第9章 图谱设计

1、 本章主要内容本章主要内容 船舶线型初步设计完成船舶线型初步设计完成达到预定航达到预定航速，消耗的速，消耗的主机马力小主机马力小给定主机条件下给定主机条件下使船舶能达到最使船舶能达到最高航速高航速 设计一个设计一个螺旋桨？螺旋桨？船速船速 V V有效马力有效马力 P PE E选定桨的直径选定桨的直径D D选定桨的转速选定桨的转速n n 确定桨的最佳转速确定桨的最佳转速n n、效率、效率0 0、螺距比、螺距比P/DP/D、主机马力、主机马力P PS S 确定桨的最佳直径确定桨的最佳直径D D、效率、效率0 0、螺距比、螺距比P/DP/D、主机马力、主机马力P PS S0.40.60.81.00.

2、40.60.81.00.60.81.01.2KQKT4252KT , 10KQJ0P/D = 0.4P/D = 1.2P/D = 1.20.80.70.60.50.40.30.200.10.90.80.70.60.50.40.30.20.11.41.21.00.80.60.40.20AU5-50KT = T/ n DKQ = Q/ n D 0 = KTJ/2 KQJ = VA/nDnJVDA/nPnJVnKDAQ275)/(52525752ADQVnPJK5 . 22/15752ADQVnPJKPD - 螺旋桨收到马力，螺旋桨收到马力， ( ( hp ) )VA - 螺旋桨进速，螺旋桨进速，

3、( ( m/s ) ) n -为螺旋桨转速，为螺旋桨转速，( ( rs ) )52DnKQQnPQD2755 . 25 . 05 . 25 . 030.33JKBVNPDPAD BP - 功率系数功率系数JVNDA86.30 直径系数直径系数JVNDA86.305 . 25 . 05 . 25 . 030.33JKVNPBDADP= 0.57= 60= 50= 40BP= 0.65= 306543211.20.91.01.10.70.80.6P / DPB图谱图谱u 在同一叶数和盘面比的螺旋桨敞水性征曲线组上，在同一叶数和盘面比的螺旋桨敞水性征曲线组上，取一定值的螺距比取一定值的螺距比P/D，

4、并设定一系列的，并设定一系列的J值，在同值，在同一一P/D的性征曲线上读取与的性征曲线上读取与J相应的一系列相应的一系列KQ及及0值。值。u 据据和和 式分别算出相应的值。式分别算出相应的值。u 在纵坐标为螺距比在纵坐标为螺距比P/D，横坐标为，横坐标为 的图上，通的图上，通过上述计算的过上述计算的P/D值作一平行横坐标的水平线，并在值作一平行横坐标的水平线，并在该线对应于每一值的点上标明相应的该线对应于每一值的点上标明相应的0和和值，此线值，此线即能代表螺距比为即能代表螺距比为P/D的螺旋桨水动力特性。的螺旋桨水动力特性。PBPBPBu 对不同对不同P/D的螺旋桨性征曲线都作上述处理，的螺旋

5、桨性征曲线都作上述处理，并绘在同一图上，然后将并绘在同一图上，然后将0和和值相同者分别连值相同者分别连成光顺曲线，即得成光顺曲线，即得0和和的等值线。的等值线。u 将各将各 = 常数时常数时( (在图谱上表现为垂直线在图谱上表现为垂直线) )效率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率效率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线。线。 PBMAU型型-u4、MAU 型型（b）（a）MAU的攻角AU的攻角MAU的拱度AU的拱度0010050弦长的百分比从导边算起的距离，以弦长百分比表示MAUAU24从导边算起的距离，以弦长百分比表示1005012345MAUAU0.8R弦长的百分比表表9四叶模型螺旋桨

6、要素表四叶模型螺旋桨要素表(b)(a)MAU4-700.70R0.50R0.30R0.20R1.00R0.95R0.80R0.60R0.40R8.800.3020.4013.405.0014.8013.604.403.322.602.603.304.4013.4010.045.0010.0420.400.308.800.30R0.50R0.70R0.90RMAU4-55MAU4-401.00R(1) (1) 螺旋桨的初步设计问题螺旋桨的初步设计问题PB0000PEPEPTEPTEPSP DP DP DPS，PTE (hp)D4D3D2D1N4N3N2NPS，PTE (hp)PSP D0000P

