【《285000DWT油船螺旋桨设计计算》3300字】

285000DWT油船螺旋桨设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u12947285000DWT油船螺旋桨设计计算 1124851.1推进因子的决定 1203481.2主机与螺旋桨参数 283541.3设计工况 2311681.4确定推进因子 5192991.5可以达到最大航速的计算 5141961.6空泡校核 8103761.7强度校核 10278791.8螺距修正 12293541.9重量及惯性矩计算 13234721.10敞水性征曲线的确定 1463661.11系柱特性计算 157721.12航行特性计算 15481.13螺旋桨计算总结 1713250螺旋桨各项参数总结如下表5-12 1715872表5-12螺旋桨参数 181.1推进因子的决定1）船体的主要参数船型：单桨，球首，球尾，尾机型原油船总长LOA——323.74m设计水线长LWL——317.727m垂线间长LPP——311.65m型宽B——58.43m型深D——30.41m设计吃水d——20.89m设计排水量——323373.247t型排水体积——314856.382m3方形系数CB——0.828棱型系数CP——0.830螺旋桨数——11.2主机与螺旋桨参数型号台数MAN系列8S80ME-C7柴油机1台最大持续功率27936hp额定转速76r/min螺旋桨型式：AU系列螺旋桨叶数：四叶螺旋桨材料：镍铝青铜材料重度：7.6g/m3螺旋桨构造型式：整体式桨轴距基线高度1.57m旋向右旋1.3设计工况（1）湿表面积计算此处湿表面积采用荷兰瓦根宁船池根据100多艘船模的统计资料归纳得的湿表面积公式，如下（5-1）：（5-1）0计算得，该船湿表面积S≈26336.608m2.（1）剩余阻力系数本船采用兰泼-凯勒法进行阻力的估算，由静水力曲线可得，在设计吃水位置，船体菱形系数取0.8297，中横剖面系数取0.9976，浮心纵向位置取距离船中2.84%Lpp,查阅兰泼-凯勒法的浮心纵向位置分组图[5],确认使用A图谱量取剩余阻力系数。该船在设计吃水时，试航航速不小于14.6kn。故选取14kn，14.5kn，15kn，11.5kn，16kn5个航速分别进行计算。根据（其中L取为Ldisp=1.01LWL=320.90m）及CP由兰泼-凯勒法的A组图谱查得值。因图谱以L/B=6.5给出，故根据计算船L/B值依“L/B对值的修正百分数”进行修正，该船L/B≈1.492，可得修正百分数为21.43%。计算结果如本节末表5-2.（2）摩擦阻力系数摩擦助力采用桑海公式计算，即公式（5-1）、（5-2）[5]（5-1）（5-2）其中，为运动粘性系数，此处取15°C海水时的运动粘性系数，为m2/s。计算结果如本节末表5-2.粗糙度补偿系数粗糙度补偿系数ΔCf用荷兰试验池于1973年发表的ΔCf值随船长的变化的资料量取，取-0.0001。（4）总阻力计算与修正船舶总阻力计算公式采用（5-3）[5]（5-3）该计算过程中图谱以B/T=2.4给出，故在获得总阻力Rt后，对总阻力按（5-4）修正（5-4）其中，当2.4＜B/T＜3.0时，上述修正值取正值。该船B/T≈2.797，故上述修正值取正值。计算结果如本节末表5-2。（5）有效马力计算有效马力可采用公式（5-5）[6]计算得到（5-5）综上所述，可得到各速度有效马力计算结果，如表5-1所示。表5-1有效马力计算项目数值V(kn)1313.51414.51511.516VS（m/s)6.68726.94447.20167.45887.7167.97328.2304VS/根号(CP*L)（m/s)0.40980.42560.44130.45710.47290.48860.5044Cr*S/AM*10^323.3323.3323.3323.3323.8924.2224.44Cr(量取值）0.0010790.0010790.0010790.0010790.0011050.0011200.001130Cr(修正值）0.0013100.0013100.0013100.0013100.0013410.0013600.001372Re1.80E+091.87E+091.94E+092.01E+092.08E+092.15E+092.22E+09Cf0.0014220.0014160.0014100.0014040.0013980.0013920.001387粗糙度补偿系数-0.0001-0.0001-0.0001-0.0001-0.0001-0.0001-0.0001续表5-1项目数值Rt（修正前）(N)1588758170907118336381962448212076122756472431248ΔRt(N)31539339283640138958421014517548264Rt（修正后）(N)1620297174299918700382001406216286223208222479512有效马力(hp)14741.8416468.1418322.8120310.3222701.6425176.0327761.13有效功率(KW)10831.2512104.0813467.2714928.0916688.6418504.3820407.371.4确定推进因子1)伴流分数该船采用汉克歇尔公式进行伴流分数的计算，该船为单桨船，由公式（5-6）[6]计算：（5-6）可得伴流分数.2)推力减额系数该船采用汉克歇尔公式进行推力减额系数的计算，由公式（5-7）[6]计算：（5-7）计算得t=0.295。