船舶推进课设.docx

螺旋桨课程设计 -800吨自航驳船螺旋桨设计书指导老师： 专业班级： 学生姓名：禹宗昕 学 号：U201312263 完成日期：2016/6/20目录1.船型32主机参数43推进因子的确定44桨叶数Z的选取45AE/A0的估算46桨型的选取说明57根据估算的AE/A0选取23张图谱58列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计，得到2组螺旋桨的要素及VsMAX59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.710计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线911. 计算船舶系泊状态螺旋桨有效推力T0与保持转矩不变的转速N0912桨叶强度校核1013桨叶轮廓及各半径切面的型值计算1214桨毂设计1215螺旋桨总图绘制（详见A3图纸螺旋桨设计总图）1316螺旋桨重量及转动惯量计算1317螺旋桨计算总结1418心得体会14附录16题目24：800吨自航驳船螺旋桨设计书1. 船 型 双桨流线型舵，前倾首柱，方尾，柴油机驱动，中机型自航驳船。设计水线长：LWL=61.00m垂线间长：LBP=59.50m型宽：B=10.50m型深：D=3.60m设计吃水：Td=2.70m方型系数：CB=0.734排水量：=1275t棱型系数：CP=0.757纵向浮心坐标Xb= 0.915m纵向浮心位置xc=1.538%L/1/35.6250.64 96.240宽度吃水比B/T3.889艾亚法有效功率估算表：（参考船舶原理上P279-285）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。）2主机参数（设计航速约10kn）型号：12V135 标定功率：PS2 = 257.4kw2标定转速：1500 r/min减速比：i = 5.063推进因子的确定(1)伴流分数w本船为双桨内河船，故使用汉克歇尔公式估算w=0.7CP-0.3=0.70. 757-0.3=0.2299(2)推力减额分数t使用汉克歇尔公式t=0.50CP-0.18=0.500.757-0.18=0.1985(3)相对旋转效率近似地取为R =1.0(4)船身效率H =(1-t)/(1-w)=(1-0.1985)/(1-0.2299)=1.0414桨叶数Z的选取根据一般情况，普通船多用四叶，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=PE/(1-t)V=259.0350.735/(1-0.1985)100.5144=46.18kN水温15时汽化压力pv=174 kgf/m2=1749.8 N/m2=1.705 kN/m2静压力p0=pa+hs=(10330+10001.9)9.8 N/m2=119.854 kN/m2 k取0.2 D允许=0.6Td=0.62.7=1.62m D允许=0.7Td=0.72.7=1.89m AE/A0 = (1.3+0.3Z)T/ (p0-pv)D2 + k=（1.3+0.34）46.18/(119.854-1.705)1.622+0.2 =0.5326桨型的选取说明 由于本船为内河自航原油驳船，采用MAU 4叶桨图谱进行设计计算 7根据估算的AE/A0选取23张图谱 根据AE/A0=0.336选取MAU4-40, MAU4-55两张图谱。8列表按所选图谱（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=0.97，齿轮箱效率G=0.96， 螺旋桨敞水收到功率 PDO = Ps20.9SGR = 257.40.90.970.961.0 =215.722kW =293.382 hp 螺旋桨转速N=1500/5.06=296.443rpm由图谱可查得：（参考船舶原理下P267-268）据上表结果可绘制PTE、P/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商船上限线，（参考船舶原理下P79）计算不发生空泡之最小展开面积比。 桨轴沉深hs取1.9mp0-pv =pa+hs-pv=(10330+10001.9-174) kgf/m2 = 12056 kgf/m2计算温度t =15, pv =174 kgf/m2 PDO=215.722kW =293.382 hp=101.87 kgfs2/m4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: AE/A0=0.40， P/D=0.735， D=1.714 m， 0=0.625， VMAX=10.84 kn10计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线计算所得最佳盘面极为比接近40，因而无需差值，可直接选用Mau4-40P/D=0.735的敞水性征曲线，其数据如下：11. 计算船舶系泊状态螺旋桨有效推力T0与保持转矩不变的转速N0 由敞水性征曲线得J=0时，KT=0.308 KQ=0.0323 计算功率 ：PD= Ps2SG =257.40.970.96=239.7kw=326.11 hp 系柱推力减额分数取 t0=0.04 主机转矩： Q=PD6075/(2N)= 326.116075/(23.1416296.44) =787.88kgf.m 系柱推力： T=(KT/KQ)(Q/D)=(0.308/0.0323)(787.88/1.714)=4383.26 kgfT0=T（1-t0）=4383.26(1-0.04)=4207.93 kgf故双桨船 ：T0=2T0=24207.93 =8415.86 kgf 车叶转速： N0=60T/(D4KT)=604383.260.5/(101.871.71440.308)0.5 =241.478rpm12桨叶强度校核按我国2009钢质内河船建造规范校核t0.25R，应不小于按下式计算所的之值：计算功率Ne=257.4 kW Ad=AE/A0=0.40， P/D=0.735, D=1.714 m, =10ne=N=1500/5.06=296.44 rpm, Z=4b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.2261.7140.4/(0.14)=0.387 m在0.25R、0.6R处剖面的桨叶宽度bb0.25R=0.7212b0.66R=0.72120.387=0.279 mb0.6R=0.9911b0.66R=0.99110.387=0.384 m在0.25R、0.7R处螺距P0.25R=P/DD=0.7351.714=1.260 mP0.7R =P/DD=1.260 m材料系数K K=1.47（锰铝青铜） 材料密度G=7.5g/cm t0.25R=3.4105(1.5+3.51.7141.26+1.7141.26)257.44279296.441.47-(0.03510+0.25)296.441.71410002 =39.15 mm查表8-4，则t0.25R=1.174*（0.0406+0.0359）/2=65.5mm标准桨切叶厚度t0.25R=65.5 mmt0.25R t0.25R,满足强度要求。