船舶推進(jìn)課設(shè)

1、螺旋槳課程設(shè)計(jì) -800噸自航駁船螺旋槳設(shè)計(jì)書指導(dǎo)老師： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名：禹宗昕 學(xué) 號：U201312263 完成日期：2016/6/20目錄1.船型32主機(jī)參數(shù)43推進(jìn)因子的確定44槳葉數(shù)Z的選取45AE/A0的估算46槳型的選取說明57根據(jù)估算的AE/A0選取23張圖譜58列表按所選圖譜（考慮功率儲(chǔ)備）進(jìn)行終結(jié)設(shè)計(jì)，得到2組螺旋槳的要素及VsMAX59空泡校核，由圖解法求出不產(chǎn)生空泡的（AE/A0）MIN及相應(yīng)的VsMAX、P/D、0、D.710計(jì)算與繪制螺旋槳無因次敞水性征曲線911. 計(jì)算船舶系泊狀態(tài)螺旋槳有效推力T0與保持轉(zhuǎn)矩不變的轉(zhuǎn)速N0912槳葉強(qiáng)度校核1013槳葉輪廓及

2、各半徑切面的型值計(jì)算1214槳轂設(shè)計(jì)1215螺旋槳總圖繪制（詳見A3圖紙螺旋槳設(shè)計(jì)總圖）1316螺旋槳重量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算1317螺旋槳計(jì)算總結(jié)1418心得體會(huì)14附錄16題目24：800噸自航駁船螺旋槳設(shè)計(jì)書1. 船 型 雙槳流線型舵，前傾首柱，方尾，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，中機(jī)型自航駁船。設(shè)計(jì)水線長：LWL=61.00m垂線間長：LBP=59.50m型寬：B=10.50m型深：D=3.60m設(shè)計(jì)吃水：Td=2.70m方型系數(shù)：CB=0.734排水量：=1275t棱型系數(shù)：CP=0.757縱向浮心坐標(biāo)Xb= 0.915m縱向浮心位置xc=1.538%L/1/35.6250.64 96.240寬度吃水比B/

3、T3.889艾亞法有效功率估算表：（參考船舶原理上P279-285）（可以自主選定一種合適的估算方法，例如泰勒法。）2主機(jī)參數(shù)（設(shè)計(jì)航速約10kn）型號：12V135 標(biāo)定功率：PS2 = 257.4kw2標(biāo)定轉(zhuǎn)速：1500 r/min減速比：i = 5.063推進(jìn)因子的確定(1)伴流分?jǐn)?shù)w本船為雙槳內(nèi)河船，故使用漢克歇爾公式估算w=0.7CP-0.3=0.70. 757-0.3=0.2299(2)推力減額分?jǐn)?shù)t使用漢克歇爾公式t=0.50CP-0.18=0.500.757-0.18=0.1985(3)相對旋轉(zhuǎn)效率近似地取為R =1.0(4)船身效率H =(1-t)/(1-w)=(1-0.19

4、85)/(1-0.2299)=1.0414槳葉數(shù)Z的選取根據(jù)一般情況，普通船多用四葉，加之四葉圖譜資料較為詳盡、方便查找，故選用四葉。5AE/A0的估算（注意：對于內(nèi)河船及大徑深比螺旋槳的船不一定適用！） 按公式AE/A0 = (1.3+0.3Z)T / (p0-pv)D2 + k進(jìn)行估算，其中：T=PE/(1-t)V=259.0350.735/(1-0.1985)100.5144=46.18kN水溫15時(shí)汽化壓力pv=174 kgf/m2=1749.8 N/m2=1.705 kN/m2靜壓力p0=pa+hs=(10330+10001.9)9.8 N/m2=119.854 kN/m2 k取0.

