265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书

1、265 总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书 指导老师： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 完成日期： 2014/4/23 目录 1船 型 3 2主机参数 4 3推进因子的确定 4 4桨叶数 Z 的选取 4 5. AE/AO的估算 4 6桨型的选取说明 4 7. 根据估算的AE/A0选取23张图谱 5 8. 列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 5 9. 空泡校核 6 10. 计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 7 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算 8 12. 桨叶强度校核 8 13. 桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 9 14. 桨毂设计 10 15. 螺旋桨总图绘制 11 16. 螺旋桨重量及转

2、动惯量计算 11 17. 螺旋桨设计总结 12 18. 课程设计总结 12 265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书 1.船型 单桨，单舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型钢质围网渔船 设计水线长： Lwi_=39.50m 垂线间长： LBP=37.00m 型宽： B=7.60m 型深： D=3.80m 设计吃水： T d=2.90m 方型系数： Cb=0.554 排水量： =463.3t 棱型系数： Cp=0.620 纵向浮心坐标 Xb= -1.08m 纵向浮心位置 xc=3.46% L/ 1/3 4.78 。64 50.83 宽度吃水比B/T 2.62 速度V(kn) 11 12 13 F

3、roude 数 Vs/ VgLBP 0.295 0.324 0.357 标准G查图7-3 265 218 196 标准Cbc,查表7-5 0.59 0.568 0.534 实际Cb(肥或瘦)(%) 4.48 0.717 2.4 Cb修正(%)，瘦则查表7-6 4.38 0.300 1.478 Cb修正数量 1 9.45 6.22 2.96 已修正Cb之G 248.8 220.12 201 B/T修正% -2.53 -3.56 r -2.51 B/T修正数量， 2 -7.16 -7.55 -5.13 已修正B/T之G 276.412 211.001 172 标准Xc,%L，船中后，查表7-5 1

4、.92 2.39 2.51 实际Xc，%L船中后 3.33 3.67 2.11 相差%L在标准后(+)前(-) 0.93 0.11 :0.3 Xc修正(%),查表7-7 1.3 0.17 -0.23 xc修正数量， 3 -2.1 -2.48 2 已修正Xc之G 255.41 210.2 198 长度修正 %=(Lwl-1.025L pp)/L Wl*100% 4.15 0.041 0.046 长度修正 4 10.676 8.78 0.012 已修正长度之C4 265.1 217.28 199 V3 1331 1728 2199 Pe=a 0.64*v3/C4 (hp) 255.6 404.3

5、512.9 2.主机参数 型号： 6300C 标疋功率： Ps2 = 441kw 标定转速： 400 r/min 减速比： j = 1.60 3 推进因子的确定 (1) 伴流分数w 本船为单桨海上运输船，故使用泰勒公式估算 w=0.5X G-0.05=0.5 X 0.555-0.05=0.0.2275 (2) 推力减额分数t 使用汉克歇尔公式 t=0.50 X 60.12=0.50 X 0.620-0.12=0.19 (3) 相对旋转效率：近似地取为n R =0.98 (4) 船身效率 1 -1 n h = =(1-0.19)/(1-0.2275)=1.05 1 - w 4 桨叶数Z的选取 根

6、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， 故选用四叶。 5. Ae/A。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/Ao = (1.3+0.3XZ) XT / (po-pv)D2 + k 进行估算， 其中：T=FE=297/(1-0.19)X 12X 0.5144)=59.43kN (1 t)V 水温 15C 时 pv=174 kgf/m2=174 X 9.8 N/m 2=1.705 kN/m2 静压力 po=pa+ y hs=(10330+1025X 2) X 9.8 N/m 2=121.324 kN/m2 k 取 0.2 D 允许=0.

7、7X T= (0.70.8 )X 2.90=2.03m2.32m (单桨船) Ae/Ao = (1.3+0.3XZ) XT / (po-pv)D2 + k =(1.3+0.3X 4)X 59.43/(121.324-1.705)X 2.032)+0.2 = 0.501 6桨型的选取说明 目前在商船螺旋桨设计中，以荷兰的楚思德B型和日本AU型(包括其 改进型MAI型)螺旋桨应用最为广泛。由于本船为近海运输船，教科书例子 为MAU型，且其图谱资料较齐全，故选用 MAU型更方便设计出螺旋桨。 7根据估算的Ae/Ao选取23张图谱 根据 Ae/Ao=O.415选取 MAU4-40, MAU4-55 两

8、张图谱。 8 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n s=0.98,齿轮箱效率n g=0.96 螺旋桨敞水收到功率 Pdo = Psx (1-0.10)Xn RXn sXn g =441X 0.9X 0.98X 0.98X 0.96= 365.94kw = 490.53 hp 螺旋桨转速 n=j n=400r/min / 1.6=250r/min 列表查图谱可得: 项目 单位 数量 假定航速V kn 11 12 13 Va=Vs*(1-w) kn 8.5 9.4 10.6 Bp= n*(P do)0.5/Va2.5 26.3 21.

