螺旋桨课程设计

265 吨围网渔船螺旋桨设计书吨围网渔船螺旋桨设计书 指导老师 杜月中指导老师 杜月中 学生姓名 衡星学生姓名 衡星 学学 号 号 U201012224U201012224 完成日期 完成日期 2013 05 012013 05 01 1 1 船船 型型 单桨流线型平衡舵 前倾首柱 巡洋舰尾 柴油机驱动 中机型围网渔船 单桨流线型平衡舵 前倾首柱 巡洋舰尾 柴油机驱动 中机型围网渔船 设计水线长 设计水线长 LWL 39 50m垂线间长 垂线间长 LBP 37 00m 型宽 型宽 B 7 60m型深 型深 D 3 80m 设计吃水 设计吃水 Td 2 90m方型系数 方型系数 CB 0 554 排水量 排水量 463 3t 棱型系数 棱型系数 CP 0 620 纵向浮心坐标纵向浮心坐标Xb 1 28m纵向浮心位置纵向浮心位置xc 3 46 L 1 3 4 78 0 64 50 83 宽度吃水比宽度吃水比 B T2 62 2 2 主机参数 主机参数 型号 型号 6300ZC标定功率 标定功率 PS2 441kw 标定转速 标定转速 400 r min 艾亚法有效功率估算表 艾亚法有效功率估算表 速度 V kn 111213 Froude 数 vs gL 0 297 0 325 0 352 标准 C0查图9 4 260215160 标准 Cbc 查表9 3 0 580 530 49 实际 Cb 肥或瘦 4 48 4 52 13 06 Cb修正 2 29 7 51 21 70 Cb修正数量 1 5 95 16 14 34 70 已修正 Cb之 C1 266 199 125 B T 修正 3 44 3 44 3 44 B T 修正数量 2 9 15 6 85 4 30 已修正 B T 之 C2 257 192 121 标准 xc L 船中后 1 992 352 49 实际 xc L 船中后 3 463 463 46 相差 L 在标准后 1 471 110 97 xc修正 查表9 5 0 60 21 已修正 xc之 C3 255 192 121 长度修正 Lwl 1 025Lpp Lwl 100 444 长度修正 4 10 20 768 00 4 84 已修正长度之 C4 265 200 126 V3133117282197 PE 0 64 V3 0 735 C4 kW 188 323 651 3 推进因子的确定 推进因子的确定 1 伴流分数伴流分数 w w 本船为单桨渔船 故使用汉克歇尔公式估算本船为单桨渔船 故使用汉克歇尔公式估算 w 0w 0 77 Cp 0 28 0 5 0 62 0 28 0 197477 Cp 0 28 0 5 0 62 0 28 0 1974 2 2 推力减额分数推力减额分数 t t 使用汉克歇尔公式使用汉克歇尔公式 t 0 77 Ct 0 77 CP P 0 3 0 77 0 62 0 3 0 1774 0 3 0 77 0 62 0 3 0 1774 3 相对旋转效率相对旋转效率 近似地取为近似地取为 R 1 0 4 船身效率船身效率 H 1 t 1 w 1 0 1774 1 0 1974 1 025 1 0 1774 1 0 1974 1 025 4 桨叶数 桨叶数 Z 的选取的选取 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 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 MAU 图谱主要为四叶桨 故选用四叶 图谱主要为四叶桨 故选用四叶 5 AE A0的估算的估算 按公式按公式 AE A0 1 3 0 3 Z T p0 pv D2 k 进行估算 进行估算 其中 其中 T PE 1 t V 323 1 0 1774 12 0 5144 63 6kN 水温水温 15 时汽化压力时汽化压力 p pv v 174 174 kgf mkgf m2 2 174 9 8 174 9 8 N mN m2 2 1 705 kN m2 静压力静压力 p p0 0 p pa a h hs s 10330 1025 1 9 9 8 10330 1025 1 9 9 8 N mN m2 2 120 32 kN m2 k 取取 0 2 D允许 允许 0 7 T 0 7 2 9 2 03 AE A0 1 3 0 3 Z T p0 pv D2 k 1 3 0 3 4 63 6 120 32 1 705 2 03 2 03 0 2 0 525 6 桨型的选取说明 桨型的选取说明 由于本船为近海渔船 由于本船为近海渔船 MAU 型螺旋桨更常用 故选用型螺旋桨更常用 故选用 MAU 型 型 7 根据估算的 根据估算的 AE A0选取选取 2 3 张图谱张图谱 根据根据 AE A0 0 525 选取选取 MAU4 40 MAU4 55 MAU4 70 三张图谱 三张图谱 8 列表按所选图谱 考虑功率储备 进行终结设计 得到 列表按所选图谱 考虑功率储备 进行终结设计 得到 3 组螺旋桨的要素及组螺旋桨的要素及 VsMAX 功率储备取功率储备取 10 轴系效率 轴系效率 S 0 97 螺旋桨敞水收到功率螺旋桨敞水收到功率 PDO Ps 