阻力与推进课程设计螺旋桨设计说明书郭超200761815

大连理工大学船舶与海洋工程阻力与推进课程设计螺旋桨设计说明书课程名称： 船舶阻力与推进 院 （系）：运载工程与力学学部专 业： 船舶与海洋工程 班 级： 船 0703 班 学 号： 200761815 学生姓名： 郭 超 2009 年 7 月 25 日目录设计要求 3设计船主要参数估算 41、 船体主要参数 .42、 主机参数 .53、 推进因子的决定 .64、 可以达到最大航速的计算 .65、 空泡校核 .86、 强度效核 .97、 螺距修正 118、 重量及惯性矩计算 119、 敞水性征曲线之确定 1210、 系柱特性计算 .1311、 航行特性计算 .1412、 螺旋桨设计总结 .15参考文献 .16图 1 设计船的有效功率曲线从该曲线上，可以读出设计船在设计航速 时的有效功率knV5.13hpPe7.3051、 推进因子的决定根据泰洛选取伴流分数 3.050BC按商赫公式决定推力减额分数 246kt取相对旋转效率 .1R船身效率 0.tH2、 可以达到最大航速的计算采用 MAU 4 叶桨图谱进行计算：取功率储备 10%，轴系效率 97.0S螺旋桨敞水收到马力： )(04.639.013.64hpPRSD根据 MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70 的 图谱列表计算:PB表 5 按 图谱设计的计算表P项目 单位 数值假定航速 Vkn12 13 14 15 A)1(8.005 8.673 9.340 10.007 5.2.0/ADPNB62.555 51.210 42.549 35.808 7.909 7.156 6.523 5.984 88.798 81.635 75.769 70.834 P/D 0.603 0.622 0.640 0.659 00.508 0.534 0.559 0.581 MAU4-40 HDTEPhp3680.702 3869.396 4048.098 4209.061 87.081 79.588 73.786 68.936 P/D 0.640 0.670 0.690 0.705 00.488 0.514 0.541 0.565 MAU4-55 HDTEP3534.366 3724.726 3918.127 4087.416 86.966 79.123 73.235 67.835 P/D 0.645 0.674 0.704 0.731 00.472 0.498 0.521 0.542 MAU4-70 HDTEPhp3418.731 3607.570 3770.415 3922.761 根据表 5 中的计算结果可绘制 、 、P/D 及 对 的曲线，如下图所示：TEV图 2 MAU4 叶桨图谱设计计算结果从 曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的)(VfPTE设计航速及螺旋桨最佳要素 P/D、D 及 ，如表 6 所列：0表 6 按 MAU4 叶桨图谱设计计算结果图设计计算的最佳要素MAU /(kn)maxVP/D D 04-40 13.826 0.637 76.701 4.846 0.555 4-55 13.657 0.684 75.604 4.718 0.532 4-70 13.481 0.688 76.104 4.688 0.509 3、 空泡校核按柏利尔空泡限界线中商船上界线，计算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴沉深 mZThPS 604.23.8.1020 /795kgfhVSAV计算温度 5t 2/74kgfvpPD3.642/63.10mskf具体的空泡校核过程见下表 7：表 7 空泡校核计算结果序号 项目 单位 MAU4-40 MAU4-55 MAU4-701 maxVkn13.826 13.657 13.481 2 )1(54.0A sm/4.745 4.687 4.626 3 2)6/7.(ND2)(671.640 636.789 628.716 4 227.0)3(ARV2)/(s694.151 658.756 650.120 5 7.01/p(R0.466 0.491 0.498 6 (查表得 )C 0.175 0.180 0.190 7 ADVPT/50kgf52951.023 51407.137 49849.331 8 CRA27.1/ 2m8.332 8.287 7.714 9)/9.06./(PPE29.046 9.104 8.483 10 4/2DAEO0.491 0.521 0.492 根据上表的计算结果可以作出下图 3：图 4 空泡校核计算结果从该图中便可求得不空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。518.0/AE683.0/DPm723.4340knV7max4、 强度效核按 2001 年规范校核 及 (见表 8)，应不小于按下式计算之值：Rt25.0t6.XKYteZbnNA13ZbDNGAXd1032计算功率 hpNe 75.60961458/OEdA83/P3.7cmgGmin14rnNe4ZmZDAbdR819.3).0/(26.6.0 bR71.5.R496.06.0表 8 强度校核计算表项目 单位 0.25R 0.6R弦长 b m0.997 1.370 1K634 2072250 15131410 6354K4 3447.037.0211 /)/(/ KPDPDAR2441.267 870.468 )/(36.1eeZbnNAY28130.074 7298.718 5K82 23634 12741 658K380 33087652)(/PDA1226.529 1024.308 材料系数 K（铝镍青铜） 1.179 1.179 ZbNGXd1032/0.272 0.165 )(XYtm176.103 84.851 MAU 标准桨叶厚度 t 183 104.2校核结果 满足要求 满足要求实际桨叶厚度按 与 连成直线决定：DtR53.1601tR102.7625.0mt740.1862.0mt463.153.0m18.4t0.95. 6. 3597.t8.0t879.05、 螺距修正根据尾轴直径大小，决定毂径比 ，此值与 MAU 桨标准毂径比相同，18.0/Ddh故对此项螺距无需修正。虽然实际桨叶厚度小于 MAU 桨标准厚度，但考虑到节省材料，仍将根据厚度差异进行螺距修正。