5、2 D允許=0.6Td=0.62.7=1.62m D允許=0.7Td=0.72.7=1.89m AE/A0 = (1.3+0.3Z)T/ (p0-pv)D2 + k=（1.3+0.34）46.18/(119.854-1.705)1.622+0.2 =0.5326槳型的選取說明 由于本船為內(nèi)河自航原油駁船，采用MAU 4葉槳圖譜進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 7根據(jù)估算的AE/A0選取23張圖譜 根據(jù)AE/A0=0.336選取MAU4-40, MAU4-55兩張圖譜。8列表按所選圖譜（考慮功率儲(chǔ)備）進(jìn)行終結(jié)設(shè)計(jì)，得到2組螺旋槳的要素及VsMAX 功率儲(chǔ)備取10%，軸系效率S=0.97，齒輪箱效率G=0.96， 螺

6、旋槳敞水收到功率 PDO = Ps20.9SGR = 257.40.90.970.961.0 =215.722kW =293.382 hp 螺旋槳轉(zhuǎn)速N=1500/5.06=296.443rpm由圖譜可查得：（參考船舶原理下P267-268）據(jù)上表結(jié)果可繪制PTE、P/D及0對V的曲線，如圖一所示：圖一從PTE-f(V)曲線與船體滿載有效馬力曲線之交點(diǎn)，可得不同盤面比所對應(yīng)的設(shè)計(jì)航速及螺旋槳最佳要素P/D、D及0如下表所列9空泡校核，由圖解法求出不產(chǎn)生空泡的（AE/A0）MIN及相應(yīng)的VsMAX、P/D、0、D. 按柏努利空泡限界線中商船上限線，（參考船舶原理下P79）計(jì)算不發(fā)生空泡之最小展開

7、面積比。 槳軸沉深hs取1.9mp0-pv =pa+hs-pv=(10330+10001.9-174) kgf/m2 = 12056 kgf/m2計(jì)算溫度t =15, pv =174 kgf/m2 PDO=215.722kW =293.382 hp=101.87 kgfs2/m4據(jù)上述結(jié)果作圖二，可求得不發(fā)生空泡的最小盤面比及對應(yīng)的最佳螺旋槳要素: AE/A0=0.40， P/D=0.735， D=1.714 m， 0=0.625， VMAX=10.84 kn10計(jì)算與繪制螺旋槳無因次敞水性征曲線計(jì)算所得最佳盤面極為比接近40，因而無需差值，可直接選用Mau4-40P/D=0.735的敞水性征

8、曲線，其數(shù)據(jù)如下：11. 計(jì)算船舶系泊狀態(tài)螺旋槳有效推力T0與保持轉(zhuǎn)矩不變的轉(zhuǎn)速N0 由敞水性征曲線得J=0時(shí)，KT=0.308 KQ=0.0323 計(jì)算功率 ：PD= Ps2SG =257.40.970.96=239.7kw=326.11 hp 系柱推力減額分?jǐn)?shù)取 t0=0.04 主機(jī)轉(zhuǎn)矩： Q=PD6075/(2N)= 326.116075/(23.1416296.44) =787.88kgf.m 系柱推力： T=(KT/KQ)(Q/D)=(0.308/0.0323)(787.88/1.714)=4383.26 kgfT0=T（1-t0）=4383.26(1-0.04)=4207.93 k

9、gf故雙槳船 ：T0=2T0=24207.93 =8415.86 kgf 車葉轉(zhuǎn)速： N0=60T/(D4KT)=604383.260.5/(101.871.71440.308)0.5 =241.478rpm12槳葉強(qiáng)度校核按我國2009鋼質(zhì)內(nèi)河船建造規(guī)范校核t0.25R，應(yīng)不小于按下式計(jì)算所的之值：計(jì)算功率Ne=257.4 kW Ad=AE/A0=0.40， P/D=0.735, D=1.714 m, =10ne=N=1500/5.06=296.44 rpm, Z=4b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.2261.7140.4/(0.14)=0.387 m在0.25R、0.6R處