7、EPEPTEPTEPSP DP DP DPS，PTE (hp)D4D3D2D1N4N3N2NPS，PTE (hp)PSP DPBPBPTEPE00P DPE900080007000600050004000V (kn)DAU5 50D (m)1716.111615P D6.05.95.85.70.820.740.780.700.660.580.620.540.50可达航速可达航速 11.16maxV螺旋桨直径螺旋桨直径 D = 5.897m螺旋桨螺距比螺旋桨螺距比 P / D = 0.731螺旋桨效率螺旋桨效率 0 = 0.569kn一、螺旋桨的数目一、螺旋桨的数目ZPu 选择螺旋桨的数目必须综

8、合考虑推进选择螺旋桨的数目必须综合考虑推进性能、振动、操纵性能及主机船力等各方性能、振动、操纵性能及主机船力等各方面的因素面的因素 。u 通常习惯按母型船来选取螺旋桨数目，通常习惯按母型船来选取螺旋桨数目，且螺旋桨数目与船舶尾部线型直接有关，且螺旋桨数目与船舶尾部线型直接有关，故在船舶初步设计时已决定其螺旋桨数目。故在船舶初步设计时已决定其螺旋桨数目。 u 叶数的选择应根据船型、吃水、推进性能、叶数的选择应根据船型、吃水、推进性能、振动和空泡等多方面加以考虑。一般认为，若螺振动和空泡等多方面加以考虑。一般认为，若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率常旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效

9、率常略高，叶数多者因叶栅干扰作用增大，故效率下略高，叶数多者因叶栅干扰作用增大，故效率下降。但叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避降。但叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避免空泡有利。通常双桨船多采用三或四叶，高速免空泡有利。通常双桨船多采用三或四叶，高速军舰以三叶为宜。军舰以三叶为宜。 u 一般说来，螺旋桨的直径越大，转速越一般说来，螺旋桨的直径越大，转速越低者效率越高低者效率越高，但直径受到船的吃水和尾框但直径受到船的吃水和尾框间隙所限制，而且直径过大时桨盘处的平均间隙所限制，而且直径过大时桨盘处的平均伴流减小，使船身效率下降，故对总的推进伴流减小，使船身效率下降，故对总的推进效率未必有利

10、。实际上螺旋桨的直径多数是效率未必有利。实际上螺旋桨的直径多数是根据设计图谱来决定的。根据设计图谱来决定的。u 对于经常在压载情况下航行的船舶，对于经常在压载情况下航行的船舶，宜采用直径较小的螺旋桨，以照顾压载时宜采用直径较小的螺旋桨，以照顾压载时的效率和避免叶梢露出水面。的效率和避免叶梢露出水面。u 从振动方面考虑，螺旋桨与船体间的从振动方面考虑，螺旋桨与船体间的间隙不宜过小，否则可能引起严重振动。间隙不宜过小，否则可能引起严重振动。(b)(a)d 0.7Reabd 0.7RcdcabDP5 . 2ADPVPNB PB查PB由和第6项的序号名 称单位数 据1 VknV1V2V3V42VA =

11、 V（1-）knVA1VA2VA3VA434NNNNN5BP1BP2BP3BP467 -图谱（例AU5-50） （最佳值）12348D = VA/ND1D2D3D49DDDDD10=N D / VA123411的交点在图谱上读出：0P/D01(P/D)102(P/D)203(P/D)304(P/D)41213PTE = PD0HhpPTE1PTE2PTE3PTE4DP5 . 2ADPVPNB PB7. 7. 螺距修正螺距修正 8. 8. 重量及惯性矩计算重量及惯性矩计算9. 9. 敞水性征曲线之确定敞水性征曲线之确定 10. 10. 系柱特性计算系柱特性计算 11. 11. 航行特性计算航行特

