船舶推进课程设计8154L远洋渔船螺旋桨设计书

1、8154L远洋渔船螺旋桨设计8154L远洋渔船螺旋桨设计书指导老师：xxx专业班级：xxx 学生姓名：xxx 学 号：xxx邮 箱：xxx 完成日期：2013/4/18目 录1船 型22主机参数33推进因子的确定34桨叶数Z的选取35AE/A0的估算36桨型的选取说明47根据估算的AE/A0选取23张图谱48列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计49空泡校核510计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线711. 船舶系泊状态螺旋桨计算712桨叶强度校核813桨叶轮廓及各半径切面的型值计算814桨毂设计915螺旋桨总图绘制1016螺旋桨重量及转动惯量计算1017螺旋桨设计总结1118课程设计总结1

2、18154L远洋渔船螺旋桨设计书1. 船 型 单桨单舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型远洋渔船。设计水线长：LWL=39.60m垂线间长：LBP=37.00m型宽：B=7.60m型深：D=3.80m设计吃水：Td=2.90m方型系数：CB=0.513排水量：=463t棱型系数：CP=0.569纵向浮心坐标Xb= -1.08m纵向浮心位置xc=-2.31%L/1/34.780.64 50.81宽度吃水比B/T2.62艾亚法有效功率估算表：（按船舶原理（上）P285实例计算）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。）速度(kn)121314Froude数0.324 0.351 0.3

3、78标准C0查图7-3220190140标准Cbc,查表7-50.5590.5470.538实际Cb(肥或瘦)(%)8.23,瘦6.22,瘦4.65,瘦Cb修正(%)，瘦则查表7-65.2573.5362.390Cb修正数量111.576.723.35已修正Cb之C1=C0+1231.57196.72143.35B/T修正%,=-10Cb(B/T-2)%-3.18-3.18-3.18B/T修正数量，2-7.37-6.26-4.56已修正B/T之C2=C1+2224.20190.46138.79标准xc,%L，船中后，查表7-52.352.492.54实际xc，%L，船中后2.312.312.3

4、1相差%L，在标准前或后0.04,前0.18,前0.23,前相应速度1.091.181.27xc修正(%),查表7-7-0.43-2.268-3.312xc修正数量，3-0.96-4.32-4.60已修正xc之C3223.23186.13134.19长度修正%,=(Lwl-1.025Lpp)/Lwl*100%4.234.234.23长度修正49.447.875.68已修正长度之C4232.68194.01139.87172821972744277.35422.90732.652.主机参数型号：6L20/27 标定功率：PS2 = 541kw标定转速：950 r/min减速比：i = 3.973

5、推进因子的确定(1)伴流分数w本船为单桨渔船，故使用汉克歇尔公式估算w=0.77×CP-0.28=0.77×0.569-0.28=0.158(2)推力减额分数t本船为单桨渔船，使用汉克歇尔公式t=0.77×CP-0.30=0.77×0.569-0.30=0.138(3)相对旋转效率：近似地取为R =1(4)船身效率H =(1-0.158)/(1-0.138)=0.984桨叶数Z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，故选用四叶。5AE/A0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/A0 = (1

6、.3+0.3×Z)×T / (p0-pv)D2 + k进行估算，其中：T=350×0.735/(1-0.138)×13×0.5144)=44.63kN 水温15时pv=174 kgf/m2=174×9.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力p0=pa+hs=(10330+1025×2)×9.8 N/m2=121.324 kN/m2 k取0.2 D允许=0.7×Td=（0.70.8）×2.90=2.03m2.32m （单桨船）y.2682413444444444444444444444444

7、44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 AE/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-pv)D2 + k=（1.3+0.3×4）×44.63/(121.324-1.705)×2.032)+0.2 =0.4266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MAU型）螺旋桨应用最为广泛。由于本船为远洋渔船，教科书例子为MAU型，且其图谱资料较齐全，故选

8、用MAU型更方便设计出螺旋桨。7根据估算的AE/A0选取23张图谱根据AE/A0=0.426选取MAU4-40, MAU4-55两张图谱。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S=0.98，齿轮箱效率G=0.96螺旋桨敞水收到功率 PDO = Ps×(1-0.10)×R×S×G = 541×0.9×1×0.98×0.96=458.08kw =623 hp 螺旋桨转速 n=n/i=950r/min/3.97=239.3r/min列表查图谱可得：项目单位数量假

