223.22275.67B/T修正%-4.773-4.773-4.773B/T修正量217.2510.6513.16已修正B/T之C2378.76233.87288.83标准Xc（L %）船中后1.30%（后）2.39%（后）2.04%（后）实际Xc（L %）船中后（本船为后）4.56%4.56%4.56%相差%L，在标准后（本船均为在标准后）3.26%2.5

3、2%2.17%Xc修正（%）4.4%3.2%5.4%Xc修正数量3-12.71-9.24-15.60已修正Xc之C3366.05279.60218.27长度修正%=（Lwl-1.025Lpp）/Lwl*100%3.7%3.7%3.7%长度修正413.5410.348.08已修正长度之C4379.59289.44226.35V372910001331PE=(0.64)*(V3)*0.735/C4(KW)44.8180.47137.20PE=(0.64)*(V3)*0.735/C4(hp)60.97109.48186.672主机参数型号：8E150C 标定功率：PS2 = 199kw标定转速：75

4、0 r/min标定马力270.75hp减速后转速：297.62r/min减速比：i = 2.52减速箱效率g：0.96轴系效率s：0.98最大持续功率：262.63hp相应转速：235.85rpm3推进因子的确定(1)伴流分数本船为单桨海上渔船，故使用汉克歇尔公式估算=0.77*Cp-0.28=0.222(2)推力减额分数t，用汉克歇尔公式估算t=0.77*CP-0.3=0.203(3)相对旋转效率近似地取为R =1.0(4)船身效率H =(1-t)/(1-)=(1-0.203)/(1-0.222)=1.0244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

5、选用四叶。5AE/A0的估算按公式AE/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-pv)D2 + k进行估算，其中：T=PE/(1-t)V=137.2/(1-0.203×11×0.5144)=30.3kN 水温15时汽化压力pv=174 kgf/m2=174×9.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力p0=pa+hs=(10330+1025×1.5)×9.8 N/m2=116.302 kN/m2 k取0.2 D允许=0.7×T=0.7×2.2=1.5y.2682413 AE/A0 = (1.

6、3+0.3×Z)×T / (p0-pv)D2 + k=（1.3+0.3×4）×30.3/(121.324-1.705)×2.2×2.2)+0.2 = 0.4946桨型的选取说明 由于本船为海上渔船，MAU型原型螺旋桨比较适合在海洋中工作的要求。所以选用MAU型较适宜。7根据估算的AE/A0选取23张图谱根据AE/A0=0.494选取MAU4-40, MAU4-55，MAU4-70三张图谱。8列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计，得到3组螺旋桨的要素及VsMAX功率储备取16%，轴系效率S=0.98，齿轮箱效率G=0.96螺旋桨敞

7、水收到功率 PDO = Ps×0.9×0.98×S×G = 199×0.84×0.98×0.98×0.96 = 159.13kw = 213.3 hp (English)由图谱可查得：项目单位数量假定航速VKn91011VA=Vs(1-)Kn7.007.788.56Bp=n*(PDo0.5)/(VA2.5)33.5325.7420.28 (Bp0.5)5.795.074.50MAU4-4068.561.255.0P/D0.6750.7160.760o0.5880.6240.653PTEhp128.43136.291

8、42.63MAU4-5567.160.054.1P/D0.720.7680.816o0.5730.6080.636PTEhp125.15132.80138.91MAU4-7066.559.253.2P/D0.7360.7830.836o0.5520.5800.607PTEhp120.57126.68132.58相应曲线（如下图1-1所示）得到数据系列/项目Vmax/knP/DD/mPoMAU4-4010.350.7331.591.1658.660.636MAU4-5510.290.7821.561.2258.140.617MAU4-7010.220.7941.541.2357.820.586图

9、1-19空泡校核，由图解法求出不产生空泡的（AE/A0）MIN及相应的VsMAX、P/D、0、D.按柏努利空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴沉深hs由船体比例取1.5mp0-pv = pa+hs-pv =(10330+1025×2-174) kgf/m2 =11591kgf/m2计算温度t =15, pv = 174 kgf/m2 PDO = 156.78 kw = 213.3 hp (English)=104.63 kgf×s2/m4序号项目单位数值MAU4-40MAU4-55MAU4-701AE/Ao0.400.550.702VmaxKn10.

