船舶阻力与推进课程设计

1、鲁东大学交通学院船舶阻力与推进课程设计说明书 课程名称：船舶原理 院 （系）：交通学院 专 业：船舶与海洋工程班 级：船舶1002 学 号：20102814022 学生姓名：陈指导老师：胡丽芬2013年7月15日目录1. 船型主要参数22. 主机参数23. 推进因子的决定34. 可以达到最大航速的计算35. 空泡校核56. 强度校核77. 螺距校核98. 敞水特性曲线的确定109. 系柱特性计算1110. 航行特性计算1211. 螺旋桨计算总结141.船型主要参数船型：单桨，中机型渔船。垂线间长 Lpp = 78 m 型 宽 B = 14m 型 深 H = 8.8 m 平均吃水 Tm = 6

2、m 棱形系数 Cp = 0.735 排水体积 = 4973m3排 水 量 = 5097t桨轴线中心距基线高 Zp = 2 m由模型试验提供的有效功率数据如下表；航速kn10111213有效功率PE/hp压载5066609551453满载58075710941664110%超载638832120318302.主机参数型号主机功率 MHP = 1618kw(2200hp)转 速 N = 280 r/min螺旋桨材料 Cu3镍铝青铜旋向 右旋3推进因子的决定 根据船型资料，单桨渔船,伴流分数 w=0.77CP-0.28=0.286 根据经验公式，单桨渔船，推力减额分数 t=0.77CP-0.30=0

3、.266取相对旋转效率 中机型 R=1.0船身效率 =1.0284.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 螺旋桨敞水收到的马力：PD=PSSR1-10=2200×0.97×1×0.9=1920.6 hp根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的-列下表：表一项目单位数值假定速度kn10111213VA=(1-w)Vkn7.147.8548.5689.282Bp=NP0.5D/VA2.590.081 70.982 57.105 46.749 (Bp)0.59.491 8.425 7.557 6.

4、837 MAU4-40103948679P/D0.570.580.60.62n00.460.4880.5180.545PTE=PDn0nshp908.223 963.506 1022.738 1076.047 MAU4-55102.2938577.5P/D0.5950.6150.6350.665n00.440.470.50.528PTE=PDn0nshp868.735 927.967 987.199 1042.482 MAU4-75101.5928476.5P/D0.6050.6250.6450.675n00.4280.4580.4830.515PTE=PDn0nshp845.042 904.

5、274 953.634 1016.815 由上表一的计算结果可绘制PTE，P/D及O对V的曲线如下从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P/D，D及0，数据如下表二MAUVmax/knP/DD/m04-4011.8290.572 87.282.633 0.529 4-5511.7310.606 87.062.604 0.509 4-7011.6370.617 86.892.578 0.490 5.空泡校核按柏利尔空泡校核限界线中渔船下限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴深度 hS=T-ZP=6-2=4 m P0-PV=Pa+r

6、hs-Pv=10330+1025×4174=14256kgf/m2计算温度为15 PV = 174 kgf/m2 PD=1920.6hp =104.63kgfs2/m4空泡校核结果如下表三序号项目单位数值MAU4-40MAU4-55MAU4-701P/D0.572 0.606 0.617 200.529 0.509 0.490 3Dm2.6332.6042.5784Vmaxkn11.82911.73111.6375VA=0.5144Vmax(1-w)m/s4.345 4.309 4.274 6Vt=(0.7ND/60)2(m/s)2730.105 714.111 699.922 7(

7、V0.7R)2=(VA)2+（Vt）2(m/s)2748.981 732.675 718.189 8=(P0-Pv)/（0.5(V0.7R)2）0.364 0.372 0.379 9C（查图6-20）0.1260.1320.13810T=PD075/VAkgf17536.421 17018.289 16508.675 11AP=T/(0.5(V0.7R)2C)m23.552 3.364 3.184 12AE=AP/(1.067-0.229P/D)m23.795 3.623 3.440 13AE/A0=AE/(D2/4)0.697 0.680 0.659 由上表的结果作图如下由上图可求得不发生空

8、泡的最小盘面比与所对应的最佳螺旋桨要素如下 AE/A0=0.664 P/D=O.616 D=4.78m 0=0.494 Vmax=11.659kn6.强度校核按2001年规范校核t0.25R及t0.6R,应不小于按下式计算之值：t=, Y= ,X=计算功率Ne=2200×0.97=2134hpAd=AE/A0=0.664 P/D=O.616 =100 G=7.6g/kg N=ne=280r/min叶片最大宽度b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.226×2.584×0.664/0.4 =0.969 mb0.25R=0.7212b0.66R=0.699m

