265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书.doc

265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书1.船 型单桨，单舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型钢质围网渔船。设计水线长：LWL=39.50m垂线间长：LBP=37.00m型宽：B=7.60m型深：D=3.80m设计吃水：Td=2.90m方型系数：CB=0.554排水量：=463.3t棱型系数：CP=0.620纵向浮心坐标Xb= -1.08m纵向浮心位置xc=3.46%L/1/34.780.64 50.83宽度吃水比B/T2.62速度V(kn)111213Froude数vs/gLBP0.295 0.324 0.357 标准C0查图7-3265218196标准Cbc,查表7-50.590.5680.534实际Cb(肥或瘦)(%)4.48 0.717 2.4Cb修正(%)，瘦则查表7-64.380.3001.478Cb修正数量19.456.22 2.96 已修正Cb之C1248.8 220.12 201 B/T修正%-2.53 -3.56 -2.51 B/T修正数量，2-7.16 -7.55 -5.13 已修正B/T之C2276.412211.001 172 标准xc,%L，船中后，查表7-51.922.392.51实际xc，%L，船中后3.333.672.11相差%L，在标准后（+）前（-）0.930.110.3xc修正(%),查表7-71.30.17-0.23xc修正数量，3-2.1-2.482已修正xc之C3255.41210.2198长度修正%=(Lwl-1.025Lpp)/Lwl*100%4.150.041 0.046 长度修正410.6768.78 0.012已修正长度之C4265.1 217.28 199 V3133117282199PE=0.64*V3/C4 (hp)255.6404.3 512.9 2.主机参数型号：6300C 标定功率：PS2 = 441kw标定转速：400 r/min减速比：j = 1.603推进因子的确定(1)伴流分数w本船为单桨海上运输船，故使用泰勒公式估算w=0.5CB-0.05=0.50.555-0.05=0.0.2275(2)推力减额分数t使用汉克歇尔公式t=0.50CP-0.12=0.500.620-0.12=0.19(3)相对旋转效率：近似地取为R =0.98(4)船身效率H =(1-0.19)/(1-0.2275)=1.054桨叶数Z的选取根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找，故选用四叶。5AE/A0的估算（注意：对于内河船及大径深比螺旋桨的船不一定适用！）按公式AE/A0 = (1.3+0.3Z)T / (p0-pv)D2 + k进行估算，其中：T=297/(1-0.19)120.5144)=59.43kN 水温15时pv=174 kgf/m2=1749.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力p0=pa+hs=(10330+10252)9.8 N/m2=121.324 kN/m2 k取0.2 D允许=0.7T=（0.70.8）2.90=2.03m2.32m （单桨船）y.2682413 AE/A0 = (1.3+0.3Z)T / (p0-pv)D2 + k=（1.3+0.34）59.43/(121.324-1.705)2.032)+0.2 = 0.5016桨型的选取说明目前在商船螺旋桨设计中，以荷兰的楚思德B型和日本AU型（包括其改进型MAU型）螺旋桨应用最为广泛。由于本船为近海运输船，教科书例子为MAU型，且其图谱资料较齐全，故选用MAU型更方便设计出螺旋桨。7根据估算的AE/A0选取23张图谱根据AE/A0=0.415选取MAU4-40, MAU4-55两张图谱。8按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计得到2组螺旋桨的要素及VsMAX功率储备取10%，轴系效率S=0.98，齿轮箱效率G=0.96螺旋桨敞水收到功率 PDO = Ps(1-0.10)RSG = 4410.90.980.980.96= 365.94kw = 490.53 hp 螺旋桨转速 n=j n=400r/min/1.6=250r/min列表查图谱可得：项目单位数量假定航速Vkn11 12 13 VA=VS*(1-w)kn8.5 9.410.6 BP=n*(PDO)0.5/VA2.526.3 21.2 16.5 Bp5.014.61 3.2 MAU4-4061.200 5649.210 P/D0.725 0.74 0.700 00.613 0.64 0.67 D=*VA/nm2.021 2.08 2.08 PTE=PD0*0HRhp312.9 324.7 336.8 MAU4-5561.154.1 47.2 P/D0.778 0.818 0.854 00.606 0.644 0.667 D=*VA/nm2.021 2.035 2.075 PTE=PD0*0HRhp310.939 319.5 332.32 据1.1中艾亚法估算的有效功率及上表计算结果可绘制PTE、P/D、D及0对V的曲线，如图一所示：图一从PTE-f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及0如下表所列。MAUVMAX(kn)P/DD(m)04-4011.650.7357.7 2.09 0.632 4-5511.620.8056.80 2.03 0.620 9空泡校核由图解法求出不产生空泡的（AE/A0）MIN及相应的VsMAX、P/D、0、D.按柏努利空泡限界线中渔船下限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴沉深hs由船体型线图取2.0mp0-pv = pa+hs-pv =(10330+10252-174) kgf/m2 = 12206 kgf/m2计算温度t =15, pv = 174 kgf/m2 PDO = 365.94 kw = 490.53 hp =104.63 kgf s2/m4序号项目单位数值MAU4-40MAU4-551AE/A00.40 0.55 2VMAXkn11.5111.62 3VA=0.5144*VMAX*(1-w)m/s4.71 4.642 4(0.7ND/60)2(m/s)2362.3 350 5V0.7R2=VA2+(4)(m/s)2385.2 370.01/2V0.7R220130.61219387.126=(p0-pv)/(1/2V0.7R2)0.606 0.631 7c(查图6-20）0.160.1668 8推力T=75*PD*0/VAkgf5020 4933 9需要投射面积AP=T/(c*1/2V0.7R2)m21.56 1.523 10需要展开面积 AE=AP/(1.067-0.229*P/D)m21.732 1.719 11A0=D2/4m23.503.27 12需要的AE/A00.5 0.53 据上述结果作图二，可求得不发生空泡的最小盘面比及对应的最佳螺旋桨要素:图二由上图得最佳要素为：AE/A0=0.52 P/D=0.79， D=2.17 m， 0=0.62， VMAX=11. 