12、性计算 1212螺旋桨计算总结螺旋桨计算总结80.21B50.12D90. 8d800,20 航航 速速V（kn）121314151617有效马力有效马力PE（hp）满满 载载压压 载载110%满载满载2,0361,7792,2392,6552,3512,9213,4063,0073,7474,3683,6424,8055,5334,3696,0867,0175,2367,71935. 021. 06 . 0t0 . 1R2154. 111HtBP = N5 . 2A5 . 0D/VPPB项项 目目单单 位位数数 值值假定航速假定航速Vkn13141516VA = V（1- -） kn8.45

13、9.109.7510.464.17753.32444.87638.1898.0117.3026.6996.179MAU4-4090.083.577.872.7P/ /D0.6000.6180.6350.65400.5030.5270.5500.572PTE = PDH0hp4,5174,7304,9415,134MAU4-5588.981.876.271.2P/ /D0.6370.6590.6770.69700.4850.5100.5330.556PTE = PDH0hp4,3544,5784,7844,986MAU4-7087.781.175.370.3P/ /D0.6480.6700.69

14、40.71300.4700.4920.5140.534PTE = PDH0hp42194421461447935 . 2A5 . 0D/VPPBMAU4-404-554-704-704-55MAU4-40MAU4-404-554-70P DPTE01716141513120.60.50.70.6908070700060005000400030002000MAU4-404-554-70V(kn)0P DPEMAUVmaxP/ /DD04-404-554-7015.6215.4815.280.6470.6860.69874.673.673.84.8864.7784.7920.5640.5440.5

15、1995. 595. 29 . 8ptZd h2vsav0/mkgf255,1617495. 5025, 1330,10 ph ppp2 242A2R7 . 0VV=( p0- pv)/2R7 . 021VAP =c2R7 . 021/VTAE/A0 = AE /24D序序号号项项 目目单单 位位数数 值值MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn15.6215.4815.282VA = 0.5144 Vmax ( (1- -) )m/ /s5.2235.1765.1093( (0.7N D/ /60) )2 2(m/ /s) 2 2770.64736.74721.764 + (

16、 (3) )(m/ /s) 2 2797.9763.53747.8750.3890.4070.4166 c ( (查图查图7- -20) ) 0.1620.1640.1697T = PD075 / /VAkgf5981858218563248m2 28.8558.8878.5189AE = AP/(/(1.067 - - 0.229P/ /D) )m2 29.6379.7679.391100.5140.5450.5352A2R7 . 0VV2R7 . 021Vc2R7 . 021/VT24D544. 0/0EAA684. 0/DP78. 4D545. 0048.15maxVAE /A0AE /

17、A0AE /A0AE /A0P/D15.615.415.20.580.550.520.580.560.540.700.640.660.68P/D5.0D（给定的）D(m)V (kn)（要求的）AE /A04.60.700.55= 0.5440.40.524.8图图 9-25m kn XKYteeZbnNAY136. 1ZbDNGAAX1032d2102 .206, 897. 0460, 8Ne544. 0/0EdAAA684. 0/DP86 . 7G155Ngf/cm3 rpm 4 . 0/544. 078. 4226. 01 . 0/226. 00ER66. 0ZAADb=1.4692m05

18、96. 17212. 0R66. 0R25. 0b b4561. 19911. 0R66. 0R6 . 0b b实际桨叶厚度按实际桨叶厚度按73.160035. 0R0 . 1Dtmm与与mm连直线决定：连直线决定：t0.2 = 199.6 mm，t0.3 = 176.8 mm，t0.4 = 153.9 mm，t0.5 = 131mm，t0.6 = 108.2 mm，t0.7 = 85.3 mm，t0.8 = 62.4 mm， t0.9 = 39.6 mm。2 .188R25. 0t05827. 04692. 19964. 00853. 0R7 . 0bt05522. 031075. 09964. 00171. 0R7 . 0DDbt6128. 02695. 3155866.3048.1565. 0866.3011ANPV NPVs00183. 075. 0544. 055. 07 . 07 . 07 . 0标设btbtbt001534. 000183. 06128. 0684. 02)(12R7 . 00t btsDP DP6825. 0001534. 0684. 0)()(t0DPDPDP2 2 2 J00.10.20.30.40.50.60.7KT0.2950.2670.23880.2040.16770.1270.0849 0.0398KQ0.0321 0.0298