船舶推进课程设计8154L远洋渔船螺旋桨设计书概要

1、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：2013/4/181 .船型 22. 主机参数 33. 推进因子的确定 34. 桨叶数Z的选取 35. AE/AO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

2、 1017. 螺旋桨设计总结 1118. 课程设计总结 118154L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：A =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/ A 1/3：4.78 0.64 A50.81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。）

3、速度Vs (kn)121314Froude 数Vs / JgLbp0.3240.3510.378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A 111.576.723.35已修正Cb之C=C+A 1231.57196.72143.35B/T 修正%,=-10Cb(B/T-2)%-3.18-3.18-3.18B/T修正数量，A 2-7.37-6.26-4.56已修正B/T之C2=C+A 2224.20190.46138.7

4、9标准Xc,%L，船中后，查表7-52.352.492.54实际Xc，%L船中后2.312.312.31相差%L在标准前或后0.04,前0.18,前0.23,前相应速度vs/ VL1.091.181.27Xc修正（%）,查表7-7-0.43-2.268-3.312xc修正数量，A 3-0.96-4.32-4.60已修正Xc之G223.23186.13134.19长度修正 %,=(Lwl-1.025L pp)/L wl*100%4.234.234.23长度修正A 49.447.875.68已修正长度之C4232.68194.01139.87Vs3172821972744A 0.64、, 3 Vs

5、x0.735(hp)C4277.35422.90732.652主机参数型号：6L20/27标疋功率：Ps2 = 541kw标定转速：950 r/mi n减速比：i = 3.973.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=0.77X Cp-0.28=0.77 X 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 X 60.30=0.77 X 0.569-0.30=0.138(3) 相对旋转效率：近似地取为n R =1(4) 船身效率1 -1n h =(1-0.158)/(1-0.138)=0.981-w4. 桨叶

6、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。5. Ae/Ao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！)2按公式 Ae/A0 = (1.3+0.3XZ)X T / (p0-pv)D + k 进行估算，其中：T= PE =350X 0.735/(1-0.138)X 13X 0.5144)=44.63kN (1-t)V水温 15°C 时 pv=174 kgf/m2=174 X 9.8 N/m 2=1.705 kN/m2静压力 p°=pa+ y hs=(10330+1025X 2) X 9.8 N/m 2=121.324

7、 kN/m2k 取 0.2D 允许=0.7X Td= (0.70.8 ) X 2.90=2.03m2.32m (单桨船)2Ae/Ao = (1.3+0.3X Z) X T / (po-pv)D2 + k2=(1.3+0.3X 4)X 44.63/(121.324-1.705)X 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MAUS)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.426

8、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) x n r x n sX n g=541 X 0.9X 1 X 0.98X 0.96=458.08kw =623 hp螺旋桨转速n=n/i=950r/mi n/ 3.97=239.3r/mi n列表查图谱可得:项目单位数量假定航速Vkn12.00013.00014Va=Vs*(1-w)kn10.1010.9511.79Bp= n*(P do)0&

9、#39;5/Va2'518.4215.0512.517b74.293.883.54MAU4-4050.848.444.4p/d0.7770.8210.868n o0.6520.6850.708D=S *VA/nm2.142.2152.188Pte=Ro* n o n hhp398.07418.22432.26MAU4-55S49.86747.33343.600p/d0.8350.8800.924n 00.65050.67330.6933D=S *VA/nm2.102.172.15Pte=R)0* n 0 n h n rhp397.1563411.0766423.2874据1.1中艾亚法

10、估算的有效功率及上表计算结果可绘制Pte、S、P/D、D及n 0对V的曲线，如图一所示:a A上3 700650-6002.3p/陷卫550500-L0. 7450400AOTE0.詁350300250-4213V/kni4图一MAUVMA(k n)p/dD(m)n 04-4012.970.82048.502.215P 0.6844-5512.930.87747.562.1680.672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。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/

11、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积比。桨轴沉深hs由船体型线图取2.0mpo-p v = p a+ y hs-p v =(10330+1025 x 2-174) kgf/m 2 = 12206 kgf/m2 计算温度 t =15T , p v = 174 kgf/m 2 Pdo =458.08kw =623 hp图24p =104.63 kgf s2/m4序 号项目单位数值MAU4-40MAU4-551ae/A 00.400.552Vmaxkn12.9712.933V=0.5144*V max*(1-w)m/s5.6185.6004：(0.7 n ND

12、/60)2(m/s) 2377.42361.575V0.7R2=VA2+(4)(m/s) 2408.98392.931 2/ 2 p V).7R21395.8020556.1361 2(T =(p 0-p v)/(/ 2 p V0.7R )0.5700.5947t c(查图 6-20)0.1600.1648推力 T=75*PD* n 0/Vakgf568956079需要投射面积Ap=T/( T c*7 2 p V0.7R2)2m1.6621.66310需要展开面积A=A/(1.067-0.229*P/D)2m1.8901.92011Af n D42m3.8533.69212需要的Ae/A00.