6kn10计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.788 的敞水性征曲线内插得到MAU 4-524、P/D=0.788的螺旋桨无因次敞水性征曲线如图三所示，其数据如下：J00.10.20.30.40.50.60.70.8KT0.342 0.316 0.286 0.250 0.214 0.175 0.141 0.087 0.041 10KQ0.40 0.376 0.351 0.317 0.284 0.248 0.201 0.152 0.094 00.003 0.145 0.263 0.372 0.482 0.581 0.642 0.68 0.616 图三 螺旋桨无因次敞水性征曲线11. 计算船舶系泊状态螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速N0由敞水性征曲线得J=0时，KT=0.342, KQ=0.04计算功率 PD= PsSG=4410.980.96=414.8kw=564.7hp系柱推力减额分数取 t0=0.04,主机转矩Q=PD6075/(2N)=564.16075/(23.1416250)= 1617 kgf.m系柱推力T=(KT/KQ)(Q/D)=(0.339/0.0395)(1835.5/2.24)= 6684.9kgf系柱推力T0=T（1- t0）=7032.5（1- 0.04）=6428.5 kgf车叶转速N0=60T/(D4KT)=60(6418/(104.63240.342)0.5 = 194 rpm12桨叶强度校核按我国1990钢质海船入级与建造规范校核t0.25R及t0.6R，应不小于按下式计算所的之值： t=Y/(K-X) (mm)式中Y=A1Ne/(ZbN),X=A2GAdN2D3/(1010Zb)计算功率Ne=4410.980.96=414.86kw=564.2hpAd= AE/A0=0.53， P/D=0.79， =10， G=7.6gf/cm3, N=250rpm在0.6R处切面弦长 b0.6R=1 AE/A0D/Z=0.63 m b0.25R=0.7212b0.6R =0.46m项目单位数值0.25R0.6R弦长bm0.4570.63K1634207K2250151K31410635K4434A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K42190 791.5Y=A1*Ne/(Z*b*N)3342.222 873.264 K58223K63412K74165K8380330A2=D/P(K5+K6)+K7+K81654.1 1274.32材料系数K（铝青铜）kgf/cm31.2 1.2 X=A2*G*Ad*N2*D3/(1010*Z*b)0.189 0.108 t=Y/(K-X)mm4824.4MAU标准桨叶厚度t,查表8-14mm78.6 44.4 校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm78.6 44.4 13桨叶轮廓及各半径切面的型值计算最大切面在0.66R处，b0.66R=2.26 AE/A0D/Z=2.260.532.048/4=0.617 m最大厚度在轴线处tmax= 0.05D=0.052.0471000=102.36mm实际桨叶厚度MAU型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下：（单位：如表示）叶片宽度/m叶片厚度/mm从导边至最厚点的距离/mr/R从母线到叶片随边的距离从母线到叶片导边的距离叶片宽度0.20.17530.241920.41683.210.13350.30.29730.277450.48773.50.15590.40.24340.303670.54564.10.17480.50.27310.318560.59154.350.19170.60.31110.315440.62738.840.23720.660.30000.320120.62144.560.21620.70.32170.303560.62435. 040.25120.80.33220.253320.58325.710.26520.90.30510.157300.46115.290.22510.950.26420.082910.33711.430.174410.10816.1814桨毂设计按船舶原理（下）P156桨毂形状及尺度的相应公式计算最大连续功率PD=565hp，此时N=225 rpm(PD/N)1/3= (565/250) 1/3= 1.35根据船舶原理（下）P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt=185mm采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8185=333mm毂前后两端的直径d2=0.88dh=0.88333=293mmd1=1.10dh=1.10333=366mm桨毂长度l0=dh+100=433mm减轻孔的长度l1=0.3l0=0.3433=130mm轴孔锥度取K=0.1毂部筒圆厚度=0.75t0.2R=0.7584=62.4mm叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.0332.01000=67.56mm，r2=0.044D=0.0442.01000=90mm。15 螺旋桨总图绘制（附A3图纸的螺旋桨设计总图与计算书一起装订成册）16螺旋桨重量及转动惯量计算(按船舶原理（下）P101（7-49）-(7-53)式计算）铝青铜材料重量密度=8410kgf/m3 ，0.66R处叶切面的弦长(即最大弦长） b0.66=0.62m，螺旋桨直径D=2. m，t0.2=0.08m，t0.6= 0.0381m最大连续功率PD=564.25hp，此时N=250rpm毂径dh=d=1.8dt=1.80.185=0.333m， 毂长Lk=lo=0.433m桨毂长度中央处轴径d0 =0.045+0.108(PD/N)1/3-0.5KLK=0.045+0.108(565/250)1/3-0.10.433/2=0.165m dh/D=0.333/2=0.16则根据我国船舶及海洋工程设计研究院（708所）提出的公式：桨叶重 Gbl=0.169Zbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-d/D)D(kgf)=0.169841040.63(0.50.