9、定航速Vkn12.00013.000 14VA=VS*(1-w)kn10.1010.9511.79BP=n*(PDO)0.5/VA2.518.4215.0512.514.293.883.54MAU4-4050.848.444.4P/D0.7770.8210.86800.6520.6850.708D=*VA/nm2.142.2152.188PTE=PD0*0Hhp398.07418.22432.26MAU4-5549.86747.33343.600P/D0.8350.8800.92400.65050.67330.6933D=*VA/nm2.102.172.15PTE=PD0*0HRhp397.1

10、563411.0766423.2874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0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0如下表所列。MAUVMAX(kn)P/DD(m)04-4012.970.82048.50 2.215 0.6844-5512.930.87747.562.168 0.672 9空泡校核由图解法求出不产生空泡的（AE/A0）MIN及相应的VsMAX、P/D、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积比。桨轴沉深hs由船体型线

11、图取2.0mp0-pv = pa+hs-pv =(10330+1025×2-174) kgf/m2 = 12206 kgf/m2计算温度t =15, pv = 174 kgf/m2 PDO =458.08kw =623 hp =104.63 kgf s2/m4序号项目单位数值MAU4-40MAU4-551AE/A00.40 0.55 2VMAXkn12.9712.933VA=0.5144*VMAX*(1-w)m/s5.618 5.6004(0.7ND/60)2(m/s)2377.42 361.57 5V0.7R2=VA2+(4)(m/s)2408.98 392.93 1/2V0.7R

12、221395.80 20556.13 6=(p0-pv)/(1/2V0.7R2)0.570 0.594 7c(查图6-20）0.160 0.164 8推力T=75*PD*0/VAkgf56895607 9需要投射面积AP=T/(c*1/2V0.7R2)m21.662 1.663 10需要展开面积 AE=AP/(1.067-0.229*P/D)m21.890 1.920 11A0=D2/4m23.853 3.692 12需要的AE/A00.490 0.520 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:图二由上图得最佳要素为：AE/A0=0.513，P/D=0.844，

13、 D=2.17m， 0=0.675， VMAX=12.94kn10计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.844的敞水性征曲线内插得到MAU 4-51.3、P/D=0.844的螺旋桨无因次敞水性征曲线如图三所示，其数据如下：J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 KT0.447 0.420 0.395 0.366 0.326 0.287 0.244 0.197 0.145 0.086 10KQ0.370 0.337 0.310 0.272 0.240 0.205 0.15

14、8 0.124 0.073 0.024 00.000 0.132 0.254 0.368 0.469 0.563 0.649 0.695 0.678 0.369 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N0由敞水性征曲线得J=0时，KT=0.447, KQ=0.0370计算功率 PD= Ps×S×G=541×0.98×0.96=508.97kw=692hp系柱推力减额分数取 t0=0.04,主机转矩Q=PD×60×75/(2N)=692×60×75/(2×3

15、.1416×239.3)= 2071kgf.m系柱推力T=(KT/KQ)×(Q/D)=(0.447/0.0370)×(2071/2.17)= 11530 kgf系柱推力T0=T×（1- t0）= 11530×（1- 0.04）=11068.8 kgf车叶转速N0=60×T/(×D4×KT)=60×(11068.8/(104.63×2.174×0.447)0.5 = 196 rpm12桨叶强度校核按我国1990钢质海船入级与建造规范校核t0.25R及t0.6R，应不小于按下式计算所得之值

16、： t=Y/(K-X) (mm)式中Y=1.36×A1×Ne/(Z×b×N),X=A2×G×Ad×N2×D3/(1010×Z×b)计算功率Ne=541×0.98×0.96=508.97kw=692hpAd= AE/A0=0.513， P/D=0.844， =10º， G=7.6gf/cm3, N=239.3rpm在0.6R处切面弦长 b0.66R=0.226×D×Ad/(0.1Z)=0.226×2.17×0.513/0.4=0

17、.6290m b0.6R=0.9911×b0.66R=0.9911×0.6290=0.6234 b0.25R=0.7212×b0.66R =0.7212×0.6290=0.4536m项目单位数值0.25R0.6R弦长bm0.45360.6234K1634207K2250151K31410635K4434A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K42067751Y=1.36A1*Ne/(Z*b*N)3294.35 870.92K58223K63412K74165K8380330A2=D/P(K5+K6)+K7+K812901149.43材

