螺旋槳設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、課程設(shè)計(jì)螺旋槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書信海 11 號(hào)”學(xué)院航運(yùn)與船舶工程學(xué)院專業(yè)船舶與海洋工程學(xué)生姓名李 金 檑班 級(jí)船舶 1403 班學(xué) 號(hào) 631418020315 組 員李金檑、劉敬指導(dǎo)教師 趙藤課程設(shè)計(jì)目錄一、前言 1二、船體主要參數(shù) 1三、主機(jī)主要參數(shù) 1四、推進(jìn)因子 1五、阻力計(jì)算 2六、可以達(dá)到最大航速的計(jì)算 2七、空泡校核 4八、強(qiáng)度校核 5九、螺距修正 7十、重量及慣性矩計(jì)算 7十一、敞水性征曲線的確定 9十二、系柱特性計(jì)算 10十三、航行特性計(jì)算 11十四、螺旋槳計(jì)算總結(jié) 12十五、槳轂形狀及尺寸計(jì)算 13十六、螺旋槳總圖 （見附頁(yè) ） 14十七、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì) 14十八、設(shè)計(jì)參

2、考書 14課程設(shè)計(jì)一、前言本船阻力委托七零八研究所五室進(jìn)行船模拖曳試驗(yàn)， 并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出阻 力曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì) d 3.4m 吃水情況來(lái)進(jìn)行。雖然在船舶試驗(yàn)過(guò)程中將本船附體 部分(舵、軸支架、舭龍骨等)也裝在試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕?，但考慮本船建造的表面粗糙 度及螺旋槳等影響在換算本船阻力時(shí)再相應(yīng)增加 15%。本船主機(jī)最大持續(xù)功率 2 1080kw額定轉(zhuǎn)速 750 轉(zhuǎn)/分，考慮本船主機(jī)的經(jīng)濟(jì) 性和長(zhǎng)期使用后主機(jī)功率折損。在船速計(jì)算中按 2 1080kw 85% 來(lái)考慮。螺旋 槳轉(zhuǎn)速為 300 轉(zhuǎn)/分。二、船體主要參數(shù)表 1 船體主要參數(shù)水線長(zhǎng)Lwl70.36m垂線間長(zhǎng)Lpp68.40m型寬B15.80m型

3、深H4.8 m設(shè)計(jì)吃水d3.40 m漿軸中心高1.30 m排水量2510 tBHLppB本船的=3.292；=1.41；pp =4.329；=4.647HdBd三、主機(jī)主要參數(shù)型 號(hào)： 8230ZC 二臺(tái) 額定轉(zhuǎn)速： 750r/min額定功率： Ps =1080kw(1469hp)減速比： 2.5傳送效率：M =0.95四、推進(jìn)因子伴流分?jǐn)?shù)0.165 ；推力減額 t=0.165船身效率H 1 ；相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 R 11課程設(shè)計(jì)五、阻力計(jì)算本船曾在七零八所水池進(jìn)行船模阻力試驗(yàn)， 表中數(shù)值為吃水 3.4m 時(shí)船的阻力試驗(yàn)結(jié)果。表2 模型試驗(yàn)提供的有效功率數(shù)據(jù)航速（節(jié)）1112131415d=3.4m

4、EHP3.4(kw)457.1634.8890.01255.01766.11.15EPH 3.4525.7730.01023.51443.22031.4六、可以達(dá)到最大航速的計(jì)算 采用 MAU 4 葉槳圖譜進(jìn)行計(jì)算。 取功率儲(chǔ)備 15%，軸系效率： M =0.95 螺旋槳敞水收到馬力： PD 1469 0.85 0.95 1 1186.218 hp 根據(jù) MAU4 -40，MAU -55，MAU4 -70的 BP 圖譜列表計(jì)算表 3 按 BP圖譜設(shè)計(jì)的計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值假定航速 Vkn11.0012.0013.0014.0015.00VA (1 )Vkn9.18510.02010.85511.