相对旋转效率在缺少资料时，一般可近似地取。[6]船身效率船身效率计算公式如（5-8）[6]：（5-8）计算得。1.5可以达到最大航速的计算采用MAU4叶桨图谱进行计算。取功率储备10%，该船为尾机型，轴系效率=0.98。[6]螺旋桨收到功率=42231.29×0.9××≈37248.00hp由于AU型四叶桨采用改进AU型，即MAU型，故根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的图谱量取δ，P/D,η0并计算PT,列表5-2。表5-2按图谱设计的计算表项目单位数值假定航速Vkn1313.51414.51511.516进速VA=V(1-ω)kn7.7878.0878.3868.6868.9859.2859.58486.68478.87972.02461.97560.61451.84351.5829.3108.8818.4878.1227.7857.4737.182MAU4-40δ102.18998.41194.71491.54788.41381.35182.588P/D0.5680.5740.5810.5880.5960.6050.615η00.46340.47570.48960.50060.51190.52160.5311PTE=PD*ηH*η0hp20314.4320853.2421464.5921943.9022443.0022868.1023282.08MAU4-55δ101.08397.24493.53690.09086.92184.01181.097P/D0.6050.6130.6210.6300.6400.6490.659η00.44530.45760.46890.48070.49160.50240.5129续表5-2项目单位数值MAU4-55PTE=PD*ηH*η0hp19519.8520061.6720556.7921074.0921552.3922023.0822484.79MAU4-70δ100.05396.09392.44388.90181.93582.92180.102P/D0.6080.6160.6240.6330.6430.6530.664η00.43420.44570.45620.46690.47700.48740.4969PTE=PD*ηH*η0hp19033.4719540.9319998.0220466.7120912.5921367.8221782.77根据表5-2中的计算结果可获得δ，P/D,η0，PTE对V的曲线，如图5-1所示。图5-1AU4叶桨图谱设计计算结果由图5-1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、以及η0，同时可根据公式（5-9）求得D。[6]（5-9）如表5-3所示。表5-3AU4叶桨图谱设计计算的最佳要素AUVmaxδP/DDη0VA4-4014.91288.8230.59510.4390.5118.9324-5514.68988.7100.63410.2700.4858.7994-7014.52188.6150.63410.1420.4688.6981.6空泡校核由总布置图可得，桨轴中心距基线距离ZP=1.573m。可得桨轴沉，[6]其中，计算温度为t=15℃，pv=174kgf/m2,PD=37248.00hp,ρ=104.63kgf/m2。τc按柏利尔空泡限界线中商船上限线量取，计算不发生空泡之最小展开面积比。计算步骤如表5-4。表5-4空泡校核计算结果序号项目单位数值MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn14.91214.68914.5212VA=0.5144Vmax(1-ω)m/s4.5954.5264.4743(0.7πND/60)2(m/s)2841.587818.427798.108续表5-4序号项目单位数值MAU4-40MAU4-55MAU4-704(m/s)2866.698838.912818.1285σ=(p0-pv)/0.5700.5890.6046τc0.2070.2100.2127T=PD·η0·75/VAkgf310393.096315099.240318743.6628m233.07134.18931.1289AE=AP/(1.067-0.229P/D)m231.53137.09138.10910AE/A0=AE/0.4150.4480.472根据表5-4可作图5-2：图5-2空泡校核计算结果由图可得不发生空泡的最小盘面比和对应的最佳螺旋桨要素，如表5-5：表5-5最佳螺旋桨要素项目数值AE/A00.420P/D0.601D10.415η00.607Vmax14.8801.7强度校核按2001年《规范》校核t0.25R及t0.6R，应不小于按（5-10）[6]、（5-11）[6]、（5-12）[6]计算之值：（5-10）（5-11）（5-12）计算所需相关要素如表5-6所示：表5-6螺旋桨厚度计算所需要素项目数值单位AE/A00.420P/D0.601续表5-6项目数值单位D10.415mη00.607Vmax14.880KnPMCR27936KWG7.6gf/cm³N76r/minε10°b0.66R2.471mP0.77.291其中，由实用手册总体篇第三分册可查得，AU系列桨纵斜角ε=10。