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1、螺旋桨课程设计阻力与推进课程设计专业:船舶与海洋工程第18页班级:船舶1202朱恒姓名:学号:20122815996日期:2015年7月9日目录一 、船型主要参数1二、主机与螺旋桨参数1三、设计工况1四、可以达到最大航速的计算1五、空泡校核4六、强度校核3七、螺距修正5八、重量及惯性矩计算6九、敞水性征曲线之确定7十、系柱特性计算8十一、航行特性计算9十二、螺旋桨计算总结101)原始给定船舶数据 船型:单桨钢质散货船总长1.设计计算书设计水线长LWL=56.60m垂线间长Lpp =55.00m型宽B=9.70m型深D=4.90m设计吃水d=4.0m设计排水量A =1450t方形系数Cb=0.6

2、35棱型系数CP = 0.697Loa=60.50m桨车由距基线高度Zp =1.2752.主机与螺旋桨参数台数最大持续功率 额定转速 螺旋桨转速 螺旋桨型式: 螺旋桨叶数: 螺旋桨材料: 螺旋桨构造型式: 旋向750 r/min360 r/minMAUmax = 1352 hp系列四叶镍铝青铜整体式右旋3设计工况设计功率:0.98Pmax,轴系效率0.98。航速V ( kn )I3I4I5I6I7满载Pe ( hp )满载50062476091310971.1PE ( hp )满载55068683610041206推进因子:单桨钢质散货船Cb=0.635的伴流分数按经验公式决定推力减额分数(取

3、10%的功率储备)表1:船体有效马力曲线w=0.2675t=0.6 W=0.1605取相对旋转效率船身效率TR=1.0n=(1-t)/(1-w)=1.14614. 可以达到最大航速的计算n S=0.98采用AU3叶桨图谱进行计算。 取功率储备10%轴系效率 螺旋桨敞水收到马力:PD=1352kw0.98 X 孔 s 孔 R=1352 X 0.98 X 0.98 X 1 =1298.4608kw=649.23(h p)根据MAU4-40 MAU4-55 MAU4-70的JB; -6图谱列表计算。项目单位数值假定航速Vkn910111213Va =(1-w)Vkn6.126.87.488.168.

4、84Bp =NP0.5 /V598.81375.95459.86948.16039.432何9.948.7857.7386.9406.279MAU4-405112.3101.591.384.177.5P/D0.5660.5810.5960.6090.622n00.4550.5020.5440.5720.602Pte=PdEh%hp778.354815.6438462.5418761.2458964.251MAU4-555110.299.288.881.274.8P/D0.5900.6230.6480.6680.696n00.4480.4820.5170.5470.578Pte=PdEJohp7

5、45.245774.154815.423847.515876.735MAU4-70575.00069.20064.40060.00056.400P/D0.6950.7150.7440.7750.806n00.5150.5390.5580.5760.596项目单位数值Pte=Pdh% hIP703.842736.642762.609787.209814.543MAU4叶桨图谱设计计算结果5. 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-Z p=3.75 -1.275 = 2.475mPo-Pv=P a+Yhs-pv = 10330+1025 2.4

6、75174 = 12693kgf/m2计算温度 t=15C pv=174kgf/m2 PD=529.7hpP=104.63kgf SB2 / m4序号项目单位数值AU3-35AU3-501Vmaxkn9.749.662Va =0.5144/max(1-w)m/s3.4073.3794(0.ND/60)2(m/s) 2641.15611.075心+(0.7;rND/ 60)2652.76622.496b0.7R =( P0 -Pv)/ “0.7 R20.3710.3907Tc0.1540.1618T=Pd 叫 75/Vakgf5714552691 2Ap 仃略n21.0871.05410Ae =

7、宀/(1.067-0.229P/D)n21.1721.12811兀2Ae/A。=Ae/(-D )40.5000.505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。S =0.479Vmax =9.696knAe/Ao =0.503 P/D=0.594D=1.706m6. 强度校核按2009年规范校核t0.25R及t0.6R,应不小于按下式计算之值:Y36AlNeZbneA2GAdN2D3x=1010Zb计算功率 Ne =441.6X 1.36咒 0.98 = 588.565hpAd =Ae/A0 =0.503P/ D =0.594: =10:G =7.6g/cm3; N = ne =4

8、00rpmb0.66R =0.226DAd/(0.1Z) =0.226x1.706x0.503/0.3 = 0.6464m gaR =0.7212bi66R =0.4662mb0.6R =0.9911b0.66R = 0.6406m项目单位数值0.25R0.6R弦长bm0.46620.6406K1634207K2查表7-225O151K31410635K4434Ai =D/P(Ki -K2D/P0.7)+K3D/P0.7 K42728.53955.55丫 =1.36ANe/(Zbne)2870.58731.61K58223K63412K74165K8380330A2 =(D/P)(K5 + K

9、6客)+ K7 名+ K815001221材料系数K1.1791.179A2GAdN2D3/101oZb0.3260.2370tmm58.01127.869AU标准桨叶厚度t,mm65.25537.191校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm67.437.41. T百 饥T4空炮校核计算结果实际桨叶厚度按t0.6R =37.4mm与to.25R = 67.4mm连直线决定:t0.2to.4t0.6t0.8t1.0=71.7mm; t0.3 = 63.2mm=54.6mm; t0.5 = 46.0mm=37.4mm; t0.7 = 28.9mm=20.3mm; t0.9 = 11.7 mm=3

