阻力及推進(jìn)課程設(shè)計(jì)螺旋槳設(shè)計(jì)說(shuō)明書王仁田200971129

1、螺旋槳設(shè)計(jì)說(shuō)明書大連理工大學(xué)船舶與海洋工程阻力與推進(jìn)課程設(shè)計(jì)螺旋槳設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程名稱： 船舶阻力與推進(jìn) 院 （系）：運(yùn)載工程與力學(xué)學(xué)部專 業(yè)： 船舶與海洋工程 班 級(jí)： 運(yùn)船0904班 學(xué) 號(hào)： 200971129 學(xué)生姓名： 王仁田 2012 年 7 月 16 日目錄設(shè)計(jì)要求3設(shè)計(jì)船主要參數(shù)估算31、船體主要參數(shù)42、主機(jī)參數(shù)53、推進(jìn)因子的決定54、可以達(dá)到最大航速的計(jì)算55、空泡校核76、強(qiáng)度效核97、螺距修正118、重量及慣性矩計(jì)算119、敞水性征曲線之確定1210、系柱特性計(jì)算1311、航行特性計(jì)算1312、螺旋槳設(shè)計(jì)總結(jié)15參考文獻(xiàn)16螺旋槳圖譜設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求已知設(shè)計(jì)船的排水量，設(shè)計(jì)

2、航速。要求根據(jù)船舶原理一書中的母型船和相關(guān)方法估算阻力及有效功率曲線，選定主機(jī)功率及轉(zhuǎn)速，根據(jù)螺旋槳設(shè)計(jì)圖譜來(lái)設(shè)計(jì)螺旋槳，并繪制螺旋槳總圖。設(shè)計(jì)船主要參數(shù)估算利用海軍系數(shù)法，估算設(shè)計(jì)船的主要參數(shù)，整理得如下表1：表1：設(shè)計(jì)船主要參數(shù)計(jì)算（海軍系數(shù)法）母型船換算公式設(shè)計(jì)船排水量(t)：2080025225設(shè)計(jì)航速(m/s):15.4815.5設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)(m)：144.2153.776垂線間長(zhǎng)(m)：140149.297型寬(m)：21.823.248型深(m)：12.513.330設(shè)計(jì)吃水(m)：8.99.491方型系數(shù)：0.7430.725槳軸中心離基線(m)：2.953.145主機(jī)功率(hp

3、)：846096581、 船體主要參數(shù) 根據(jù)上一部分的計(jì)算，整理出如下的船體主要參數(shù) 船型：?jiǎn)螛?、球首、球尾、流線型掛舵、中機(jī)型多用途遠(yuǎn)洋貨船。設(shè)計(jì)水線 垂線間長(zhǎng) 型寬 型深 設(shè)計(jì)吃水 方形系數(shù) 排水量 槳軸中心距基線 根據(jù)海軍系數(shù)法，設(shè)計(jì)船與母型船有效功率間的換算比例為，而母型船的有效功率已由模型試驗(yàn)得到，并整理得如下表2：表2：模型試驗(yàn)提供的母型船的有效功率數(shù)據(jù)航速V/kn121314151617有效功率/hp滿載203626553406436855337017壓載177923513007364243695236110%滿載223929213747480560867719由此可計(jì)算的設(shè)計(jì)船

4、的有效功率，整理如下表3：表3：設(shè)計(jì)船的有效功率數(shù)據(jù)航速V/kn12.000 13.000 14.000 15.000 16.000 17.000 有效功率PE/hp滿載2315 3019 3873 4967 6292 7980 壓載2023 2674 3420 4142 4969 5954 110%滿載2546 3322 4261 5464 6921 8778 圖1 設(shè)計(jì)船的有效功率曲線從該曲線上，可以讀出設(shè)計(jì)船在設(shè)計(jì)航速時(shí)的有效功率2、 主機(jī)參數(shù)型號(hào) 蘇爾壽6RLB56柴油機(jī)一臺(tái)最大持續(xù)功率 9658 hp轉(zhuǎn)速 143 r/min旋向 右旋3、 推進(jìn)因子的決定根據(jù)泰洛選取伴流分?jǐn)?shù) 按商赫公

