重慶交大螺旋槳圖譜課程設(shè)計(jì)(阻力與推進(jìn))

1、螺旋槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算說明書“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 阮永都 班 級(jí) 2013級(jí)船舶1 班 學(xué) 號(hào) 631318020110 小 伙 伴 唐曉婭、高偉 指導(dǎo)教師 趙藤 日期：2016年6月14日目 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10十四、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)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)吃水情況來進(jìn)行。雖然在船舶試驗(yàn)過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蜕希紤]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)功率額定轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分，考慮本船主機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和長期使用后主機(jī)功率折損。在船速計(jì)算中按來考慮。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70.36m垂線間長68.40m型寬 B15.80m型深H4.8 m設(shè)計(jì)吃水d3.50 m漿軸中心高1.30 m排水量2510 t本船的 =3.292； =1.

3、37； =4.329； =4.514三、主機(jī)主要參數(shù)型 號(hào)：8230ZC 二臺(tái) 額定功率：=1080kw(1469hp)額定轉(zhuǎn)速：750r/min 減速比：2.5傳送效率：=0.95四、推進(jìn)因子伴流分?jǐn)?shù) ； 推力減額 t=0.165船身效率 ； 相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 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3.5m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=3.5mEHP3.5（kw）466.9652.4917.61303.61824.71.15EPH 3.5536.9705.31055.21499.12098.4六、可以達(dá)到最大航速的

4、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：=0.95螺旋槳敞水收到馬力：根據(jù)MAU4-40，MAU-55，MAU4-70的圖譜列表計(jì)算表3 按圖譜設(shè)計(jì)的計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值假定航速Vkn11.0012.0013.0014.0015.00kn9.18510.02010.85511.69012.52540.41232.51126.61522.11418.6116.365.705.164.704.31MAU4-4074686359530.640.680.710.740.760.5650.5950.6170.6420.664670.21705.8731.90761.55787.6

5、4MAU4-5572.866.161.856.2520.700.720.760.810.840.5470.5780.6030.6280.648648.86685.63715.29744.94768.67MAU4-7071.065.660.556520.720.7280.7580.7880.8250.5250.5540.5760.5970.615623.95657.16683.26708.17729.52根據(jù)上圖中的計(jì)算結(jié)果可繪制、及對(duì)V的曲線，如下圖。圖1 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)，可獲得不同的盤面比所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)航速及螺旋槳最佳要素、D及如下表所示。表4

6、設(shè)計(jì)計(jì)算的最佳要素MAU4-4013.50 0.72560.82.280.6294-5513.430.77659.62.230.6144-7013.280.79059.22.180.582七、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： 海水壓力： 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力：計(jì)算溫度 ：t=15 表5 空泡校核計(jì)算結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值MAU4-40MAU4-55MAU4-701kn13.500 13.430 13.280 2m/s5.7995.7695.7043(m/s)2628.5601.237574.5784(m/s)2662.128 634.518 607.11

7、4 50.358 0.374 0.391 6(查圖)0.1480.1520.16279649.9119468.7689077.5628m21.882 1.877 1.764 9m22.089 2.110 1.991 100.512 0.541 0.534 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：圖2 空泡校核計(jì)算結(jié)果其中有： 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： 計(jì)算功率： G=7.6g/cm3 表6 強(qiáng)度校核計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值0.25R0.6R弦長bm0.4930.67763420725015114

8、106354342219.529799.627120.6061868.0928223341241653803301335.2241164.756材料系數(shù)K(鋁鎳青銅)1.381.380.2780.177mm80.38339.406MAU標(biāo)準(zhǔn)槳葉厚度mm85.3048.61校核結(jié)果滿足要求滿足要求實(shí)取槳葉厚度mm8649實(shí)際槳葉厚度按與連直線決定：九、螺距修正根據(jù)尾軸直徑的大小，決定轂徑比，此值與MAU槳標(biāo)準(zhǔn)轂徑比相同，故對(duì)此項(xiàng)螺距無需修正。十、重量及慣性矩計(jì)算根據(jù)我國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)院提出的公式：漿葉重量：槳轂重量：為槳轂長度中央處軸徑，可按下式估計(jì)：螺旋槳慣性矩：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：其具體計(jì)算過程

