船舶阻力及推进课程设计报告

1、大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计船舶与海洋工程船舶阻力与推进课程设计报告 课程名称：U船舶阻力与推进课程设计 题 目：U航速：15.06kn 排水量:22311t院 （系）：U 运载工程与力学学部 专 业：U 船舶与海洋工程 班 级：U 学 号：U 学生姓名：U 指导教师：U 2014 年 7 月 16 日目 录U一、通过给定排水量和航速估算有效马力和阻力U2U1根据海军部系数法参照母型船得到各载况下的有效功率U2U2阻力的估算U2U二、螺旋桨初步设计U2U三、螺旋桨终结设计U3U1船体主要参数U3U2主机参数U3U3推进因子的决定U4U4可以达到最大航速的计算U4U5空泡

2、校核U5U6强度校核U7U7螺距修正U8U8重量及惯性矩计算U8U9敞水性征曲线之确定U9U10系柱特性计算U10U11航行特性计算U10U12螺旋桨设计总结U120B一、通过给定排水量和航速估算有效马力和阻力3B1根据U海军部系数法U参照母型船得到各载况下的有效功率母型船航速V/kn12 13 14 15 16 17 有效功率PE/hp满载2036 2655 3406 4368 5533 7017 压载1779 2351 3007 3642 4369 5236 110满载2239 2921 3747 4805 6086 7719 设计船航速V/kn121314151617有效功率PE/hp满

3、载221028813696474060057615速度V111.8612.8513.8414.8315.8116.80110满载243131694066521466058377设计船排水量22311t，要求航速15.06kn；母型船排水量20800t，15.48kn。从换算数据中读出设计船满载有效功率为PE=4809.12hp。4B2阻力的估算船身总阻力46594.94 kgf1B二、螺旋桨初步设计初步设计确定最佳转速 初步设计确定最佳转速的计算表序号名称单位数据1螺旋桨直径D m4.89 2H=（1-t)/(1-w)1.15 3VA=V(1-)kn10.35 4PEhp4809 4809 4

4、809 4809 5假定一组转速Nr/min1201301401506直径系数=ND/VA56.7261.4566.1870.907P/D0.780.750.720.70800.630.600.580.5594.755.245.746.1910PD=BP2VA5/N2hp4185.21 5320.93 6566.75 7746.74 11PS=PD/(S·R)hp4314.65 5485.49 6769.84 7986.33 12PTE=PD·0·Hhp3006.62 3666.14 4349.26 4940.34 将表格内结果绘制成如下页所示曲线，求得最佳转速约

5、为147.68r/min，最后根据主机确定的转速为148 r/min。确定转速的计算结果2B三、螺旋桨终结设计5B1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。根据母型船参数，通过海军部系数法换算得到设计船主要参数如下：设计水线长 LWL=180.40 m 垂线间长 LPP=175.14 m 型宽 B=27.27 m 型深 H=15.64 m 设计吃水 T=11.13 m 方形系数 CB=0.7253 排水量 =40725 t 桨轴中心距基线 ZP=3.69 m6B2主机参数7B3推进因子的决定根据泰洛公式估算半流分数（=0.5Cb-0.05） =0.3126 由于推

6、理减额分数尺度作用很小，取值与母型船相同 t =0.21 取相对旋转效率 R =1.0 船身效率 H =(1-t)/(1-w)=1.14948B4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 s=0.97（中机型） 螺旋桨敞水收到马力： PD =7895.41 (hp)根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的 -图谱列下表计算按 -图谱设计的计算表根据上页表中的计算结果可绘制PTE、P/D、及0对V的曲线，如下图所示。MAU4叶桨图谱设计计算结果从PTE-f（V）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

7、P/D、D及0，如下表所列。按图谱设计计算结果图设计计算的最佳要素MAUVmax/(kn)P/DD04-4015.445 0.661 70.568 5.062 0.581 4-5515.299 0.705 69.539 4.941 0.561 4-7015.098 0.722 69.564 4.878 0.535 9B5空泡校核按柏利尔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=T-ZP =6.09 m 16398.99 kgf/m2计算温度 t=15 pv=174 kgf/m2 PD=8127.63hp =104.63 kgf·s2/m4空泡校核计算结果

8、表根据上表计算结果绘制下图，可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。最佳要素如下：AE/A0=0.496 P/D=0.692 D=4.979m 0=0.569 Vmax=15.357 kn10B6强度校核按2001年规范效核t0.25R及t0.6R，见下表所示，应不小于按下式计算之值： 计算功率 Ne=9044×0.97×0.735=6650KWAd=AE/A0=0.50 P/D=0.69 =8° G=7.6g/cm2 N=ne=148r/min b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)= 1.39 m b0.25R=0.7212 b0.66R

9、= 1.01m b0.6R=0.9911 b0.66R= 1.38 m强度校核计算表实际桨叶厚度按t1.0R=0.0035D =17.43 mm与t0.25R=202.8mm连成直线决定：如下页表所示。不同半径处桨叶厚度r/Rt0264.590.1239.870.2215.160.25202.800.3190.440.4165.730.5141.010.6116.290.66101.460.791.580.866.860.942.140.9529.791.017.4311B7螺距修正（1）毂径比不同对螺距的修正最大连续功率时收到的马力PD=8772.68hp，转速N=148r/min，(PD/

10、N)1/3=3.90由教材P157图8-40查得螺旋桨轴的直径dt=455mm螺旋桨毂径dh取2.0dt，dh=2.0dt=910mm求得毂径比dh/D=0.196，标准毂径比0.18求得修正值 0.0003（2）叶厚比不同对螺距的修正设计桨（t/b)0.7R =0.06590标准桨（t/b)0.7R =0.05523 (取MAU4-55为基准螺旋桨) 0.638 -0.001 0.001修正后的螺距比： 0.69412B8重量及惯性矩计算根据MAU桨切面的面积数据用积分方法计算得：桨叶重量 Gb=5962.684 kgf桨毂重量 Gh=4323.5 kgf螺旋桨总重 G=10286.20 k

11、gf桨叶惯性矩 Ib=1034.010kgf·cm·s²桨毂惯性矩 Ih=110030.820 kgf·cm·s²螺旋桨总惯性矩 I=111064.830 kgf·cm·s²13B9敞水性征曲线之确定由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.6和P/D=0.7的敞水性征曲线内插得到MAU4-49.6，P/D=0.6和P/D=0.7的敞水性征曲线，再内插得到MAU4-49.6，P/D=0.692的敞水性征曲线，见下图，数据见下表。设计桨的敞水性征曲线J00.10.20.30.40.50.60.7MAU4

12、-60.9KT0.307 0.272 0.245 0.216 0.176 0.134 0.093 0.043 MAU4-60.9-10KQ0.320 0.299 0.270 0.243 0.213 0.178 0.141 0.090 MAU4-60.9000.140.290.420.530.60.630.54设计桨的敞水特性数据表14B10系柱特性计算由设计桨的敞水性征曲线得，J=0时，KT=0.307，KQ=0.03196。计算功率 PD=8772.68hp，系柱推力减额分数取 t0=0.04，主机转矩 42452.495kgf·m系柱推力 81909.864kgf螺旋桨转速 122.203r/min15B11航行特性计算取转速为148r/min，138r/min，128r/min进行计算，结果如下表所示：航行特性计算表将上述结果绘制成下图：航行特性曲线由图中可求得：110超载航行时可达最大航速约为V=14.963kn，主机马力为8426.464hp。满载航行时，N=148r/min时，可达最大航速约为V=15.343kn，主机马力为8238.227hp，达