10、3510.2910.223VAm/s4.1414.1154.0904(0.7ND/60)2(m/s)2300.82289.58282.205(V(0.7R)2(m/s)2317.96306.51298.930.5(V(0.7R)216634.0816035.0715638.496=(Po-Pv)/( 0.5(V(0.7R)2)0.6970.7230.7417c0.1720.1780.1828T=75*Po*o/VAKgf2934.12864.42737.29Ap=T/(c*0.5(V(0.7R)2)m21.0261.0040.96210AD=Ap/(1.067-0.229*P/D)m21.14

11、11.1311.08611Ao=(D2)/4m21.9861.9111.86312需要的AE/Ao0.5740.5920.583空泡校核图如下数据分析据上述结果作图二，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: AE/A0=0.5923， P/D=0.7884， D=1.5534m， 0=0.6093， VMAX=10.14kn图1-2 空泡校核10计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 由B4-40,B4-55,P/D=0.735的敞水性征曲线内插得到B4-50.5, P/D=0.735的敞水性征曲线，其数据如下：J00.10.20.30.40.50.60.70.80.9KT0.348

12、40.31840.27280.250.21280.170.12710.080.03718010KQ0.41840.388460.355640.318460.282820.250.20.15430.08710.0243000.122820.250.367180.454360.551540.63590.643080.558980图1-3 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=0.348, KQ=0.0419计算功率 PD=199*0.96*0.98/0.735=154.72hp系柱推力减额分数取 t0=0.04,主机转

13、矩Q=PD×60×75/(2N)=254.72×60×75/(2×3.1416×297.62)= 612.72 kgf.m系柱推力T=(KT/KQ)×(Q/D)=(0.348/0.0419)×(612.72/1.5534)= 3276.01 kgf车叶转速N0=60×T/(×D4×KT)=60×(3276.01/(104.63×1.55344×0.348)0.5 = 235.85 rpm12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

14、t0.6R，应不小于按下式计算所的之值： t=Y/(K-X) (mm)式中Y=A1×Ne/(Z×b×N),X=A2×G×Ad×N2×D3/(1010×Z×b)计算功率Ne=262.62hpAd= AE/A0=0.5923， P/D=0.7884， =10º， G=7.6gf/cm3, N=297.62rpm在0.6R处切面弦长 b0.6=2.1867× AE/A0×D/Z=0.502m b0.25R=0.7212×b0.6R=0.362m项目单位数值0.25R0.6

15、0R弦长bm0.3620.502K1634307K2250151K31410635K4434A12186791Y1332.4814347.6605K58223K63412K74165K8380330A213251161材料系数K（铝青铜）Kgf/cm31.2001.200X0.13680.08644tmm35.40217.669标准桨叶厚度tmm59.1833.86校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm59.1833.8613桨叶轮廓及各半径切面的型值计算最大切面在0.66R处，b0.66R=0.226*D* AE/A0/(0.1*Z)=0.520m轴线处最大厚度 = 0.050D=0.05

16、0×1.55×1000=77.67mm实际桨叶厚度MAU型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下： （单位：mm） 14桨毂设计最大连续功率PD=262.63hp，此时N0=235.85 rpm(PD/N)1/3= (582/314.8) 1/3= 1.036根据中文课本P198图9-1可查得螺旋桨桨轴直径dt=150mm采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8×150=270mm毂前后两端的直径d2=0.88×dh=0.88×270=237.6mmd1=1.10×dh=1.10×270=297mm桨毂长度l0=dh+

17、100=370mm减轻孔的长度l1=0.3×l0=0.3×370=111mm毂部筒圆厚度=0.75×t0.2R=0.75×63.07=47.30mm叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.033×1553.4×1000=53.8mm，r2=0.044D=0.044×1.5534×1000=68.35mm15 螺旋桨总图绘制（详见螺旋桨设计总图）附纸16螺旋桨重量及转动惯量计算铝青铜材料重量密度=8410kgf/m3 ，0.66R处叶切面的弦长 b0.6=0.520mm，螺旋桨直径D=1.55m，t0.

18、2=0.06307 m， t0.6= 0.03386m最大连续功率PD=262.63hp，此时N0=235.85 rpm毂径d=0.167×dt=0.167×1.5534=00.2700m， 毂长LK=0.3700m桨毂长度中央处轴径d0 =0.045+0.108(PD/N)1/3-KLK/2 =0.045+0.108×(582/314.8)/3-0.1×0.3934/2=0.0666md/D=0.174则根据我国船舶及海洋工程设计研究院提出的公式：桨叶重 Gbl=0.169Zbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-d/D)D(kgf)=0.169&#

19、215;8410×4×0.520×(0.5×0.06307+0.03286)×(1-0.174)×1.5534=248.06kgf 桨毂重 Gn=(0.88-0.6d0/d)LKd2(kgf)=(0.88-0.6×0.0666/0.2700)×0.3700×8410×0.27×0.27=166.05kgf螺旋桨重量 G= Gbl +Gn= 414.1kgf螺旋桨惯性矩 Imp=0.0948Zbmax(0.5t0.2+t0.6)D3 =0.0948×8410×4×0.52×(0.5×0.06307+0.03386)×(1