5、式?jīng)Q定推力減額分?jǐn)?shù) 取相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 船身效率 4、 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10%，軸系效率 螺旋槳敞水收到馬力： 根據(jù)MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的圖譜列表計(jì)算:表5 按圖譜設(shè)計(jì)的計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值假定航速131415168.45 9.1 9.75 10.4 63.263 52.564 44.236 37.645 7.954 7.250 6.651 6.136 MAU4-4089.124 82.442 77.023 72.163 P/D0.602 0.619 0.638 0.657 0.508 0.531 0.553 0.574 5

6、203.160 5443.776 5665.535 5884.016 MAU4-5587.539 80.520 74.863 70.355 P/D0.638 0.668 0.689 0.703 0.487 0.511 0.536 0.557 4986.114 5240.564 5488.251 5711.138 MAU4-7087.32 80 74.50169.366 P/D0.643 0.67 0.697 0.723 0.471 0.495 0.516 0.535 4828.0955072.604 5288.113 5487.021 根據(jù)表5中的計(jì)算結(jié)果可繪制、P/D及對(duì)的曲線，如下圖所示：

7、圖2 MAU4葉槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果從曲線與船體滿載有效馬力曲線之交點(diǎn)，可獲得不同盤面比所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)航速及螺旋槳最佳要素P/D、D及，如表6所列：表6 按MAU4葉槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果圖設(shè)計(jì)計(jì)算的最佳要素MAU/(kn)P/DD04-4015.66 0.632 74.2 5.2817 0.532 4-5515.5 0.691 72.5 5.108 0.507 4-7015.3 0.702 72.2 5.0212 0.487 5、 空泡校核 按柏利爾空泡限界線中商船上界線，計(jì)算不發(fā)生空泡之最小展開面積比。 槳軸沉深 2計(jì)算溫度 具體的空泡校核過程見下表7：表7 空泡校核計(jì)算結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目單位MAU4-

8、40MAU4-55MAU4-701 15.66 155 15.3 2 5.236 5.183 5.116 3765.55 716 691.89 4792.96 742.87 718.06 50.402 0.429 0.444 6(查表得)0.164 0.169 0.171 764250.85 61863.61 60200 89.444 9.42 9.372 9 10.24 10.36 10.34 100.468 0.506 0.523 根據(jù)上表的計(jì)算結(jié)果可以作出下圖：圖4 空泡校核計(jì)算結(jié)果從該圖中便可求得不空泡的最小盤面比以及所對(duì)應(yīng)的最佳螺旋槳要素。 6、 強(qiáng)度效核按2001年規(guī)范校核及(見表

9、8)，應(yīng)不小于按下式計(jì)算之值： 計(jì)算功率 表8 強(qiáng)度校核計(jì)算表項(xiàng)目單位0.25R0.6R弦長(zhǎng)b1.026 1.41 6342072501511410635434 2400.38 859.02 38308.1 9975.9 8223341241653803301212.27 1019.52 材料系數(shù)K（鋁鎳青銅）1.179 1.179 0.305 0.187 209.4 100.28MAU標(biāo)準(zhǔn)槳葉厚度t196.605112.05校核結(jié)果不滿足要求滿足要求實(shí)取槳葉厚度Mm209.4100.28實(shí)際槳葉厚度按與連成直線決定： 7、 螺距修正根據(jù)尾軸直徑大小，決定轂徑比，此值與MAU槳標(biāo)準(zhǔn)轂徑比相同，

10、故對(duì)此項(xiàng)螺距無(wú)需修正。雖然實(shí)際槳葉厚度小于MAU槳標(biāo)準(zhǔn)厚度，但考慮到節(jié)省材料，仍將根據(jù)厚度差異進(jìn)行螺距修正。設(shè)計(jì)槳 標(biāo)準(zhǔn)槳 (取MAU4-55為基準(zhǔn)螺旋槳) 修正后的螺距比8、 重量及慣性矩計(jì)算 結(jié)合本設(shè)計(jì)所得螺旋槳的尺寸要素選取合適的槳轂和槳軸尺寸，采用我國(guó)船舶與海洋工程設(shè)計(jì)研究所所提出的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，可得以下數(shù)據(jù)：材料重量密度 槳葉最大寬度 槳葉重量 榖長(zhǎng) 槳軸中央處軸徑 槳榖直徑 軸榖配合錐度 槳榖重量 螺旋槳總重 整個(gè)螺旋槳的慣性矩 9、 敞水性征曲線之確定由MAU4-40，MAU4-55， P/D=0.697的敞水性征曲線內(nèi)插得到MAU4-49，P/D=0.697的敞水性征曲線以

