船舶主机选型计算2008

2 3 2 机桨匹配计算 主机选型和螺旋桨的设计密切相关 在设计中要综合考虑船 机 桨的匹配问题 从而选定螺旋桨参数和主机型号 在主机选型与螺旋桨参数确定的机 桨匹配计算中分为初步匹配设计和终结匹配 设计两个阶段 初步匹配设计 已知船体主尺度 船体有效功率 船舶设计航速 螺旋桨的直径 或转速 确定螺旋桨的效率 螺距比 最佳转速或最佳直径及所需主机功率 从而选 定主机和传动设备 终结匹配设计 根据选定的主机的功率 转速 船体有效功率 确定船舶所能达 到的最高航速 螺旋桨直径 螺距比及螺旋桨效率 图谱可参考王国强 盛振邦 船舶原理 P264 P272 2 3 2 1 初步匹配设计 1 船体主尺度 设计水线长 LWL 垂线间长 LPP 型宽 B 型深 d 设计吃水 T 方形系数 B C 排水量 排水体积 船舶设计航速 V 2 推进因子的确定 伴流分数 w 1 泰勒公式 适用于海船 对单螺旋桨船 05 0 5 0 B Cw 对双螺旋桨船 20 0 55 0 B Cw 2 巴帕米尔公式 适用于内河船 w D C x w x B 3 16 0 11 0 式中 对单螺旋桨船 1 x 对双螺旋桨船 2 x 当 2 0 n F 时 2 0 1 0 n Fw 当 2 0 n F 时 0 w 推力减额分数 t 对单螺旋桨船 kwt 式中 对流线型舵或反应舵 70 0 50 0 k 对方形舵柱的双板舵 90 0 70 0 k 对单板舵 05 1 90 0 k 对双螺旋桨船 bawt 式中 对采用轴支架 14 0 25 0 ba 对采用轴包架 06 0 70 0 ba 相对旋转效率 r 对单螺旋桨船 05 1 98 0 r 对双螺旋桨船 0 1 97 0 r 对具有隧道尾船 90 0 r 轴系传递效率 s 对无减速齿轮箱的船 98 0 96 0 s 对有减速齿轮箱的船 94 0 92 0 s 3 初步匹配设计计算 初选螺旋桨直径的匹配计算计算步骤表格化见表 2 3 3 根据结果作图 2 2 4 表 2 3 3 机 桨初步匹配计算 直径 D 给定 MAU 桨 序号名 称代号单位计算公式及来源数 据 1螺旋桨直径Dm给 定 2船身效率 h w t h 1 1 3进速 a Vkn 1 wVVa 4船体有效功率 e PkW给 定 5转速nr min假 定 6直径系数 a V nD 7螺距比Dp 8敞水效率 0 9功率系数平方根 P B 查 P B 图谱 由 等值线与最佳效率 曲线的交点得到 10收到功率 d PkW 2 52 36 1 n vB P ap d 11主机功率 s PkW rs d s P P 12 螺旋桨克服的有 效推功率 te PkW hdte PP 0 初选螺旋桨转速的匹配计算计算步骤表格化见表 2 3 4 根据结果作图 2 2 5 表 2 3 4 机 桨初步匹配计算 转速 n 给定 序号名 称代号单位计算公式及来源数 据 1螺旋桨转速n r min给 定 2船身效率 h w t h 1 1 3进速 a Vkn 1 wVVa 4船体有效功率 e PkW给 定 5螺旋桨直径Dm假 定 6直径系数 a V nD 7螺距比Dp 8敞水效率 0 9功率系数平方根 P B 查 P B 图谱 由 等值线与最佳 效率曲线的交点得 到 10收到功率 d PkW 2 52 36 1 n vB P ap d 11主机功率 s PkW rs d s P P 12 螺旋桨克服的有 效推功率 te PkW hdte PP 0 P D P D Ps Pt Pe 0 0 n1n2n3n4 Ps Pt kW 图 2 2 4 选定 D 求 n 与 Ps P D P D Ps Pt Pe 0 0 D1D2D3 D4 Ps Pt kW 图 2 2 5 选定 n 求 D 与 Ps 根据图 2 2 4 或图 2 2 5 图中 Pte曲线与 Pe曲线的交点即为所求的螺旋桨的最佳 转速或直径 作垂线求的主机功率 Ps 根据所求的的 Ps选取主机型号 如螺旋桨为 B 型桨 螺旋桨直径 D 给定 航速 V 给定 序号名 称代号单位计算公式及来源数 据 1螺旋桨直径Dm给 定 2船身效率 h w t h 1 1 3进速 