船舶阻力與推進(jìn)課程設(shè)計報告

1、大連理工大學(xué)船舶與海洋工程專業(yè)船舶阻力與推進(jìn)課程設(shè)計船舶與海洋工程船舶阻力與推進(jìn)課程設(shè)計報告 課程名稱：U船舶阻力與推進(jìn)課程設(shè)計 題 目：U航速：15.06kn 排水量:22311t院 （系）：U 運(yùn)載工程與力學(xué)學(xué)部 專 業(yè)：U 船舶與海洋工程 班 級：U 學(xué) 號：U 學(xué)生姓名：U 指導(dǎo)教師：U 2014 年 7 月 16 日目 錄U一、通過給定排水量和航速估算有效馬力和阻力U2U1根據(jù)海軍部系數(shù)法參照母型船得到各載況下的有效功率U2U2阻力的估算U2U二、螺旋槳初步設(shè)計U2U三、螺旋槳終結(jié)設(shè)計U3U1船體主要參數(shù)U3U2主機(jī)參數(shù)U3U3推進(jìn)因子的決定U4U4可以達(dá)到最大航速的計算U4U5空泡

2、校核U5U6強(qiáng)度校核U7U7螺距修正U8U8重量及慣性矩計算U8U9敞水性征曲線之確定U9U10系柱特性計算U10U11航行特性計算U10U12螺旋槳設(shè)計總結(jié)U120B一、通過給定排水量和航速估算有效馬力和阻力3B1根據(jù)U海軍部系數(shù)法U參照母型船得到各載況下的有效功率母型船航速V/kn12 13 14 15 16 17 有效功率PE/hp滿載2036 2655 3406 4368 5533 7017 壓載1779 2351 3007 3642 4369 5236 110滿載2239 2921 3747 4805 6086 7719 設(shè)計船航速V/kn121314151617有效功率PE/hp滿

3、載221028813696474060057615速度V111.8612.8513.8414.8315.8116.80110滿載243131694066521466058377設(shè)計船排水量22311t，要求航速15.06kn；母型船排水量20800t，15.48kn。從換算數(shù)據(jù)中讀出設(shè)計船滿載有效功率為PE=4809.12hp。4B2阻力的估算船身總阻力46594.94 kgf1B二、螺旋槳初步設(shè)計初步設(shè)計確定最佳轉(zhuǎn)速 初步設(shè)計確定最佳轉(zhuǎn)速的計算表序號名稱單位數(shù)據(jù)1螺旋槳直徑D m4.89 2H=（1-t)/(1-w)1.15 3VA=V(1-)kn10.35 4PEhp4809 4809 4

4、809 4809 5假定一組轉(zhuǎn)速Nr/min1201301401506直徑系數(shù)=ND/VA56.7261.4566.1870.907P/D0.780.750.720.70800.630.600.580.5594.755.245.746.1910PD=BP2VA5/N2hp4185.21 5320.93 6566.75 7746.74 11PS=PD/(S·R)hp4314.65 5485.49 6769.84 7986.33 12PTE=PD·0·Hhp3006.62 3666.14 4349.26 4940.34 將表格內(nèi)結(jié)果繪制成如下頁所示曲線，求得最佳轉(zhuǎn)速約

5、為147.68r/min，最后根據(jù)主機(jī)確定的轉(zhuǎn)速為148 r/min。確定轉(zhuǎn)速的計算結(jié)果2B三、螺旋槳終結(jié)設(shè)計5B1船體主要參數(shù)船型：單槳、球首、球尾、流線型掛舵、中機(jī)型多用途遠(yuǎn)洋貨船。根據(jù)母型船參數(shù)，通過海軍部系數(shù)法換算得到設(shè)計船主要參數(shù)如下：設(shè)計水線長 LWL=180.40 m 垂線間長 LPP=175.14 m 型寬 B=27.27 m 型深 H=15.64 m 設(shè)計吃水 T=11.13 m 方形系數(shù) CB=0.7253 排水量 =40725 t 槳軸中心距基線 ZP=3.69 m6B2主機(jī)參數(shù)7B3推進(jìn)因子的決定根據(jù)泰洛公式估算半流分?jǐn)?shù)（=0.5Cb-0.05） =0.3126 由于推

6、理減額分?jǐn)?shù)尺度作用很小，取值與母型船相同 t =0.21 取相對旋轉(zhuǎn)效率 R =1.0 船身效率 H =(1-t)/(1-w)=1.14948B4可以達(dá)到最大航速的計算采用MAU 4葉槳圖譜進(jìn)行計算。 取功率儲備10%，軸系效率 s=0.97（中機(jī)型） 螺旋槳敞水收到馬力： PD =7895.41 (hp)根據(jù)MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的 -圖譜列下表計算按 -圖譜設(shè)計的計算表根據(jù)上頁表中的計算結(jié)果可繪制PTE、P/D、及0對V的曲線，如下圖所示。MAU4葉槳圖譜設(shè)計計算結(jié)果從PTE-f（V）曲線與船體滿載有效馬力曲線之交點(diǎn)，可獲得不同盤面比所對應(yīng)的設(shè)計航速及螺旋槳最佳要素

