船舶阻力与推进课程设计报告

1、船舶与海洋工程船舶阻力与推进课程设计报告课程名称： 船舶阻力与推进课程设计题目： 航速： 15.06kn排水量 :22311t院 （系）：运载工程与力学学部专业：船舶与海洋工程班级：学号：学生姓名：指导教师：大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计目录一、通过给定排水量和航速估算有效马力和阻力21根据海军部系数法参照母型船得到各载况下的有效功率.22阻力的估算2二、螺旋桨初步设计2三、螺旋桨终结设计31船体主要参数32主机参数33推进因子的决定44可以达到最大航速的计算45空泡校核56强度校核77螺距修正88重量及惯性矩计算99敞水性征曲线之确定910系柱特性计算1011航行特性计

2、算1012螺旋桨设计总结121大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计0B一、通过给定排水量和航速估算有效马力和阻力3B1根据 海军部系数法 参照母型船得到各载况下的有效功率母型船航速V/kn121314151617有效功率满载203626553406436855337017压载177923513007364243695236P hpE/110满载223929213747480560867719设计船航速V/kn121314151617有效功率满载221028813696474060057615PE/hp速度 V111.8612.8513.8414.8315.8116.80110满

3、载243131694066521466058377设计船排水量 22311t ，要求航速15.06kn ；母型船排水量 20800t ， 15.48kn 。从换算数据中读出设计船满载有效功率为PE=4809.12hp。4B2阻力的估算船身总阻力 Rt75PE754809.12v15. 0646594.94 kgf0. 5141B二、螺旋桨初步设计初步设计确定最佳转速初步设计确定最佳转速的计算表序号名称单位数据1螺旋桨直径 Dm4.892 H=（ 1-t)/(1-w)1.153VA=V(1- )kn10.354PEhp48094809480948095假定一组转速 Nr/min120130140

4、1506直径系数 =ND/VA56.7261.4566.1870.907P/D0.780.750.720.708 00.630.600.580.5594.755.245.746.1910PD=BP2VA5/N2hp4185.215320.936566.757746.7411PS=PD/( S R)hp4314.655485.496769.847986.3312PTE=PD 0 Hhp3006.623666.144349.264940.34将表格内结果绘制成如下页所示曲线，求得最佳转速约为147.68r/min ，最2大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计后根据主机确定的转速为14

5、8 r/min 。确定转速的计算结果2B三、螺旋桨终结设计5B1船体主要参数船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。根据母型船参数，通过海军部系数法换算得到设计船主要参数如下：设计水线长LWL=180.40 m垂线间长L=175.14 mPP型宽B=27.27 m型深H=15.64 m设计吃水T=11.13 m方形系数CB=0.7253排水量=40725 t桨轴中心距基线ZP=3.69 m6B2主机参数MAN B&W 5L50MC单位9044hp148r/min右旋3大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计7B3推进因子的决定根据泰洛公式估算半流分数（=0.5Cb

6、-0.05 ）=0.3126由于推理减额分数尺度作用很小，取值与母型船相同t =0.21取相对旋转效率R=1.0船身效率H =(1-t)/(1-w)=1.14948B4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s =0.97 （中机型）螺旋桨敞水收到马力：PD =7895.41 (hp)根据 MAU4-40， MAU4-55， MAU4-70的-BP图谱列下表计算按 B-P图谱设计的计算表项目单位数值假定航速Vkn14151617VA=(1-)Vkn9.62310.31010.99711.6850.52.545.78238.52932.78828.1

7、77BP=N*PD /VAB6.7666.2075.7265.308PMAU4-4078.27572.96467.72163.287P/DP/D0.6340.6520.6740.696000.5470.5700.5930.615P =Php4961.45176.35382.35580.8TE DH0MAU4-5575.96071.08266.06562.081P/DP/D0.6850.7000.7220.748000.5300.5540.5770.597P =Php4811.35027.85233.65414.1TE DH0MAU4-7075.64870.07065.37561.451P/DP

8、/D0.6920.7200.7430.762000.5110.5330.5540.571PTE=PDH0hp4640.34834.35027.05184.1根据上页表中的计算结果可绘制PTE、 P/D、及 0 对 V 的曲线，如下图所示。4大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计MAU4叶桨图谱设计计算结果从 PTE- f （V）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设计航速及螺旋桨最佳要素 P/D、D 及 0，如下表所列。按图谱设计计算结果图设计计算的最佳要素MAUVmax/(kn)P/DD 04-4015.4450.66170.5685.0620.5814-

9、5515.2990.70569.5394.9410.5614-7015.0980.72269.5644.8780.5359B5空泡校核按柏利尔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hS=T-ZP =6.09 mp0pvpahspv16398.99 kgf/m 25大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计计算温度t=15 pv=174 kgf/m 2P D=8127.63hp =104.63 kgf s2 /m4空泡校核计算结果表序号项目单位数值MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn15.4415.3015.102V =0.5144V (1

10、- )m/s5.465.415.34Amax32(m/s)2753.90718.33700.10(0.7 ND/60)42222783.72747.59728.60V=V +(0.7 ND/60)(m/s)0.7R A5=(p0-pv)/0.5 V20.7R0.4000.4190.4306c（查柏利尔空泡限界图）0.1760.1800.1827T=P 75/Vkgf62964.2361419.8059332.60D0A8228.748.758.57AP=T/0.5V0.7Rcm9AE=AP/(1.067-0.229P/D)29.559.669.50m10AE/A0=4A/E D20.470.5