9、2 16.5 V Bp 5.01 4.61 r 3.2 MAU4-40 61.200 56 49.210 p/d 0.725 0.74 0.700 n o 0.613 0.64 0.67 D=S *VA/n m 2.021 2.08 P 2.08 Pte=PDo* n o n h n r hp 312.9 324.7 336.8 MAU4-55 61.1 54.1 47.2 p/d 0.778 0.818 0.854 n o 0.606 0.644 0.667 D=S *VA/n m 2.021 2.035 2.075 Pte=P)o* n o n h n r hp 310.939 319.5

10、 332.32 据1.1中艾亚法估算的有效功率及上表计算结果可绘制Pte、$、P/D、D 及n o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n 0如下表所列。 mau Vma n) p/d D(m) n o 4-40 11.65 0.73 57.7 2.09 0.632 4-55 11.62 0.80 56.80 2.03 0.620 9 空泡校核 由图解法求出不产生空泡的(Ae/Ao) MIN及相应的VsMAX、P/D、n 0、D. 按柏努利空泡限界线中渔船下限线，计算不发生空泡之最小展开面

11、积比。 桨轴沉深hs由船体型线图取2.0m po-p v = p a+ y hs-pv =(10330+1025 x 2-174) kgf/m 2 = 12206 kgf/m2 计算温度 t =15T , p v = 174 kgf/mPdo = 365.94 kw = 490.53 hp p =104.63 kgf s2/m4 序 号 项目 单位 数值 MAU4-40 MAU4-55 1 Ae/Ao 0.40 0.55 2 Vmax kn 11.51 11.62 3 V=0.5144*V maXX1-w) m/s 4.71 4.642 4 (0.7 n ND/60)2 (m/s) 2 362

12、.3 350 5 2 2 V0.7R =VA +(4) (m/s) 2 385.2 370.0 / 2 pV 0.7R 20130.612 19387.12 6 (T =(P 0-p v)/(/ 2 pV 0.7R ) 0.606 0.631 7 t c(查图 6-20) 0.16 0.1668 8 推力 T=75*PD* n 0/Va kgf 5020 4933 9 需要投射面积 Ap=T/( T c*7 2 pV 0.7R2) 2 m 1.56 1.523 10 需要展开面积 A=A/(1.067-0.229*P/D) 2 m 1.732 1.719 11 2 A)=nD /4 2 m 3

13、.50 3.27 12 需要的Ae/Ao 0.5 0.53 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 由上图得最佳要素为: Ae/Ao=O.52 P/D=0.79, D=2.17 m , n 0=0.62,Vmax =11.6kn 10计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 由MAU4-40 ,MAU4-55 ,P/D=0.788的敞水性征曲线内插得到 MAU 4-524、 P/D=0.788的螺旋桨无因次敞水性征曲线如图三所示，其数据如下: J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Kt 0.342 ( ).316 0.： 286 0.2

14、5 0 0.214 0.175 0 ).141 0.( )87 0.04 1 10Kq 0.40 0.376 ( ).351 0., 317 0.28 4 0.248 0.201 ( ).152 0.( )94 n0 0.003 ( ).145 0.： 263 0.37 2 0.482 0.581 0 ).642 0.68 0.616 图三 螺旋桨无因次敞水性征曲线 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No 由敞水性征曲线得 J=0时，Kt=0.342, Kq=0.04 计算功率 Pd= PsXn sXn g=441 X 0.98X 0.96=414.8kw=564.7hp

15、 系柱推力减额分数取to=O.O4, 主机转矩 Q=Pd X 60 X 75/(2 n N)=564.1 X 60X 75/(2 X 3.1416X 250)= 1617 kgf.m 系柱推力 T=(K t/Kq) X (Q/D)=(0.339/0.0395) X (1835.5/2.24)= 6684.9kgf 系柱推力 T0=T X( 1- t0)=7032.5X( 1- 0.04) =6428.5 kgf 车叶转速 N0=60XT/( pX D4X Kt)=60X (6418/(104.63X 24X 0.342)5 =194 rpm 12 桨叶强度校核 按我国1990钢质海船入级与建造

16、规范校核tO.25R及tO.6R，应不小于按下 式计算所的之值： t= V Y/(K-X) (mm) 式中 Y=A 1X Ne/(Z X bX N),X=A2X G X Ad X N2x D3/(1010 x ZX b) 计算功率 Ne=441 X 0.98X 0.96=414.86kw=564.2hp 3 Ad= Ae/A0=0.53,P/D=0.79, =10o, G=7.6gf/cm , N=250rpm 在0.6R处切面弦长 b0.6R=1 X AE/A0 X D/Z=0.63 m b0.25R=0.7212X bo.6R =0.46m 项目 单位 数值 0.25R 0.6R 弦长b