0 9 S 441 0 9 0 97 385kw 523 8 hp 公制公制 由图谱可查得 由图谱可查得 项目 单 位 数值 1 假定设计航速 Vs Kn111213 2VA 1 VsKn8 8299 63110 434 3BP NPD0 5 VA2 5 39 52431 80326 057 4BP0 56 2875 6395 105 5 73 567 361 8 6P D0 6550 6840 718 7 00 5680 5960 622 8 MAU4 40 THP PD H 0 r HP304 96319 99333 95 9 72 365 860 10P D0 6980 7250 762 11 0 5520 5800 607 12 MAU4 55 THP PD H 0 r HP296 37311 40325 90 13 71 765 159 7 14P D0 7060 740 778 15 0 530 5580 578 16 MAU4 70 THP PD H 0 r HP284 55299 59310 33 据上表结果可绘制据上表结果可绘制 PTE P D 及及 0 0对对 V V 的曲线 如图一所示的曲线 如图一所示 图一 从从 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计航速及螺旋桨最佳要素 P D D 及及 0如下表所列 如下表所列 MAUVMAX kn P D D 0 4 4011 980 68467 41 620 595 4 5511 920 72366 31 590 578 4 7011 840 73466 11 570 554 9 空泡校核 由图解法求出不产生空泡的 空泡校核 由图解法求出不产生空泡的 AE A0 MIN及相应的及相应的 VsMAX P D 0 D 按柏努利空泡限界线中商船上限线 计算不发生空泡之最小展开面积比 按柏努利空泡限界线中商船上限线 计算不发生空泡之最小展开面积比 桨轴沉深桨轴沉深 hs由船体型线图取由船体型线图取 2 0m p p0 0 p pv v p pa a h hs s p pv v 10330 1025 1 9 174 10330 1025 1 9 174 kgf mkgf m2 2 12103 5 kgf m2 计算温度计算温度 t 15 p pv v 174174 kgf mkgf m2 2 PDO 523 8 hp 104 63 kgf s2 m4 校核如下列表 校核如下列表 数值 序号项目单位 MAU 40MAU 55MAU 70 1 AE A0 0 40 550 7 2 VMAX kn11 9811 9211 84 3 VA 0 5144 VMAX 1 m s4 954 924 89 4 0 7 ND 60 2 m s 2564 08543 38529 8 5V0 7R2 VA2 4 m s 2588 58567 59553 71 1 2 V0 7R2 30782 86 29684 7 7 28959 14 6 p0 pv 1 2 V0 7R2 0 3930 4080 418 7 c 查图5 20 0 160 1650 168 8 推力 T 75 PD 0 VA kgf472246154451 9 需要投射面积 AP T c 1 2 V0 7R2 m20 9590 9420 915 10 需要展开面积 AE AP 1 067 0 229 P D m21 0531 0451 018 11A0 D2 4m22 0611 9861 936 12 需要的 AE A0 0 5110 5260 526 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 0 524 P D 0 718 D 1 59m 0 0 581 VMAX 11 93kn 图二图二 10 计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 由由 MAU4 40 MAU4 55 P D 0 718 的敞水性征曲线内插得到的敞水性征曲线内插得到 MAU4 52 4 P D 0 718 的敞水性征曲线 其数据如下 的敞水性征曲线 其数据如下 J00 10 20 30 40 50 60 7 KT0 3010 2780 2570 2280 1860 1450 1020 045 10KQ0 3250 3120 2820 2530 2250 1850 1520 098 000 1680 2990 4050 5150 6120 6230 603 图三图三 螺旋桨无因次敞水性征曲线螺旋桨无因次敞水性征曲线 11 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 由敞水性征曲线得由敞水性征曲线得 J 0 时 时 KT 0 301 KQ 0 0325 计算功率计算功率 PD 441 0 97 427 77kw 582hp 系柱推力减额分数取系柱推力减额分数取 t0 0 04 主机转矩主机转矩 Q PD 60 75 2 N 582 60 75 2 3 1416 400 1042 07 kgf m 系柱推力系柱推力 T KT KQ Q D 0 301 0 0325 1042 07 1 59 6070 kgf 车叶转速车叶转速 N0 60 T D4 KT 60 6070 104 63 1 594 0 301 0 5 329 5 rpm 12 桨叶强度校核 桨叶强度校核 按我国按我国 1990 钢质海船入级与建造规范钢质海船入级与建造规范 校核校核 t0 25R及及 t0 6R 应不小于按下 应不小于按下 式计算所的之值 式计算所的之值 t Y K X mm 式中式中 Y A1 Ne Z b N X A2 G Ad N2 D3 1010 Z b 计算功率计算功率 Ne 441 0 97 427 77kw 582hp Ad AE A0 0 524 P D 0 718 8 G 7 6gf cmG 7 6gf cm3 3 N 400rpmN 400rpm b0 66R 0 226DAd 0 1Z 0 226 1 59 0 524 0 1 4 0 47m 在在 0 6R 处切面弦长处切面弦长 b0 6 0 9911b0 66R 0 9911 0 47 0 466m b0 25R 0 7212 b b0 6R 0 6R 00 7212 0 47 00 7212 0 47 0 339m 数值 项目单位 0 25R0 6R 弦长 b m0 3390 466 K1634207 K2250151 K31410635 K4434 A1 D P K1 K2D P0 7 K3D P0 7 K4 2358 846 Y A1 Ne Z b N 2607 56 25 680 4398 K58223 K63412 K74165 K8380330 A2 D P K5 K6 K7 K8 1201 1016 材料系数 K 铝镍青铜 kgf cm31 179 1 179 X A2 G Ad N2 D3 1010 Z b 0 2269 0 1396 t Y K X mm52 332 25 586 B 标准桨叶厚度 t mm60 8 34 7 校核结果 满足要 求 满足要求 实取桨叶厚度 mm60 834 7 13 桨毂设计桨毂设计 最大连续功率最大连续功率 PD 582hp 此时 此时 N0 329 5 rpm 根据中文课本根据中文课本 P198 图图 9 1 可查得螺旋桨桨轴直径可查得螺旋桨桨轴直径 dt 159mm 采用整体式螺旋桨 则螺旋桨的毂径采用整体式螺旋桨 则螺旋桨的毂径 dh 1 8dt 1 8 159 286 2mm 毂前后两端的直径毂前后两端的直径 d2 0 88 dh 0 88 286 2 251 9mm d1 1 10 dh 1 10 286 2 314 82mm 桨毂长度桨毂长度 l0 dh 100 396 2mm 减轻孔的长度减轻孔的长度 l1 0 3 l0 0 3 396 2 118 86mm 毂部筒圆厚度毂部筒圆厚度 0 75 t0 2R 0 75 64 5 48 38mm 叶面 叶背与毂连接处的圆弧半径叶面 叶背与毂连接处的圆弧半径 r1 0 033D 0 033 1 59 1000 52 47mm r2 0 044D 0 044 1 59 1000 69 9 6mm 14 螺旋桨重量及转动惯量计算 螺旋桨重量及转动惯量计算 铝青铜材料重量密度铝青铜材料重量密度 8410kgf m 8410kgf m3 3 0 6R0 6R 处叶切面的弦长处叶切面的弦长 b0 6 0 466m 螺旋桨直径螺旋桨直径 D 1 59mD 1 59m t t0 2 0 2 0 0645 0 0645 m t0 6 0 0347m 最大连续功率最大连续功率 PD 582hp 此时 此时 N0 329 5 rpm 毂长毂长 LK 0 3962m 桨毂长度中央处轴径桨毂长度中央处轴径 d0 0 045 0 108 PD N 1 3 KLK 2 0 045 0 108 582 329 5 3 0 1 0 3934 2 0 148m d D 0 18 则根据我国船舶及海洋工程设计研究院 则根据我国船舶及海洋工程设计研究院 708 所 提出的公式 所 提出的公式 桨叶重桨叶重 Gbl 0 169 Zbmax 0 5t0 2 t0 6 1 d D D kgf 0 169 8410 8410 4 0 466 0 5 0 0645 0 0347 1 0 18 1 59 231 25kgf 桨毂重桨毂重 Gn 0 88 0 6d0 d LK d2 kgf 0 88 0 6 0 148 0 2862 0 3962 8410 8410 0 2862 0 2862 155 5kgf 螺旋桨重量螺旋桨重量 G Gbl Gn 386 8kgf 螺旋桨惯性矩螺旋桨惯性矩 Imp 0 0948 Zbmax 0 5t0 2 t0 6 D3 0 0948 8410 8410 4 0 466 0 5 0 0645 0 0347 1 59 1 59 1 59 400kgf m s2 15 螺旋桨总图绘制 详见螺旋桨设计总图 螺旋桨总图绘制 详见螺旋桨设计总图 16 设计总结设计总结 本次课程设计的内容较之以前几次课程设计来说是比较复杂的 通过本次本次课程设计的内容较之以前几次课程设计来说是比较复杂的 通过本次 螺旋桨设计 我对本课程的知识有了一个系统的了解 这对于