11、及數(shù)據(jù)：表9 設(shè)計(jì)槳的敞水特性數(shù)據(jù)表MAU4-40 P/D=0.6J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.246 0.223 0.200 0.169 0.135 0.098 0.060 0.015 10KQ0.234 0.224 0.200 0.185 0.152 0.118 0.082 0.050 MAU4-40 P/D=0.7J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.292 0.269 0.236 0.216 0.177 0.143 0.099 0.060 10

12、KQ0.302 0.289 0.262 0.242 0.215 0.177 0.138 0.100 MAU4-55 P/D=0.6J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.262 0.231 0.208 0.162 0.124 0.083 0.046 -0.020 10KQ0.246 0.231 0.208 0.177 0.146 0.115 0.076 0.034 MAU4-55 P/D=0.7J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.307 0.279 0.246

13、 0.215 0.172 0.131 0.085 0.045 10KQ0.336 0.306 0.277 0.246 0.215 0.177 0.126 0.090 MAU4-40 P/D=0.697J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.291 0.268 0.235 0.214 0.176 0.142 0.098 0.059 10KQ0.300 0.287 0.260 0.240 0.213 0.1750.136 0.098 MAU4-55 P/D=0.697J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.

14、500 0.600 0.700 KT0.306 0.277 0.245 0.214 0.171 0.129 0.083 0.043 10KQ0.333 0.304 0.275 0.244 0.213 0.175 0.1240.088 MAU4-49 P/D=0.697J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.300 0.273 0.241 0.221 0.1730.134 0.089 0.049 10KQ0.320 0.297 0.269 0.252 0.213 0.175 0.129 0.092 根據(jù)MAU4-49，P/D=0.

15、697的相關(guān)數(shù)據(jù)繪制性征曲線，如下圖：圖4 設(shè)計(jì)槳的敞水特征曲線10、 系柱特性計(jì)算由上圖得時(shí)，,計(jì)算功率 系柱推力減額分?jǐn)?shù)取。主機(jī)轉(zhuǎn)矩 系柱推力 螺旋槳轉(zhuǎn)速 11、 航行特性計(jì)算取轉(zhuǎn)速為，進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表所示：表10 航行特性計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)347 4.681 5.0155.35 5.684 N=157r/min0.355 0.3820.409 0.437 0.464 0.19 0.179 0.165 0.155 0.147 0.0225 0.022 0.0209 0.0198 0.01895559.567 5640.597 5570.821 5582.075 5

16、624.841 9875.420 9655.966 9173.168 8690.370 8295.353 N=147r/min0.381 0.411 0.440 0.470 0.499 0.1800 0.1700 0.1590 0.1470 0.1320 0.0220 0.0210 0.0193 0.0188 0.0174 4556.077 4633.959 4643.694 4579.442 4369.161 7768.596 7415.478 6815.178 6638.619 6144.253 N=137r/min0.413 0.444 0.4760.508 0.539 0.1650 0.1510 0.1380 0.1290 0.1110 0.0209 0.0192 0.0180 0.0170 0.0155 3571.983 3520.360 3447.089 3437.097 3142.346 5837.496 5362.675 5027.508 4748.202 4329.243 將上述計(jì)算結(jié)果繪制成航行特性曲線，如下圖：圖5 航行特性曲線由此，可以得到壓載航行時(shí)可達(dá)最大航速為，主機(jī)馬力為。110%滿載航行時(shí)可達(dá)最大航速為，主機(jī)馬力為。滿載航行，時(shí)，可達(dá)最大航速為，主機(jī)馬力為，與設(shè)計(jì)要求基本一致。12、 螺