10、剖面的槳葉寬度bb0.25R=0.7212b0.66R=0.72120.387=0.279 mb0.6R=0.9911b0.66R=0.99110.387=0.384 m在0.25R、0.7R處螺距P0.25R=P/DD=0.7351.714=1.260 mP0.7R =P/DD=1.260 m材料系數(shù)K K=1.47（錳鋁青銅） 材料密度G=7.5g/cm t0.25R=3.4105(1.5+3.51.7141.26+1.7141.26)257.44279296.441.47-(0.03510+0.25)296.441.71410002 =39.15 mm查表8-4，則t0.25R=1.17

11、4*（0.0406+0.0359）/2=65.5mm標(biāo)準(zhǔn)槳切葉厚度t0.25R=65.5 mmt0.25R t0.25R,滿足強(qiáng)度要求。葉梢處的厚度t1.0應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值對鋼制、銅制：t1.0=C0D mm式中 D-螺旋槳直徑，m； C0 - -系數(shù)，普通螺旋槳取3.t1.0R=31.714=5.142mm標(biāo)準(zhǔn)槳切葉厚度t1.0R=0.3%1.714m=5.142 mmt1.0R= t1.0R,滿足強(qiáng)度要求。若采用標(biāo)準(zhǔn)槳的厚度極其分布，則可以滿足強(qiáng)度要求，且有裕度13槳葉輪廓及各半徑切面的型值計(jì)算軸線處最大厚度 = 0.05D=0.051.7141000=85.7 mm實(shí)際槳葉厚度

12、MAU型4葉螺旋槳尺度表列表計(jì)算如下： （單位：mm）14槳轂設(shè)計(jì)（參見船舶原理下P156 : 5. 槳轂形狀及尺度）最大連續(xù)功率PD0=326.11 hp，此時(shí)N=296.44 rpm(PD/N)1/3= (326.11/296.44) 1/3= 1.03根據(jù)船舶原理下P157圖8-40可查得螺旋槳槳軸直徑dt=153 mm采用整體式螺旋槳，則螺旋槳的轂徑dh=1.8dt=1.8153=275.4 mm轂前后兩端的直徑d2=0.88dh=0.88275.4=242.35 mmd1=1.10dh=1.10275.4=302.94 mm槳轂長度l0=dh=275.4 mm減輕孔的長度l1=0.3

13、l0=0.3275.4=82.62mm轂部筒圓厚度=0.75t0.2R=0.7569.5884=52.191 mm葉面、葉背與轂連接處的圓弧半徑r1=0.033D=0.0331.7141000=56.562mm，r2=0.044D=0.0441.7141000=75.416 mm15螺旋槳總圖繪制（附A3圖紙的螺旋槳設(shè)計(jì)總圖與計(jì)算書一起裝訂成冊）16螺旋槳重量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算錳鋁青銅(Mn3Al2(SiO4)3)材料重量密度=8410 kgf/m3 ，0.6R處葉切面的弦長 b0.6R=0.384 m，螺旋槳直徑D=1.714 m，t0.2R=0.0696 m， t0.6R= 0.0373 m最

14、大連續(xù)功率PD=326.11 hp，此時(shí)N=296.44 rpm轂徑d=1.8dt=1.80.153=0.275， 轂長LK=0.275 m槳轂長度中央處軸徑d0 =0.045+0.108(PD/N)1/3-KLK/2 =0.045+0.108(326.11/296.44)1/3-0.10.275/2=0.249 m d/D=0.275/1.714=0.160則根據(jù)我國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院提出的公式：槳葉重 Gbl=0.169Zbmax(0.5t0.2R+t0.6R)(1-d/D)D(kgf)=0.169841040.387(0.50.0696+0.0373)(1-0. 160)1.714

15、=228.39kgf 槳轂重 Gn=(0.88-0.6d0/d)LKd2(kgf)=(0.88-0.60.249/0.275)0.27584100.2752=58.89kgf螺旋槳重量 G= Gbl +Gn= 228.39+58.89=287.28 kgf螺旋槳慣性矩 Imp=0.0948Zbmax(0.5t0.2+t0.6)D3 =0.0948841040.387(0.50.0696+0.0373)1.7143 =448.06 kgfms217.螺旋槳設(shè)計(jì)總結(jié)螺旋槳直徑：D=1.714m設(shè)計(jì)航速：VMAX=10.84kn螺距比：P/D=0.735m轂徑比：dh/D=0.16m型式：MAU旋向