10、.12mm7.螺距修正根据尾轴直径大小。决定毂径比dh/D =0.18,此值与AU桨标准毂径比相同,故对此项螺距无需修正。由于实际桨叶厚度大于AU桨标准厚度,故需因厚度差异进行螺距修正。0.0289设计桨(丄)07R = =0.04487b .0.9964 X 0.6464标准桨(1)07R =0.0292= 0.04533b .0.9964X0.37893X1.706取AU3-35为基准桨400x0.594x1.706 0.5018_ VA _ (1-w)Vx 30.866 _ 0.68x9.63x30.866NPNP咱.|_Vb 丿0.7设lb丿0.7标0.50 1X 0.477X0.75

11、=(0.04487-0.0453荻-0p 0.750.503=0.000142A(D)t nTDW1 - S)心(b)0.7R=-2咒0.594咒0.5018咒 0.000142 =0.0000847P =(P)o +i(F)t =0.594-0.000845 = 0.59398. 重量及惯性矩计算根据AU桨切面的面积数据用积分方法计算得:材料重量密度丫 =8700kgf/m 3桨叶重量:Gb1 =0.169YZbmax(0.5to.2 + 鮎.6)(1 -詈)D-0.169X8700% 3咒 0.6464X (0.5咒 0.0717 + 0.0374尸(0.30708)% 1.7061.70

12、6= 292.166kgf桨毂重量:(取螺旋桨为整体式螺旋桨,则 Lk =2.5dt或LK=d+100mm)锥度 K=1/15,LK=d +0.1 = 0.18x1.706 + 0.1 = 0.4071m d。=0.045 + 0.108(FD/N)1/3 KLk=0.045 + 0.108天(588.565/ 400)1/3 -存 0.4072/ 2 =0.154md02Gn =(0.88-0.6)LkYd2d=(0.88 -O0.4071X 8700X 0.30712 0.3071= 193.441kgf螺旋桨总重:G =Gbi +Gn =292.166+193.441 =485.607k

13、gf螺旋桨惯性矩:Imp =0.0948YZbmax(0.5t0.2 +t0.6)D3 =0.0948咒8700咒3咒0.646恥(0.5咒 0.0717 + 0.0374)咒 1.7063 = 581.694kgf m w29. 敞水特征曲线之确定由AU3-35和AU3-50, P/D=0.594 (第一次插值)的敞水曲线经过第二次插值 得到AU3-47, P/D=0.594的敞水曲线。第一次插值:3-J00.10.20.30.40.50.60.735P/D=0.5Kt0.1850.16050.1380.1090.080.0480.008010Kq0.1460.1340.1190.10.08

14、0.0590.0260n 000.20.350.50.610.590.150P/D=0.6Kt0.2280.2020.1770.1460.120.0880.045010Kq0.20.1840.1680.1480.1240.10.070.032n 000.180.340.490.620.670.630.250P/D=0.5Kt0.1880.1620.1320.10.0660.0280010Kq0.1480.1340.1080.10.0780.050.0080n 000.20.370.480.540.4300P/D=0.6Kt0.2380.2060.1760.1420.1080.0720.0340

15、10Kq0.2040.1880.1680.1480.120.0920.0560.02n 000.190.350.480.5750.6250.520第二次插值:3-J00.10.20.30.40.50.60.735, P/D=0.594Kt0.2250.2000.1750.1440.1180.0860.0430.00010Kq0.1970.1810.1650.1450.1210.0980.0670.030n 00.0000.1810.3410.4910.6190.6650.6010.18850, P/D=0.594Kt0.2350.2030.1730.1390.1050.0690.0320.00

16、010Kq0.2010.1850.1640.1450.1170.0890.0530.019n 00.0000.1910.3510.4800.5730.6130.4890.000Ad=0.477Kt0.2340.2030.1740.1400.1070.0720.0340.00010Kq0.2000.1840.1650.1450.1180.0910.0550.021n 00.0000.1870.3470.4840.5920.6350.5350.0780.10.20.30.40.5J0.60.7 oe 0.910设计桨的敞水性征曲线10. 系柱特性计算由敞水特性得J=0时。Kt =0.234,Kq

17、=0.02计算功率:Pd =441.6x0.97x1.36 =588.565hp主机转矩:Q=588656=1054.52kgf m2 X 400系柱推力:T 瓷Q 儀汽常= 7232.054kgf螺旋桨转速:11. 特性计算取转速为400r / min,375 r / min,350 r / min进行计算,结果如下表所示。项目单位数值Vkn910111213Va =0.5144(1-w)Vm/s3.0093.3443.6784.0124.347N=400J =Va/ nD0.2650.2940.3230.3530.382Kt0.1520.1420.1320.1230.113Kq0.0152

18、0.01460.01390.01310.0123Re =Kt Pn2D4 (1t)V/145.6hp281.252291.943298.522303.456302.01725FSs =Kq2兀nPn D /7rhp581.79558.825532.032501.411470.791N=375J =Va/ nD0.2820.3140.3450.3760.408Kt0.1460.1350.1250.1150.104Kq0.01480.01410.01330.01240.0115Re =Kt Pn2D4 (1t)V/145.6hp237.436243.941248.459249.362244.303PS =Kq2 沢 nPn2D5/7刃 sJhp466.765444.688419.458391.073362.689N=350J =Va/ nD0.3020.3360.3700.4030.437Kt0.1390.1280.1170.1060.094Kq0.01440.01350.01260.01170.0108Re =Kt Pn2D4 (1-t)V/145.6hp19

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