5、69012.525BP NPD0.5 VA2.540.41232.51126.61522.11418.611BP6.3575.7025.1594.7034.314MAU4 -4074.0067.6061.8057.6053.00PD0.640.680.710.740.7600.5620.5920.6180.6420.662PTEPD H 0666.65702.24733.08761.55785.28MAU4 -5572.265.961.256.252.2PD0.700.720.760.790.832課程設(shè)計(jì)00.5480.5780.6120.6280.648PTEPD H 0650.05685

6、.63715.97744.94768.67MAU4 -7071.864.260.056.052PD0.710.740.770.800.83500.5270.5580.5780.5980.614PTEPD H 0625.14661.91685.63709.36728.34根據(jù)上圖中的計(jì)算結(jié)果可繪制 PTE、 、P D及 0對(duì) V的曲線，如下圖20001800160014001200/ph 1000 /PE800600400200圖 1 MAU4 葉槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果課程設(shè)計(jì)從PTE - f V 曲線與船體滿載有效馬力曲線之交點(diǎn)，可獲得不同的盤面比所 對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)航速及螺旋槳最佳要素 P D 、D

7、及 0 如下表所示。表 4 設(shè)計(jì)計(jì)算的最佳要素MAUVmax /knP/DD/m04-4013.630.73059.12.240.6324-5513.560.77858.42.200.6244-7013.410.79058.42.170.586七、空泡校核 按柏利爾空泡限界線中商船上限線，計(jì)算不發(fā)生空泡之最小展開面積比。 槳軸沉深： hs T ZP 3.4 1.3 2.1m計(jì)算溫度：t=15 pv 174kgf /m2 PD 1186.218hp 104.63kgf s2 /m4p0 pv pa hs pv10330 1025 2.1 174212308 .5kgf / m2表 5 空泡校核計(jì)

8、算結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值MAU4 -40MAU4 -55MAU4 -701Vmaxkn13.6313.5613.412VA 0.5144Vmax(1 )m/s5.8545.8245.7603(0.7 ND 60)2(m/s) 2606.605585.134569.285422V02.7R V A2 3(m/s) 2640.874619.053602.4635(p0pv) 2 V0.7R0.3670.3800.3916C (查圖 )0.1510.1530.1557T PD 0 75/VAkgf9604.8409532.1109051.0908AP T 2 V0.7R Cm21.8971.9241.

9、85340A/E0.712.32.22.10.790.77圖2 空泡校核計(jì)算結(jié)果0.750.73/PD/Dm其中有： AE / A00.568 P/ D 0.781 D 2.20m0 0.62 Vmax 13.50kn課程設(shè)計(jì)9AE AP (1.0670.229 P D)m22.1082.1652.09110AE AOAED20.5350.5700.565據(jù)上表計(jì)算結(jié)果作圖， 可求得不發(fā)生空泡的最小盤面比以及所對(duì)應(yīng)的最佳螺 旋槳要素：八、強(qiáng)度校核按 2001 年規(guī)范校核 t0.25R 及 t0.6R （ 見下表 ） ，應(yīng)不小于按下式計(jì)算之值：tY Y 1.36 A1N eX A2GAd N2D

10、3tK X Y ZbneX 1010 Zb計(jì)算功率： Ne 1469 0.95 1395.55hp課程設(shè)計(jì)AE AO 0.568 P/D 0.7818 G=7.6g/cm3 N ne 300r /minb0.66R bmax 0.226DA d / (0.1Z) 0.226 2.20 0.568/0.4 0.706mb 0.25R 0.7212 b0.66R0. 509mb0.6R 0.9911b0.66R 0.700m表6 強(qiáng)度校核計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值0.25R0.6R弦長(zhǎng) bm0.5090.700K16342072501511410635434A1 D/ P(K1 K2D/ P0.7)K3D

11、/ P0.7 K42203.295796.548Y 1.36A1Ne /( Zbne )6846.3321799.77028223341241653803301161.2651002.369材料系數(shù) K （鋁鎳青銅 ）1.3801.380X A2GAd N 2D 3 /1010 Zb0.2360.148t Y/ K Xmm77.36038.2216課程設(shè)計(jì)MAU 標(biāo)準(zhǔn)槳葉厚度 tmm84.1547.96校核結(jié)果滿足要求滿足要求實(shí)取槳葉厚度mm8549.95實(shí)際槳葉厚度按 t1.0R =0.0045D=9.90mm與t0.25R = 85mm連直線決定：t0.2R=90.01mm ，t0.3R=