叶梢处的厚度t1.0应不小于按下式计算所得之值对钢制、铜制：t1.0=C0D mm式中 D-螺旋桨直径，m； C0 - -系数，普通螺旋桨取3.t1.0R=31.714=5.142mm标准桨切叶厚度t1.0R=0.3%1.714m=5.142 mmt1.0R= t1.0R,满足强度要求。若采用标准桨的厚度极其分布，则可以满足强度要求，且有裕度13桨叶轮廓及各半径切面的型值计算轴线处最大厚度 = 0.05D=0.051.7141000=85.7 mm实际桨叶厚度MAU型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下： （单位：mm）14桨毂设计（参见船舶原理下P156 : 5. 桨毂形状及尺度）最大连续功率PD0=326.11 hp，此时N=296.44 rpm(PD/N)1/3= (326.11/296.44) 1/3= 1.03根据船舶原理下P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt=153 mm采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8153=275.4 mm毂前后两端的直径d2=0.88dh=0.88275.4=242.35 mmd1=1.10dh=1.10275.4=302.94 mm桨毂长度l0=dh=275.4 mm减轻孔的长度l1=0.3l0=0.3275.4=82.62mm毂部筒圆厚度=0.75t0.2R=0.7569.5884=52.191 mm叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.0331.7141000=56.562mm，r2=0.044D=0.0441.7141000=75.416 mm15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锰铝青铜(Mn3Al2(SiO4)3)材料重量密度=8410 kgf/m3 ，0.6R处叶切面的弦长 b0.6R=0.384 m，螺旋桨直径D=1.714 m，t0.2R=0.0696 m， t0.6R= 0.0373 m最大连续功率PD=326.11 hp，此时N=296.44 rpm毂径d=1.8dt=1.80.153=0.275， 毂长LK=0.275 m桨毂长度中央处轴径d0 =0.045+0.108(PD/N)1/3-KLK/2 =0.045+0.108(326.11/296.44)1/3-0.10.275/2=0.249 m d/D=0.275/1.714=0.160则根据我国船舶及海洋工程设计研究院提出的公式：桨叶重 Gbl=0.169Zbmax(0.5t0.2R+t0.6R)(1-d/D)D(kgf)=0.169841040.387(0.50.0696+0.0373)(1-0. 160)1.714=228.39kgf 桨毂重 Gn=(0.88-0.6d0/d)LKd2(kgf)=(0.88-0.60.249/0.275)0.27584100.2752=58.89kgf螺旋桨重量 G= Gbl +Gn= 228.39+58.89=287.28 kgf螺旋桨惯性矩 Imp=0.0948Zbmax(0.5t0.2+t0.6)D3 =0.0948841040.387(0.50.0696+0.0373)1.7143 =448.06 kgfms217.螺旋桨设计总结螺旋桨直径：D=1.714m设计航速：VMAX=10.84kn螺距比：P/D=0.735m毂径比：dh/D=0.16m型式：MAU旋向：右旋盘面比：AE/AO=0.40材料：锰铝青铜叶数：Z=4总重量：287.28 kgf螺旋桨效率：0=0.625惯性矩：448.06kgfms2纵倾角：=1018.课程设计总结课设开始之前，觉得有模板推进课设会很简单，但真正开始之后，发现工作量其实并不小。原本以为直接对照学长的模板修改一下数据就可以很轻松地做下来，但事实是学长的模板其实存在很多问题，这使我不得不把学长的模板只单纯地当做一个流程摘要，真正的数据，参数，公式都要到书上找到依据才敢进行计算。当然，想必这也是老师的初衷，老师给我们模板只不过是为让我们做课设更有调理，绝不是简单地修改参数，不过脑子机械地完成计算任务。因而，相比其他一些一味参照模板的同学，推进课设我花费了更多的时间，但却能找到每个参数和公式的依据，也因而，我认为在推进课程设计的过程中，我的收获还是比较大的。在这一点上我认为自己多花费的时间还是很值得的。每次做课设给我最大的感触都是，理论和实践的距离。可能在课堂上听得顺理成章的公式，校核过程，真正到自己去做的时候还是会遇到很多困难，而我把这些困难归因于，当初课堂上只是单方面地认同原理，而没能做到去反问一下，这些原理的应用与实现。比如说这次我校核的是一艘双桨船，除了个别经验公式不一样，最大的区别在于功率和推力，究竟什么时候校核的是单桨特性，什么时候的推力是总推力，什么时候要算单个桨所承受的平均推力。之前课堂上接触双桨船只是在计算题里，老师给定了功率推力等，对其应用范围也有一定的说明。然而现在我们是设计者，我们必须搞清楚，一个经验公式代数算出的数值的具体含义，而且在全部课程设计的过程中都要记清楚，不然在后续的计算中极容易搞混淆。比如一开始，看到学长用艾亚法估计有效功率，我们就也跟着用同样的方法，然而，这个方法算出的有效功率究竟是单个桨的，还是相当于两个的总功率？在课堂上不曾思考的问题，在课设过程中我们都必须重新面对。除开这些“新大陆”，还有些个人认为很“蠢”的问题，比如盘面比。对于盘面比的定义可谓是贯穿课程始终，我们也很清楚依据盘面比选择螺旋桨型号，MAU-40还是MAU-55。然而，真正课设做到第六步就卡壳了，学长的模板上对桨型的选择极为简单，一句话带过，却让我心生疑惑，螺旋桨的选型是就近原则，还是必须大于计算值？关于这个问题我问了很多同学，大家说法不一，有点同学说