11、00.51根据上表计算结果绘制下图， 可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。最佳要素如下：6大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计AE/A 0=0.496P/D=0.692D=4.979m0=0.569Vmax=15.357 kn10B 6强度校核按 2001 年规范效核 t 0.25R 及 t 0.6R，见下表所示，应不小于按下式计算之值：tY1.36 A1 N eA2GAd N 2 D 3XYX10 ZbKZbne10计算功率Ne=9044 0.97 0.735=6650KWAd=AE/A 0=0.50 P/D=0.69 =8G=7.6g/cm 2N=ne=

12、148r/minb0.66R=0.226DAd /(0.1Z)= 1.39 mb0.25R=0.7212 b 0.66R = 1.01mb=0.9911 b0.66R= 1.38 m0.6R强度校核计算表项目弦长bK1K2K3K4A 1=D/P(K 1-K 2D/P 0.7 )+K 3D/P 0.7 -K 4Y=A 1Ne/(Zbne)K5K6K7K8A 2=(D/P)(K5+K6 ） +K7 +K8材料系数 K(铝镍青铜)X=A GA N2D3/(10 10Zb)2 dt=(Y/(K-X)0.5MAU标准桨叶厚度 t 校核结果实取桨叶厚度单位数值0.25R0.6Rm1.011.3863420

13、725015114106354342426.39867.0335749.389295.718223341241653803301219.211021.851.1791.1790.310.19mm202.6896.86mm190.45108.54不满足要求满足要求202.897.0实际桨叶厚度按 t 1.0R=0.0035D =17.43 mm 与 t 0.25R=202.8mm连成直线决定：如下页表所示。7大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计不同半径处桨叶厚度r/Rt0264.590.1239.870.2215.160.25202.800.3190.440.4165.730.5

14、141.010.6116.290.66101.460.791.580.866.860.942.140.9529.791.017.4311B 7螺距修正（ 1）毂径比不同对螺距的修正最大连续功率时收到的马力PD=8772.68hp，转速 N=148r/min ，(PD/N) 1/3 =3.90由教材 P157 图 8-40 查得螺旋桨轴的直径dt =455mm螺旋桨毂径 dh 取 2.0d t ，dh=2.0d t =910mm求得毂径比 dh /D=0.196 ，标准毂径比 0.18P1求得修正值( D ) B10( d h 0/D.0003)dh / D （ 2）叶厚比不同对螺距的修正设计桨

15、（ t/b) 0.7R=0.06590标准桨（ t/b) 0.7R =0.05523( 取 MAU4-55为基准螺旋桨 )1 sVA(1)V 30.866NP0.638NPttt0.55(b )0.7(-0.0010.453 0.75b)0.7设( b )0.7标(P )t2( P )(1 s) ( t )0.7RD0.0010bD修正后的螺距比： P( P )0( P )t( P ) B 0.694DDDD8大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计12B 8重量及惯性矩计算根据 MAU桨切面的面积数据用积分方法计算得：桨叶重量Gb=5962.684 kgf桨毂重量G h =432

16、3.5 kgf螺旋桨总重G=10286.20 kgf桨叶惯性矩I b=1034.010kgf cm s2桨毂惯性矩I h=110030.820 kgf cms2螺旋桨总惯性矩I=111064.830 kgf cms213B 9敞水性征曲线之确定由 MAU4-40， MAU4-55， P/D=0.6 和 P/D=0.7 的敞水性征曲线内插得到MAU4-49.6， P/D=0.6 和 P/D=0.7 的敞水性征曲线，再内插得到MAU4-49.6，P/D=0.692 的敞水性征曲线，见下图，数据见下表。设计桨的敞水性征曲线J00.10.20.30.40.50.60.7MAU4-60.9KT0.307

17、0.2720.2450.2160.1760.1340.0930.043MAU4-60.9-10KQ0.3200.2990.2700.2430.2130.1780.1410.090MAU4-60.9 000.140.290.420.530.60.630.54设计桨的敞水特性数据表9大连理工大学船舶与海洋工程专业船舶阻力与推进课程设计14B 10系柱特性计算由设计桨的敞水性征曲线得， J=0 时， KT=0.307 ，KQ=0.03196。计算功率P=8772.68hp，D系柱推力减额分数取t0=0.04 ，主机转矩PD60 75mQ42452.495kgf2 N系柱推力KT Q81909T.86

18、4kgfK Q D螺旋桨转速T122.203r/minN 6015B 11航行特性计算D 4 K T取转速为 148r/min ，138r/min ，128r/min 进行计算，结果如下表所示：项V目单 位数值kn1314151617V 0.51441- Vm/s4.5964.9505.3045.6576.011A（ ）0.3740.4030.4320.4610.489J=V/nDA0.1870.1750.1620.1500.138KN148r/minT0.0220.0210.0200.0190.018KQP =K2 4hp5155.388 5189.356 5165.1545095.096 4984.066D(1-t)V/145.6TEnTSQ 2 5 SRhp9184.674 8794.543 8383.6617960.328 7532.844P=K2 n nD/75J=V/nD0.4010.4320.4630.4940.525A0.1750.1620.1490.1360.124KTK0.0210.0200.0190.0180.017N 138r/minQTET2 4(1-t)V/145.6hp4206.309 4188.774 4125.2804025.240 3890.868P =KDn25hp7149.792 6793.143 6