13、4900.520由上图得最佳要素为：Ae/A0=0.513, P/D=0.844, D=2.17m, n 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、KTkq o IIP/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:J0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.900Kt0.4470.4200.3950.3660.3260.2870.2440.1970.1450.08610Kq0.37

14、00.3370.3100.2720.2400.2050.1580.1240.0730.024n 00.0000.1320.2540.3680.4690.5630.6490.6950.6780.369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No由敞水性征曲线得J=0时，Kt=0.447, Kq=0.0370计算功率 Pd= Psx n sx n g=541 x0.98x0.96=508.97kw=692hp系柱推力减额分数取t0=0.04, 主机转矩 Q=Pd x 60 x 75/(2 n N)=692 x 60 x 75/(2 x 3.1416X

15、239.3)= 2071kgf.m 系柱推力 T=(Kt/Kq) x (Q/D)=(0.447/0.0370) x (2071/2.17)= 11530 kgf系柱推力 T0=T x( 1- t0)= 11530x( 1- 0.04) =11068.8 kgf车叶转速 N0=60xVT/( p x D4 x KT)=60 x (11068.8/(104.63X 2.174x 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 to.25R及to.6R，应不小于按下式计算所得之值：t=V Y/(K-X) (mm)式中 Y=1.36 X AiX Ne/(Z

16、X bx N),X=A 2X GX AdX N2X D3/(1010xZX b)计算功率 Ne=541 X 0.98X 0.96=508.97kw=692hp3Ad= Ae/A 0=0.513,P/D=0.844,£ =10o, G=7.6gf/cm , N=239.3rpm在0.6R处切面弦长b0.66R=0.226X D X Ad/(0.1Z)=0.226X 2.17X 0.513/0.4=0.6290mb0.6R=0.9911 X b0.66R=0.9911 X 0.6290=0.6234b0.25R=0.7212X bo.66R =0.7212X 0.6290=0.4536m

17、项目单位数值0.25R0.6R弦长bm0.45360.6234K1634207K2250P151K31410635K4434A1=D/P(K1-K2D/Po.7)+ K3D/Po.7-K42067751Y=1.36A 1*N e/(Z*b*N)3294.35870.92K58223K63412K74165K8380330A2=D/P(K5 + Ki £ ) + K7 £ +&12901149.43材料系数K （铝青铜）kgf/cm 31.2001.2002310X=A 2*G*A d*N *D /(10 *Z*b)0.16900.1052t= v Y/(K-X)mm

18、56.528.20MAI标准桨叶厚度t ',查表8-4mm83.0047.31校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm83.0047.3113.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=2.26X 0.513X 2.74/4=0.6290m最大厚度在轴线处 tmax= 0.05D=0.05X 2.17X 1000=108.5mm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/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0.20.1760

19、.2430.41988.1020.2010.30.2100.2780.48977.9030.2010.40.2440.3040.54867.7040.2010.50.2740.3200.59357.5050.2040.60.3020.3220.62347.3060.2200.660.3130.3160.62941.2300.2380.70.3230.3040.62737.1070.2530.80.3300.2550.58426.9080.2860.90.3050.1580.46316.7090.3080.950.2650.0850.35011.7180.31510.1096.51014. 桨毂

20、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 rpm1/31/3（Pd/N） = （692/239.3）= 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=1.8X 190=342mm毂前后两端的直径 d2=0.88X dh=0.88X 342=300.96mmd1=1.10X dh=1.10X 342=376.2mm桨毂长度 l0=dh+100=442mm减轻孔的长度 l1=0.3X l0=0.3X 442=132.6mm轴孔锥度取K=0.1毂部筒

21、圆厚度 S =0.75X t0.2R=0.75X 88.102=66.08mm叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.033X 2.14X 1000=71.61mm,r2=0.044D=0.044X 2.24X 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 丫 =8410kgf/m3 ,0.66R处叶切面的弦长(即最大弦长)bo.66=O.629Om,螺旋桨直径 D=2.17m 10.2=0.08810 m, to

22、.6= 0.04731m最大连续功率PD=692hp,此时N=239.3rpm毂径 dh=d=1.8X dt=1.8X 0.190=0.342m, 毂长 Lk=lo=0.442m 桨毂长度中央处轴径1/3d0 =0.045+0.108(FD/N) -0.5X KLk1/3=0.045+0.108X (692/239.3) -0.1 X 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 =0.169 丫 Zbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-d/D)D(kgf)=0.169X 8410X 4X

23、 0.6290X (0.5X 0.08810 +0.04731)X (1-0.1576)X 2.17 =597.21kgf桨毂重2b/d)Lky d2(kgf)2X 0.177/0.342)X 0.442X 8410X 0.3422 =247.60kgf螺旋桨重量G= Gbi +Gn= 544.81kgf螺旋桨惯性矩3|mp=0.0948Y Zbmax(0.5t0.2+t0.6)D3=0.0948X 8410X 4X 0.6290X (0.5X 0.08810 +0.04731)X 2.1732=1872.62kgf m s217. 螺旋桨设计总结螺旋桨直径：D=2.24m设计航速：Vma=1

24、2 026kn螺距比：P/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：n 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， 比如说对于螺 旋桨和船体的相互影响，我们就一定要尽量正确的估算伴流分数和推力减 额，