由表5-6相关要素数据，可进行强度校核计算，如表5-7所示：表5-7螺旋桨强度校核项目单位数值0.25R0.6R弦长bm1.7822.449K1634207K2250151K31410635K4434A1=（D/P）（K1-K2D/P0.7）+K3D/P0.7-K42470.564858.655173227.20843810.386K58223K63412K74165续表5-7项目单位数值0.25R0.6RK8380330A2=（D/P）（K5+K6ε）+K7ε+K81491.5801217.739材料系数K1.3801.3800.43580.2589mm428.3245197.6810MAU标准桨叶厚度tˑmm398227校核结果不满足要求满足要求实取桨叶厚度mm434248.5其中，K1～K8与K由实用手册查得。实际桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=36.54mm与t0.25R=434mm连直线决定,如表5-8所示:表5-8实际桨叶厚度对应半径叶片厚度单位t0.1R513.5mmt0.2R460.5mmt0.3R407.5mmt0.4R354.5mmt0.5R301.5mmt0.6R248.5mmt0.7R191.5mmt0.8R142.5mm1.8螺距修正根据尾轴直径大小，决定毂径比,此值,与MAU桨标准毂径比相同，对此项螺距无需修正。实际桨叶厚度与MAU桨标准厚度不同，故须进行螺距修正，计算过程如表5-9所示：表5-9螺距修正计算式（取MAU4-55为基准螺旋桨）结果设计（t/b）0.7R=t0.7R/(0.9964×bmax)0.07940标准（t/b）0.7R=0.0171×D/(0.9964×0.31075×D）0.055231-s=VA/（NP）=(1-ω)V×30.866/（NP）0.5778Δ（t/b）0.7R=[（t/b）0.7设-（t/b）0.7标×0.55/Ad]×0.750.01681Δ（P/D）t=-2×（P/D）0×（1-s）×△（t/b）0.7R-0.011683修正后的螺距比P/D=（P/D）0+△（P/D）t0.58981.9重量及惯性矩计算重量与惯性矩我国船舶及海洋工程设计研究院提出的经验公式计算。[6]（5-13）（5-14）其中：最大桨叶宽度；浆毂长度中央处轴径。螺旋桨重量：因为d/D=0.18,当d/D≤0.18时，螺旋桨惯性矩可用公式（5-15）求得（5-15）求得螺旋桨惯性矩Imp≈3852886.7464。1.10敞水性征曲线的确定由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.6，P/D=0.7的敞水性征曲线内插得到MAU4-42.0，P/D=0.5898的敞水性征曲线，其数据如下表5-10-1～表5-10-3所示：表5-10-1MAU4-40敞水性征曲线项目数值J00.10.20.30.40.50.60.7KT0.60.2520.2280.2000.1690.1340.0980.0590.018KT0.70.2950.2700.2420.2110.1790.1420.1030.061KT0.58980.2480.2240.1960.1650.1290.0940.0550.01410KQ0.60.2300.2160.1990.1800.1540.1260.0930.05010KQ0.70.2960.2800.2600.2380.2100.1810.1480.11610KQ0.58980.2230.2090.1930.1740.1480.1200.0870.043表5-10-2MAU4-55敞水性征曲线项目数值J00.10.20.30.40.50.60.7KT0.60.2650.2330.2010.1670.1250.0830.0420.000KT0.70.3080.2830.2570.2170.1750.1330.0920.045KT0.58980.2610.2280.1960.1620.1200.0780.0370.00010KQ0.60.2500.2330.2130.1830.1500.1170.0800.03310KQ0.70.3350.3120.2830.2500.2170.1800.1450.08710KQ0.58980.2410.2250.2060.1760.1430.1110.0730.028根据表5-10-1与5-10-2可绘制出当P/D=0.5898时MAU4-42的敞水性征曲线，如图5-3.图5-3当P/D=0.5898时MAU4-42敞水性征曲线1.11系柱特性计算由图5-3得，当J=0时，KT=0.294，KQ=0.0226。计算功率PD=37248hp。系柱推力减额分数取t0=0.04.主机转矩系柱推力螺旋桨转速1.12航行特性计算取转速76r/min，74r/min，72r/min进行计算，其中，PTE=KTρn2D4(1-t)V/141.6,PS=KQ2πnρn2D5/75ηSηR,计算结果如表5-11与图5-4.表5-11航行特性曲线计算结果项目单位数值Vkn1313.51414.51511.516VA=0.5144V(1-ω)m/s4.0064.1604.3144.4684.6224.7764.930N=76r/minJ0.3040.3150.3270.3390.3500.3620.374KT0.1630.1590.1550.1510.1460.1420.138KQ0.0170.0170.0170.0160.0160.0160.016PTEhp20277.