9、如下表：表7 重量及慣性矩計(jì)算項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)m0.683hp1186.217Nr/min300m0.09106m0.05055K0.083m0.5017600Z4dhm0.4014Dm2.23m0.195616.499361.05977.54209725.00式中：為槳葉最大寬度（m）；為槳轂長度中央處軸徑，可按下式估計(jì)，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）；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；為轂長（m）為材料重量密度（)Z為槳葉數(shù)；為槳轂直徑（m）；D為螺旋槳直徑；螺旋槳總慣性矩：十一、敞水性征曲線的確定由MAU4-40、MAU

10、4-55中P/D=0.7和P/D=0.8的敞水性征曲線內(nèi)插得到P/D=0.774的敞水性征曲線。其具體計(jì)算表格如下：表8 設(shè)計(jì)槳的敞水特性數(shù)據(jù)表J0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9KT0.7740.3360.3050.2730.2390.2030.1630.1210.0750.03110KQ0.7740.3880.3600.3300.2990.2650.2270.1840.1370.084 其具體計(jì)算結(jié)果如下：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)槳的敞水性征曲線得：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：十三、航行特性計(jì)

11、算取轉(zhuǎn)速為300，285，270進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果如下：將上述計(jì)算結(jié)果繪制成圖如下：表9 航行特性計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值kn1112131415m/s4.7255.1545.5846.0136.443N=300r/min0.4240.4620.5010.5390.5780.1940.1790.1630.1470.1310.0260.0240.0230.0210.019hp791.654796.847786.089763.460728.959hp1652.8701525.7261462.1541335.0101207.866N=285r/min0.4460.4870.5270.5680.6080.18

12、50.1680.1520.1350.1170.0250.0230.0220.020.018hp681.322674.961661.569632.776587.577hp1362.621253.611199.111090.10981.09N=270r/min0.4710.5140.5560.5990.6420.1750.1570.140.1210.1020.0240.0220.020.0180.016hp578.438566.118546.886509.025459.7451112.2541019.566926.879834.191741.503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

13、速約為V=13.612kn，主機(jī)馬力為1390.8hp。115%超載航行時(shí)可達(dá)最大航速約為V=13.243kn，主機(jī)馬力為1438.2hp，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=2.23m設(shè)計(jì)航速螺距比轂徑比型式MAU旋向右旋葉數(shù)Z=4材料 鎳鋁青銅盤面比重量縱傾角慣性矩螺旋槳效率十五、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，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：利用船舶原理（下冊(cè)）P157 圖8-40來確定，得出螺旋槳的轂徑：轂前后兩端的直徑、：減輕孔長度

14、：槳轂長度：轂部筒圓厚度：葉面、葉背與轂連接處的圓弧半徑：軸孔之錐度：一般為，取后端軸孔直徑：十六、螺旋槳總圖(見附頁)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面形狀（一般畫89個(gè)葉切面），在側(cè)投影輪廓圖上畫出槳葉的最大厚度線。根據(jù)船舶原理（下冊(cè)）P110 表8-4、P113 表8-6 給出的MAU模型槳的輪廓尺寸坐標(biāo)和葉切面尺寸坐標(biāo)，可以繪出設(shè)計(jì)螺旋槳的總圖。十七、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)這次設(shè)計(jì)是對(duì)船舶的螺旋槳進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中遇到了很多苦難，但在趙藤老師耐心的指導(dǎo)下，然后與同學(xué)交流討論最后都得到了解決。這次設(shè)計(jì)不僅讓我對(duì)螺旋槳相關(guān)的知識(shí)有了更深入的理解，也提升了自己AutoCAD、Excel、Word等軟件的使用技巧，增強(qiáng)了自己分析問題，找出解決問題方法的能力。綜合起來，在這次設(shè)計(jì)中，主要有以下幾點(diǎn)值得注意：1、一定要弄清楚設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)應(yīng)該得到怎樣的處理。例如題目最開始給的有效功率數(shù)據(jù)，它的單位是kw，首先就要把它乘于1.36化成馬力，因?yàn)橐院蟮挠?jì)算表格中幾乎都是以馬力為單位進(jìn)行計(jì)算的；其次，還要把它除以2，因?yàn)榇翱偟淖枇?huì)被分配到兩個(gè)槳上。2、查圖譜的時(shí)候，一定要十分的小心，避免錯(cuò)誤。因?yàn)閳D譜設(shè)計(jì)