12、79.99mm ，t0.4R=69.98mm ，t0.5R=59.97mm ， t0.6R=49.95mm，t0.7 R= 39.94mm ， t0 .8R= 29.93mm ，t0.9R=19.91mm ，t0.95R=14.91mm九、螺距修正根據(jù)尾軸直徑的大小， 決定轂徑比 dh/D= 0.18 ，此值與 MAU 槳標(biāo)準(zhǔn)轂徑比相同， 故對(duì)此項(xiàng) 螺距無(wú)需修正。 由于實(shí)際槳葉厚度小于 MAU槳標(biāo)準(zhǔn)厚度，故無(wú)需因厚度差異進(jìn)行 螺距修正。十、重量及慣性矩計(jì)算根據(jù)我國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)院提出的公式： 漿葉重量：Gbl 0.169 Zbmax (0.5t0.2 t0.6)(1 Dd )D(kgf )

13、0.169 7600 4 0.706 (0.5 0.09001 0.04995) 1-0.18 2.20 621.326kgf槳轂重量：2Gn (0.88 0.6do /d)LK d2(kgf)0.88 0.6 0.206/0.39 6 0.396 7600 0.396 2 415.01kg螺旋槳慣性矩：當(dāng) d / D 0.18 時(shí)：32Imp 0.0948 Zbmax (0.5t0.2 t0.6)D 3(kgf cm s2)0.0948 7600 4 0.706 0.5 0.09001 0.04995 2.2032205718.01 (kgf cm s2 )課程設(shè)計(jì)其具體計(jì)算過(guò)程如下表：表

14、7 重量及慣性矩計(jì)算項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)bmaxm0.706PDhp1186.217Nr/min300t0.2Rm0.09001t0.5Rm0.04995K0.5LKm0.396kgf /m37600Z4dhm0.396Dm2.201/ 3d0 0.045 0.108(PD / N)1/3 KLK /2m0.206Gbl 0.169 Zbmax(0.5t0.2 t0.6)(1 )DDkgf621.3162Gn (0.88 0.6do /d)LK d 2kgf415.01G Gbl Gnkgf1036.326Imp 0.0948 Zbmax(0.5t0.2 t0.6)D3kgf cm s2205718.

15、01式中： bmax為槳葉最大寬度（ m）；d0為槳轂長(zhǎng)度中央處軸徑，可按下式估計(jì)課程設(shè)計(jì)do 0.0450.108 PD / N 1/3 KLK m20.0450.108 1186.218 / 300 1/3 0.05 0.39620.206mPD ，N 分別為主機(jī)最大持續(xù)功率情況下的螺旋槳收到馬力（hp）和轉(zhuǎn)速（ r/min）；t0.2R分別為 0.2R和 0.6R處切面之最大厚度；K 為軸轂配合的錐度； LK 為轂長(zhǎng)（ m） 為材料重量密度（ kgf /m3 ）d 為槳轂直徑（ m ）；D 為螺旋槳直徑；十一、敞水性征曲線的確定由 MAU4 -40、 MAU4 -55 中 P/D=0.7

16、 和 P/D=0.8 的敞水性征曲線內(nèi)插得到 MAU4-56.8，P/D=0.781 的敞水性征曲線。其具體計(jì)算表格如下：表 1-9 設(shè)計(jì)槳的敞水特性數(shù)據(jù)表槳 型項(xiàng) 目P/DJ0.00.10.20.30.40.50.60.70.8設(shè)計(jì)KT0.7810.3510.32510.28480.2510.2110.1710.1250.0750.031槳10KQ0.7810.4080.36630.3520.3180.2740.2450.1890.1390.081課程設(shè)計(jì)KT0.40.30.20.110KQKT0.10.3 0.50.7圖 3 設(shè)計(jì)槳的敞水特征曲線十二、系柱特性計(jì)算由圖 1-3設(shè)計(jì)槳的敞水性

17、征曲線得： J 0時(shí)， KT 0.351 ， K Q 0.408計(jì)算功率： PD 1469 0.95 1395.55 hp系柱推力減額分?jǐn)?shù)?。?t0 0.04主機(jī)轉(zhuǎn)矩：系柱推力：KT Q0.351 3506.9813713.79kgfTT0.0408 2.20KQ D螺旋槳轉(zhuǎn)速：N 60 DT4KT 60 104.61327.1230.4790.351 239.59r /min10課程設(shè)計(jì)十三、航行特性計(jì)算取轉(zhuǎn)速為 300，285，270 進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果如下：表9 航行特性計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值Vkn1112131415VA 0.5144 1 Vm/s4.7255.1545.5846.0136.