16、：右旋盤面比：AE/AO=0.40材料：錳鋁青銅葉數(shù)：Z=4總重量：287.28 kgf螺旋槳效率：0=0.625慣性矩：448.06kgfms2縱傾角：=1018.課程設(shè)計(jì)總結(jié)課設(shè)開始之前，覺得有模板推進(jìn)課設(shè)會(huì)很簡單，但真正開始之后，發(fā)現(xiàn)工作量其實(shí)并不小。原本以為直接對照學(xué)長的模板修改一下數(shù)據(jù)就可以很輕松地做下來，但事實(shí)是學(xué)長的模板其實(shí)存在很多問題，這使我不得不把學(xué)長的模板只單純地當(dāng)做一個(gè)流程摘要，真正的數(shù)據(jù)，參數(shù)，公式都要到書上找到依據(jù)才敢進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然，想必這也是老師的初衷，老師給我們模板只不過是為讓我們做課設(shè)更有調(diào)理，絕不是簡單地修改參數(shù)，不過腦子機(jī)械地完成計(jì)算任務(wù)。因而，相比其他一些

17、一味參照模板的同學(xué)，推進(jìn)課設(shè)我花費(fèi)了更多的時(shí)間，但卻能找到每個(gè)參數(shù)和公式的依據(jù)，也因而，我認(rèn)為在推進(jìn)課程設(shè)計(jì)的過程中，我的收獲還是比較大的。在這一點(diǎn)上我認(rèn)為自己多花費(fèi)的時(shí)間還是很值得的。每次做課設(shè)給我最大的感觸都是，理論和實(shí)踐的距離?？赡茉谡n堂上聽得順理成章的公式，校核過程，真正到自己去做的時(shí)候還是會(huì)遇到很多困難，而我把這些困難歸因于，當(dāng)初課堂上只是單方面地認(rèn)同原理，而沒能做到去反問一下，這些原理的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。比如說這次我校核的是一艘雙槳船，除了個(gè)別經(jīng)驗(yàn)公式不一樣，最大的區(qū)別在于功率和推力，究竟什么時(shí)候校核的是單槳特性，什么時(shí)候的推力是總推力，什么時(shí)候要算單個(gè)槳所承受的平均推力。之前課堂上接觸

18、雙槳船只是在計(jì)算題里，老師給定了功率推力等，對其應(yīng)用范圍也有一定的說明。然而現(xiàn)在我們是設(shè)計(jì)者，我們必須搞清楚，一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式代數(shù)算出的數(shù)值的具體含義，而且在全部課程設(shè)計(jì)的過程中都要記清楚，不然在后續(xù)的計(jì)算中極容易搞混淆。比如一開始，看到學(xué)長用艾亞法估計(jì)有效功率，我們就也跟著用同樣的方法，然而，這個(gè)方法算出的有效功率究竟是單個(gè)槳的，還是相當(dāng)于兩個(gè)的總功率？在課堂上不曾思考的問題，在課設(shè)過程中我們都必須重新面對。除開這些“新大陸”，還有些個(gè)人認(rèn)為很“蠢”的問題，比如盤面比。對于盤面比的定義可謂是貫穿課程始終，我們也很清楚依據(jù)盤面比選擇螺旋槳型號，MAU-40還是MAU-55。然而，真正課設(shè)做到第六步就卡殼了，學(xué)長的模板上對槳型的選擇極為簡單，一句話帶過，卻讓我心生疑惑，螺旋槳的選型是就近原則，還是必須大于計(jì)算值？關(guān)于這個(gè)問題我問了很多同學(xué)，大家說法不一，有點(diǎn)同學(xué)說