9、b0.25R=0.7212b0.66R=0.969m强度校核计算如下表四表四项目单位数值0.25R0.6R叶片最大宽度b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)m0.969 0.969 弦长bm0.699 0.961 K1634.000 207.000 K2250.000 151.000 K31410.000 635.000 K44.000 34.000 D/P1.623 1.623 D/P0.71.623 1.623 A1=(D/P)(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K42655.344 934.945 Ne=0.97PDhp1862.982 1862.982 Y=1.36A1

10、Ne/(Zbne)8591.828 2201.350 K582.000 23.000 K634.000 12.000 K741.000 65.000 K8380.000 330.000 Ad=AE/A00.664 0.664 =10o度10.000 10.000 A2=D/P(K5+K6)+K7+K81475.065 1212.143 材料系数K(Cu3镍铝青铜)1.380 1.380 材料密度G(Cu3镍铝青铜)g.cm-37.600 7.600 D2.584 2.584 X=A2GAdN2D2/(1010Zb）0.139 0.083 t=Y(K-X)0.5mm103.245 53.427

11、MAU标准螺旋桨厚度t,mm98.838 56.331 校核结果不满足要求满足要求实取桨叶厚度mm103.459.4 各半径出实际桨叶厚度分布如下表五表五实际桨叶厚度单位数据T1.0R=0.0035Dmm9.044 T0.2Rmm109.7 T0.3Rmm97.1 T0.4Rmm84.5 T0.5Rmm71.9 T0.6Rmm59.4 T0.7Rmm46.8 T0.8Rmm34.2 T0.9Rmm21.6 7.螺距修正 根据尾轴直径大小，决定毂径比d/D=0.18,此值与MAU桨标准毂径比相同，故对此项螺距无需修正。由于实际桨叶厚度大于标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。设计桨 （）0.7R

12、=0.04847标准桨 （）0.7R=0.045761-s=0.5765取AU4-55为基准桨a为基准螺旋桨展开面积比为0.55a=11.1-×AE/A0 = AE/A0=0.664 （）0.7=（）0.7设-（）0.7标 ××0.75 =(0.0487-0.04576××0.75=0.007925=-21-s =-2×0.616×0.5765×0.007925=-0.00563修正后的螺距比：=0.616-0.00563=0.6108.敞水性征曲线之确定由MAU4-55,MAU4-70,P/D=0.616的敞水性

13、征曲线内插得到MAU4-66.4，P/D=0.616的敞水性征曲线。设计桨的敞水性征曲线数据如下表六J0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000 MAU4-66.4KT0.2720 0.2460 0.2106 0.1775 0.1339 0.0848 0.0456 - KQ0.0276 0.0251 0.0215 0.0190 0.0151 0.0118 0.0073 0.0034 由上表的数据，绘出设计桨的敞水性征曲线如下图9.系柱特性计算 由上图的J=0时，K=0.272，K=0.0276.计算功率 P=220×

14、0.97=2134hp系柱推力减额分数取t=0.04主机转矩Q=5919.03kgf·m系柱推力 T=0.272/0.0276×5919.03/2.584 =22574.485kgf螺旋桨转速 N= 60=253.083r/min10.航行特性计算 取转速为280r/min,270r/min,260r/min进行计算，航行计算如下表7项目单位数值Vkn10.0000 11.0000 12.0000 13.0000 VA=0.5144(1-w)Vm/s3.6728 4.0401 4.4074 4.7747 N=280r/minJ=VA/nD0.3046 0.3350 0.36

15、55 0.3960 KT0.1763 0.1644 0.1508 0.1359 KQ0.0188 0.0177 0.0164 0.0152 PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp903.1123 925.8984 926.6563 904.9901 PS=KQ2nn2D5/(75SR)hp1991.4396 1872.2381 1739.9175 1612.3932 N=270r/minJ=VA/nD0.3159 0.3474 0.3790 0.4106 KT0.1721 0.1590 0.1443 0.1284 KQ0.0184 0.0172 0.0159 0.0147 PTE=K

16、Tn2D4(1-t)V/145.6hp819.5655 832.8672 824.6957 795.0319 PS=KQ2nn2D5/(75SR)hp1748.4138 1630.9084 1507.8377 1396.5302 N=260r/minJ=VA/nD0.3280 0.3608 0.3936 0.4264 KT0.1667 0.1525 0.1370 0.1206 KQ0.0180 0.0166 0.0153 0.0142 PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp735.9595 740.7108 726.0917 692.2258 PS=KQ2nn2D5/(75SR)hp1522.5114 1409.5655 1298.4266 1203.5520 把上表的计算结果绘制如下图由上图可求得