设计桨 05836.421.96.073)(7. Rbt标准桨 (取 MAU4-55 为基准螺旋桨)2. D5978.061.47.0153)(1 NPVsA4.bt-)()(7.07.07.0 标设 ）（tbt 0154.27.056.72.0)(s127.00t RtDP）（修正后的螺距比 68.)()(0t6、 重量及惯性矩计算结合本设计所得螺旋桨的尺寸要素选取合适的桨毂和桨轴尺寸，采用我国船舶与海洋工程设计研究所所提出的相关公式进行计算，可得以下数据：材料重量密度 2/780mkgf桨叶最大宽度 b3.1max桨叶重量 kG25榖长 LK6.桨轴中央处轴径 d30桨榖直径 md850.轴榖配合锥度 142K桨榖重量 kgfGh963.螺旋桨总重 hb.5整个螺旋桨的惯性矩 27.82scmkfI7、 敞水性征曲线之确定由 MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.6，P/D=0.7 的敞水性征曲线内插得到 MAU4-54.5，P/D=0.672 的敞水性征曲线以及数据：表 9 设计桨的敞水特性数据表MAU4-40 P/D=0.6J 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT 0.246 0.223 0.200 0.169 0.135 0.098 0.060 0.015 10KQ 0.234 0.224 0.200 0.185 0.152 0.118 0.082 0.050 MAU4-40 P/D=0.7J 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT 0.292 0.269 0.236 0.216 0.177 0.143 0.099 0.060 10KQ 0.302 0.289 0.262 0.242 0.215 0.177 0.138 0.100 MAU4-55 P/D=0.6J 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT 0.262 0.231 0.208 0.162 0.124 0.083 0.046 -0.020 10KQ 0.246 0.231 0.208 0.177 0.146 0.115 0.076 0.034 MAU4-55 P/D=0.7J 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT 0.307 0.279 0.246 0.215 0.172 0.131 0.085 0.045 10KQ 0.336 0.306 0.277 0.246 0.215 0.177 0.126 0.090 MAU4-40 P/D=0.683J 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT 0.284 0.261 0.230 0.208 0.170 0.135 0.092 0.052 10KQ 0.290 0.278 0.251 0.232 0.204 0.167 0.128 0.092 MAU4-55 P/D=0.683J 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT 0.299 0.270 0.240 0.206 0.164 0.123 0.078 0.034 10KQ 0.321 0.293 0.265 0.234 0.204 0.166 0.118 0.080 MAU4-51.5 P/D=0.683J 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT 0.296 0.268 0.237 0.207 0.165 0.126 0.081 0.038 10KQ 0.314 0.290 0.262 0.234 0.204 0.167 0.120 0.083 根据 MAU4-51.5 ，P/D=0.683 的相关数据绘制性征曲线，如下图 5：图 4 设计桨的敞水特征曲线8、 系柱特性计算由上图得 时， ,0J296.TK0314.Q计算功率 hpPD75.系柱推力减额分数取 。04t主机转矩 mkgf21.39626NQD系柱推力 fKTQ8.5螺旋桨转速 r/in74.123604TD9、 航行特性计算取转速为 ， ， 进行计算，结果如表所示：min/156ri/4rmin/136r表 10 航行特性计算表项目 单位 数值Vk12 13 14 15 16A)1(54.0s/4.115 4.458 4.801 5.144 5.486 nDJA/0.335 0.363 0.391 0.419 0.447 TK0.193 0.181 0.169 0.157 0.147 Q0.0224 0.0216 0.0207 0.0198 0.0188 6.145/)(42VtDnPTEhp4484.865 4551.886 4569.780 4563.812 4535.226 N=157r/min RSQSK758354.110 8042.673 7718.257 7377.252 7013.634 JA/0.358 0.388 0.418 0.448 0.477 T0.183 0.170 0.158 0.146 0.135 QK0.0217 0.0208 0.0198 0.0188 0.0177 6.145/)(42VtDnPTEhp3725.307 3745.142 3740.293 3714.518 3662.559 N=147r/min RSQS 756639.325 6356.176 6057.814 5738.398 5401.383 JA/0.384 0.416 0.448 0.480 0.512 TK0.172 0.159 0.146 0.134 0.121 Q0.0209 0.0199 0.0188 0.0175 0.0162 6.145/)(42VtDnPTEhp3030.244 3028.738 3008.232 2953.715 2844.713 N=137r/min RSQSK755168.682 4912.907 4638.193 4336.009 3994.834 将上述计算结果绘制成航行特性曲线，如下图：图 5 航行特性曲线由此，可以得到压载航行时可达最大航速为 ，主机马力为kn36.15V。hp08.7521110%满载航行时可达最大航速为 ，主机马力为 。9. hp43.789满载航行， 时，可达最大航速为 ，主机马力为min/146rNkn.1V，与设计要求基本一致。hp9.71010、 螺旋桨设计总结螺旋桨直径 D 4.723 m螺距比 P/D 0.682701 螺距 P 3