17、m 0.457 0.63 KI 634 207 K2 250 P151 K3 1410 635 K4 4 34 Al=D/P(Kl-K2D/Po.7)+ K3D/Po.7-K4 2190 791.5 Y=A 1*N e/(Z*b*N) 3342.222 873.264 K5 82 23 K6 34 12 K7 41 65 K8 380 330 A=D/P(K5+K6 )+K7 +K8 1654.1 1274.32 材料系数K （铝青铜） kgf/cm 3 1.2 1.2 X=A 2*G*A d*N 2*D 3/(1010*Z*b) 0.189 0.108 t= V Y/(K-X) mm 48

18、24.4 MAIS准桨叶厚度t ,查表8-14 mm 78.6 44.4 校核结果 满足要求 满足要求 实取桨叶厚度 mm 78.6 44.4 13桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 最大切面在0.66R处， b0.66R=2.26X AE/A0X D/Z=2.26 X 0.53X 2.048/4=0.617 m 最大厚度在轴线处 tmax= 0.05D=0.05X 2.047X 1000=102.36mm 实际桨叶厚度MAU型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下：（单位：如表示） 叶片宽度/m 叶片厚度/mm 从导边至最 厚点的距离 /m r/R 从母线到 叶片随边 的距离 从母线到 叶片导边 的距离

19、叶片宽度 0.2 0.1753 0.24192 0.416 : 83.21 P 0.1335 0.3 0.2973 0.27745 0.487 73.5 0.1559 0.4 0.2434 0.30367 0.545 64.1 0.1748 0.5 0.2731 0.31856 0.591 54.35 0.1917 0.6 0.3111 0.31544 0.627 38.84 0.2372 0.66 0.3000 0.32012 0.621 44.56 0.2162 0.7 0.3217 0.30356 0.624 35. 04 0.2512 0.8 0.3322 0.25332 0.583

20、25.71 0.2652 0.9 0.3051 0.15730 0.461 15.29 0.2251 0.95 0.2642 0.08291 0.337 丁 11.43 0.1744 1 0.1081 6.18 14 桨毂设计 按船舶原理（下）P156桨毂形状及尺度的相应公式计算 最大连续功率 PD=565hp,此时N=225 rpm （Pd/N）1/3= （565/250） 1/3= 1.35 根据船舶原理（下）P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt=185mm 采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8X185=333mm 毂前后两端的直径 d2=0.88X dh=0.8

21、8X 333=293mm di=1.10 x dh=1.10 x 333=366mm 桨毂长度 l0=dh+100=433mm 减轻孔的长度 li=0.3X l0=0.3X 433=130mm 轴孔锥度取K=0.1 毂部筒圆厚度 S =0.75X t0.2R=0.75X 84=62.4mm 叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径 ri=0.033D=0.033X 2.0X 1000=67.56mm, r2=0.044D=0.044X 2.0X 1000=90mm。 15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） - .； i； - i - i 唯* * 呵! |二邓冲时i护淳阳诃

22、 LLi L4 OJH BJU LLffi kBJ LA LE 1 A m g.j? 起 U Stj?: 0 g j* j.+- : HWn-3- # JlIlLr 才良盘T 3也斗H 疋：I耳 -世輕.晉 0 # 呈兰尸.勺天： 电兰虫0 4监NdLJl1g暑 dr丸w sis 翌圖nl 里翳i 詈钢S詣 0 W71i 用 _丄 _旺血 LJEKlfl. G.ERH3U 匚佯丁出 Cl tfWhl C S51| flu片珈 C 2FPt3? 螺赦桨总團 册 Fq55-Ai 华中科技大学 16.螺旋桨重量及转动惯量计算 （按船舶原理（下）P101 （ 7-49） -（7-53）式计算） 铝青铜

23、材料重量密度 丫 =8410kgf/m3 , 0.66R处叶切面的弦长（即最大弦长）b0.66=0.62m, 螺旋桨直径 D=2. m, 10.2=0.08 m, 10.6= 0.0381m 最大连续功率PD=564.25hp，此时N=250rpm 毂径 dh=d=1.8 x dt=1.8X 0.185=0.333m, 毂长 L k=lo=0.433m 桨毂长度中央处轴径 d0 =0.045+0.108（Pd/N）1/3-0.5X KL k =0.045+0.108X （565/250）1/3-0.1 X 0.433/2=0.165m dh/D=0.333/2=0.16 则根据我国船舶及海洋工程设计研究院（708所）提出的公式: 桨叶重 Gbi=0.1