18、443N=300 r/minJ VA /nD0.4300.4690.5080.5470.586KT0.1990.1840.1680.1500.132KQ0.0270.0260.0240.0220.02024PTE KT n2D4 1 tV /145.6hp769.233775.910767.476737.958695.78925PS KQ2 n n2D5/75 S Rhp1600.6761545.3801426.5041307.6291188.754N=285 r/min0.4520.4930.5340.5750.617KT0.1900.1740.1560.1370.117KQ0.0280.0

19、250.0230.0200.01824PTEKT n2D4 1 tV /145.6hp662.835662.201643.172608.286556.59125PS KQ2 n n2D5/75 S Rhp1426.8911274.0091172.0891019.208917.287N=270 r/min0.4770.5210.5640.6070.651KT0.1800.1620.1420.1220.099KQ0.0250.0240.0210.0190.01624PTE KT n2D4 1 tV /145.6hp563.589553.342525.447486.166422.692PS KQ2

20、n n2D5/75 S R1083.2521039.922909.931823.271693.28111課程設(shè)計(jì)圖 4 航行特性曲線由圖中可求得滿載航行時(shí)可達(dá)最大航速約為V=13.629kn，主機(jī)馬力為1350.11hp。115%超載航行時(shí)可達(dá)最大航速約為 V=13.233kn，主機(jī)馬力為 1396.94hp，與 設(shè)計(jì)基本一致。十四、螺旋槳計(jì)算總結(jié)表 10 螺旋槳計(jì)算結(jié)果表螺旋槳直徑D=2.20m設(shè)計(jì)航速Vmax 13.50kn螺距比P/D 0.781轂徑比dh /D 0.18型式MAU旋向右旋12課程設(shè)計(jì)葉數(shù)Z=4材料鎳鋁青銅盤面比AE / AO 0.568重量1036.326kgf縱傾角8

21、0慣性矩205718.01kgf cm s2螺旋槳效率0 0.615十五、槳轂形狀及尺寸計(jì)算轂和轂帽的形狀必須使水流順滑地流過(guò)， 避免產(chǎn)生漩渦。 其尺度及形狀可根 據(jù)船舶實(shí)際情況和造船實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。 本船實(shí)際選取整體式螺旋槳， 其相應(yīng)尺寸 計(jì)算如下：螺旋槳軸的軸徑 dt ：d t利用船舶原理（下冊(cè)） P157 圖8-40來(lái)確定，得出 dt 220mm螺旋槳的轂徑 dh： dh 0.18D 396mm轂前后兩端的直徑 d1、 d2：d20.75 0.90 dh0.8 396 316.8mmd11.05 1.15 dh1.1 396 435.6mm減輕孔長(zhǎng)度 l1 ：l1 0.3l0 0.3 496 148.8mm槳轂長(zhǎng)度 l0： l0 dh 100 396 100 496mm 轂部筒圓厚度 ： 0.75t0.75R 0.75 34.935 26.20mm 葉面、葉背與轂連接處的圓弧半徑：r1 0.03D 0.03 2200 66.0mmr2 0.044D 0.044 2200 96.80mm1 11軸孔之錐度 K ： K 一般為 1 1 ，取 K 1 后端軸孔直徑 d3 ：10 161631d3 220 496 189.0mm3 1613課程設(shè)計(jì)十六、螺旋槳總圖 （見附頁(yè) ）在螺旋槳總圖中， 需要畫出槳葉的伸張輪廓、 投射輪廓及側(cè)投影輪廓。 在伸 張輪廓上畫出若干半徑處的切