18、料系数K（铝青铜）kgf/cm31.200 1.200 X=A2*G*Ad*N2*D3/(1010*Z*b)0.1690 0.1052 t=Y/(K-X)mm56.528.20 MAU标准桨叶厚度t,查表8-4mm83.00 47.31 校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm83.0047.31 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=2.26× AE/A0×D/Z=2.26×0.513×2.74/4=0.6290m最大厚度在轴线处tmax= 0.05D=0.05×2.17×1000=108.5mm实

19、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/mr/R从母线到叶片随边的距离从母线到叶片导边的距离叶片宽度0.20.176 0.243 0.419 88.102 0.201 0.30.210 0.278 0.489 77.903 0.201 0.40.244 0.304 0.548 67.704 0.201 0.50.274 0.320 0.593 57.505 0.204 0.60.302 0.322 0.623 47.306 0.220 0.660.313 0.316 0.629 41.230 0.238 0.70.323

20、0.304 0.627 37.107 0.253 0.80.330 0.255 0.584 26.908 0.286 0.90.305 0.158 0.463 16.709 0.308 0.950.265 0.085 0.350 11.718 0.315 10.109 6.510 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=692hp，此时N=239.3 rpm(PD/N)1/3= (692/239.3) 1/3= 1.425根据船舶原理（下）P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt=190mm采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8&#

21、215;190=342mm毂前后两端的直径d2=0.88×dh=0.88×342=300.96mmd1=1.10×dh=1.10×342=376.2mm桨毂长度l0=dh+100=442mm减轻孔的长度l1=0.3×l0=0.3×442=132.6mm轴孔锥度取K=0.1毂部筒圆厚度=0.75×t0.2R=0.75×88.102=66.08mm叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.033×2.14×1000=71.61mm，r2=0.044D=0.044×2.24

22、15;1000=95.48mm。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）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）铝青铜材料重量密度=8410kgf/m3 ，0.66R处叶切面的弦长(即最大弦长） b0.66=0.6290m，螺旋桨直径D=2.17m，t0.2=0.08810 m，t0.6= 0.04731m最大连续功率PD=692hp，此时N=239.3rpm毂径dh=d=1.8×dt=1.8×0.190=0.342m， 毂长Lk=lo=0.442m桨毂长度中央处轴径d0 =0.045+0.108

23、(PD/N)1/3-0.5×KLK=0.045+0.108×(692/239.3)1/3-0.1×0.442/2=0.177m dh/D=0.342/2.17=0.1576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 Gbl=0.169Zbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-d/D)D(kgf)=0.169×8410×4×0.6290×(0.5×0.08810 +0.04731)×(1-0.1576)×2.17=597.21kgf 桨毂重 Gn=(0.88-0.6d0/d

24、)LKd2(kgf)=(0.88-0.6×0.177/0.342)×0.442×8410×0.3422=247.60kgf螺旋桨重量 G= Gbl +Gn= 544.81kgf螺旋桨惯性矩 Imp=0.0948Zbmax(0.5t0.2+t0.6)D3 =0.0948×8410×4×0.6290×(0.5×0.08810 +0.04731)×2.173 =1872.62kgf·m·s217螺旋桨设计总结螺旋桨直径：D=2.24m设计航速：VMAX=12.026kn螺距比：P/

25、D=0.802m毂径比：dh/D=0.1487m型式：MAU旋向：右旋盘面比：AE/AO=0.468材料：铝青铜叶数：Z=4总重量：834.1kgf螺旋桨效率：0=0.661惯性矩：1994.2kgf·m·s2纵倾角：=10°18课程设计总结本次螺旋桨课程设计是我在船舶推进课程结束后就开始做的，主要的想法是借助这次课程设计一方面好好整理一下这个学期以来在船舶推进中所学的知识，另一方面作为对即将到来的期中考试的复习。做完本次课程设计之后，我基本上到达了上述目的。下面就是上次我在本次课程设计中的收获和遇到的困难。在本次课设中我不但收获了相关知识，还收获了以后工作中需要的必要技能。首先，对于船舶推进这么学科我有了更加系统的认识，比