a Vkn 1 wVVa 4船体有效功率 e PkW给 定 5假定一组敞水受到功率 d PkW假 定 6功率系数BP2 12 2 2 5 0 353 D P a P B DV 7 2 75 1 P B 8螺距比P D 9敞水效率 0 101 J 查图谱 2 75 1 P B 由最佳转速线的交点得到 11最佳转速Nr min JD V N a 1514 0 60 12螺旋桨克服的有效推功率 te PkW hdte PP 0 螺旋桨转速 n 给定 航速 V 给定 序号名 称代号单位计算公式及来源数 据 1螺旋桨转速 Nr min给 定 2船身效率 h w t h 1 1 3进速 a Vkn 1 wVVa 4船体有效功率 e PkW给 定 5假定一组桨直径Dm假 定 6功率系数BP1 5 2 5 0 1 158 1 a d p V NP B 7 1 1739 0 P B 8螺距比P D 9敞水效率 0 101 J 查图谱 1 1739 0 P B 由最佳直径线的交点得到 11最佳直径Dm JN V D a 1514 0 60 12螺旋桨克服的有效推功率 te PkW hdte PP 0 1 2 3 2 1 终结匹配设计 王国强 盛振邦 船舶原理 P117 P118 及陈祖庆 船舶原理 P178 P181 1 船体主尺度 设计水线长 LWL垂线间长 LPP 型宽 B 型深 d 设计吃水 T 方形系数 B C 排水量 排水体积 船舶设计航速 V 2 主机主要参数 型号 主机功率 s P 主机转速 N 旋向 左旋 右旋 减速比 3 推进因子的确定 伴流分数 w 1 泰勒公式 适用于海船 对单螺旋桨船 05 0 5 0 B Cw 对双螺旋桨船 20 0 55 0 B Cw 2 巴帕米尔公式 适用于内河船 w D C x w x B 3 16 0 11 0 式中 对单螺旋桨船 1 x 对双螺旋桨船 2 x 当 2 0 n F 时 2 0 1 0 n Fw 当 2 0 n F 时 0 w 推力减额分数 t 对单螺旋桨船 kwt 式中 对流线型舵或反应舵 70 0 50 0 k 对方形舵柱的双板舵 90 0 70 0 k 对单板舵 05 1 90 0 k 对双螺旋桨船 bawt 式中 对采用轴支架 14 0 25 0 ba P D P D 0 0 Pe Pt kW Pe Pt D D Pt V1V2V3V4 图 2 2 6 终结匹配设计结果 对采用轴包架 06 0 70 0 ba 船身效率 w t h 1 1 相对旋转效率 r 对单螺旋桨船 05 1 98 0 r 对双螺旋桨船 0 1 97 0 r 对具有隧道尾船 90 0 r 轴系传递效率 s 对无减速齿轮箱的船 98 0 96 0 s 对有减速齿轮箱的船 94 0 92 0 s 4 终结匹配设计计算 在选定主机后要进行终结匹配设计计算 具体匹配设计计算计算步骤表格化见表 2 3 5 根据结果作图 2 2 6 表 2 3 3 机 桨终结匹配计算 MAU 桨 序号名 称代号单位计算公式及来源数 据 1航速V kn假 定 2进速 a Vkn 1 wVVa 3收到功率 d PkW rssd PP 4转速nr min 无减速齿轮箱 n N 有减速齿轮箱 N n 5功率系数 P B 5 2 2 1 a d P V nP B 6功率系数平方根 P B P B 7螺距比Dp 8敞水效率 0 9直径系数 查 P B 图谱 由 P B 等值线与最佳效率 曲线的交点得到 10螺旋桨直径Dm n V D a 11 螺旋桨克服的有 效推功率 te PkW hdte PP 0 图 2 2 6 中以船速 V 为横坐标 以 e P Dp D 0 及 te P 为纵坐标会出曲线 曲线 te P 和 e P 的交点 表示该螺旋桨发出的有效的推力功率等于船所遇到的有效功率 船将在该点对应的船速上等速航行 由图中交点可得船达到的船速及螺旋桨要素 上述步骤确定的螺旋桨最佳直径必须小于船尾允许放置的最大直径 如果算出的 直径大于最大直径 只能采用最大直径 如为 B 型桨 参考陈祖庆船舶原理 P181 序号名 称代号单位计算公式及来源数 据 1航速V kn假 定 2进速 a Vkn 1 wVVa