7、P/D、D及0，如下表所列。按圖譜設(shè)計計算結(jié)果圖設(shè)計計算的最佳要素MAUVmax/(kn)P/DD04-4015.445 0.661 70.568 5.062 0.581 4-5515.299 0.705 69.539 4.941 0.561 4-7015.098 0.722 69.564 4.878 0.535 9B5空泡校核按柏利爾空泡限界線中商船上限線，計算不發(fā)生空泡之最小展開面積比。槳軸沉深 hS=T-ZP =6.09 m 16398.99 kgf/m2計算溫度 t=15 pv=174 kgf/m2 PD=8127.63hp =104.63 kgf·s2/m4空泡校核計算結(jié)果

8、表根據(jù)上表計算結(jié)果繪制下圖，可求得不發(fā)生空泡的最小盤面比以及所對應(yīng)的最佳螺旋槳要素。最佳要素如下：AE/A0=0.496 P/D=0.692 D=4.979m 0=0.569 Vmax=15.357 kn10B6強(qiáng)度校核按2001年規(guī)范效核t0.25R及t0.6R，見下表所示，應(yīng)不小于按下式計算之值： 計算功率 Ne=9044×0.97×0.735=6650KWAd=AE/A0=0.50 P/D=0.69 =8° G=7.6g/cm2 N=ne=148r/min b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)= 1.39 m b0.25R=0.7212 b0.66R

9、= 1.01m b0.6R=0.9911 b0.66R= 1.38 m強(qiáng)度校核計算表實(shí)際槳葉厚度按t1.0R=0.0035D =17.43 mm與t0.25R=202.8mm連成直線決定：如下頁表所示。不同半徑處槳葉厚度r/Rt0264.590.1239.870.2215.160.25202.800.3190.440.4165.730.5141.010.6116.290.66101.460.791.580.866.860.942.140.9529.791.017.4311B7螺距修正（1）轂徑比不同對螺距的修正最大連續(xù)功率時收到的馬力PD=8772.68hp，轉(zhuǎn)速N=148r/min，(PD/

10、N)1/3=3.90由教材P157圖8-40查得螺旋槳軸的直徑dt=455mm螺旋槳轂徑dh取2.0dt，dh=2.0dt=910mm求得轂徑比dh/D=0.196，標(biāo)準(zhǔn)轂徑比0.18求得修正值 0.0003（2）葉厚比不同對螺距的修正設(shè)計槳（t/b)0.7R =0.06590標(biāo)準(zhǔn)槳（t/b)0.7R =0.05523 (取MAU4-55為基準(zhǔn)螺旋槳) 0.638 -0.001 0.001修正后的螺距比： 0.69412B8重量及慣性矩計算根據(jù)MAU槳切面的面積數(shù)據(jù)用積分方法計算得：槳葉重量 Gb=5962.684 kgf槳轂重量 Gh=4323.5 kgf螺旋槳總重 G=10286.20 k

11、gf槳葉慣性矩 Ib=1034.010kgf·cm·s²槳轂慣性矩 Ih=110030.820 kgf·cm·s²螺旋槳總慣性矩 I=111064.830 kgf·cm·s²13B9敞水性征曲線之確定由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.6和P/D=0.7的敞水性征曲線內(nèi)插得到MAU4-49.6，P/D=0.6和P/D=0.7的敞水性征曲線，再內(nèi)插得到MAU4-49.6，P/D=0.692的敞水性征曲線，見下圖，數(shù)據(jù)見下表。設(shè)計槳的敞水性征曲線J00.10.20.30.40.50.60.7MAU4

12、-60.9KT0.307 0.272 0.245 0.216 0.176 0.134 0.093 0.043 MAU4-60.9-10KQ0.320 0.299 0.270 0.243 0.213 0.178 0.141 0.090 MAU4-60.9000.140.290.420.530.60.630.54設(shè)計槳的敞水特性數(shù)據(jù)表14B10系柱特性計算由設(shè)計槳的敞水性征曲線得，J=0時，KT=0.307，KQ=0.03196。計算功率 PD=8772.68hp，系柱推力減額分?jǐn)?shù)取 t0=0.04，主機(jī)轉(zhuǎn)矩 42452.495kgf·m系柱推力 81909.864kgf螺旋槳轉(zhuǎn)速 122.203r/min15B11航行特性計算取轉(zhuǎn)速為148r/min，138r/min，128r/min進(jìn)行計算，結(jié)果如下表所示：航行特性計算表將上述結(jié)果繪制成下圖：航行特性曲線由圖中可求得：110超載航行時可達(dá)最大航速約為V=14.963kn，主機(jī)馬力為8426.464hp。滿載航行時，N=148r/min時，可達(dá)最大航速約為V=15.343kn，主機(jī)馬力為8238.227hp，達(dá)