1、 某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书1.已知船体的主要参数船长 L = 118.00 米型宽 B = 9.70 米设计吃水 T = 7.20 米排水量 = 5558.2 吨方型系数 CB = 0.658桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：航速 V（节） 13 14 15 16有效马力 PE（马力）2160 2420 3005 40452.主机参数型号 6ESDZ58/100 柴油机额定功率 Ps = 5400 hp额定转速 N = 165 rpm转向 右旋传递效率 s=0.983.相关推进因子伴流分数 w = 0.279推力减额分数 t = 0
2、.223相对旋转效率 R = 1.0船身效率 07.1wtH4.可以达到最大航速的计算采用 MAU四叶桨图谱进行计算。取功率储备 10%，轴系效率 s = 0.98螺旋桨敞水收到马力：PD = 4762.8根据 MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70 的 - 图谱列表计算：Bp项目 单位 数值假定航速 V kn 13 14 15 16VA=(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536Bp=NPD0.5/VA2.5 42.33685314 35.17684343 29.60389173 25.19283245 6.50667758 5.931006949 5.
3、440945849 5.019246203 75.79110979 70.12011034 64.99876341 60.73945786P/D 0.6402048 0.667355985 0.694290835 0.720575125MAU4-40 O 0.557709548 0.582796181 0.605455438 0.626009401=0 hp 2862.570416 2991.333234 3107.636995 3213.134863 74.61661611 68.59224329 63.58429781 59.32457302P/D 0.686084831 0.712791
4、147 0.740868454 0.769990337MAU4-55 O 0.541524497 0.567148509 0.590875707 0.611197774=0 hp 2779.496982 2911.018018 3032.803233 3137.110838 73.76985466 67.80165175 63.08028164 58.68822806P/D 0.692618751 0.723007294 0.75402882 0.785953745MAU4-70 O 0.521119805 0.545548829 0.565610785 0.582834957=0 hp 26
5、74.765286 2800.152774 2903.125303 2991.532264据上表的计算结果可绘制 PTE、P/D 及 O对 V 的曲线，如下图所示。从 PTEf(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可获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 O如下表所列。MAU Vmax P/D D O4-40 15.13801 0.69795 64.3693 4.257933698 0.6083805334-55 15.03872 0.74198 63.40963333 4.166941811 0.5917193334-70 14.85301933 0.74941 6
6、3.73087333 4.136337208 0.5629094675.空泡校核按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴沉深 hf =TZp=7.23.00=4.2mp 0p v = pa + hspv = 10300+10254.2-174= 14461kgf/m2计算温度 t = 15C ,Pv = 174kgf/ m2 , PD = 4762.8hp, = 104.63kgfs 2/m4数值序号 项目 单位MAU4-40 MAU4-55 MAU4-701 Vmax Kn 15.13801 15.03872 14.853019332 VA=0.5144Vmax(
7、1-w) m/s 5.61442148 5.57759657 5.508723463 (0.7ND/60) 2 (m/s)2 663.069425 635.032694 625.7388024 V20.7R=V2A+32 (m/s)2 694.591153 666.142277 656.0848365 =(p 0- p v) / 0.520.7 0.39796314 0.41495891 0.421320026 c 0.16375 0.1675 0.169757 T=PD O75/VA kgf 38707.3915 37895.9038 36501.54028 AP=T /0.5 V0.7R2
8、c m2 6.50514706 6.49208551 6.264914919 AE=AP / (1.067-0.229P/D) m2 7.17082432 7.23685944 6.9968899410 AE/AO=AE /0.25D 2 0.503595 0.53067104 0.51307433按上述结果作图,可求得不发生空泡的最小盘面比以及对应的最佳螺旋桨要素AE / AO = 0.52948374 P/D= 0.7381831D= 4.2033998 o= 0.60244618Vmax= 15.05679946.强度校核按 1983年校核 t0.25R及 t0.6r,应不小于按下式计算
9、之值: t= , , X=A2GAdN2D3/1010ZbXKYZbNAe1计算功率 Ne=54000.98=5292hp AD = AE / AO =0.52948374, P/D= 0.7381831 , ，G=7.6gf/cm 3 ,N=165rpm8b0.66R =0.226DAE / AO/0.1Z=1.25748199b0.25R=0.7212 b0.66R = 0.906896014b0.6R =0.9911 b0.66R =1.246290404 数 值项 目 单 位0.25R 0.6R弦长 b m 0.906896014 1.246290404K1 634 207K2 250
10、 151K3 1410 635K4 4 34A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K4 2306.17296 829.5306131Y=A1Ne/ZbN 20389.67403 5336.90002K5 82 23K6 34 12K7 41 65K8 380 330A2=D/P(K5+K6)+K 7+K 8 1187.555818 1011.206617材料系数 K（铝镍合金） 1.179 1.179X=A2GAdN2D3/1010Zb 0.266362298 0.165042908t= /() mm 149.4706553 72.54955364MAU标准桨叶厚度 t m
11、m 160.7800424 91.63411564校核结果 满足 满足实取桨叶厚度 mm 166 96实取桨叶厚度按标准桨厚度进行分布，详见课本 110页计算表实取桨叶厚度按 t1.0R=0.0035D=14.7118993与 t0.25R=166 连直线决定:t0.2R =176.0859 t0.3R =155.9141 t0.4R = 135.7424 t0.5R =115.5706333 t0.6R =95.39888333 t0.7R =75.22713333 t0.8R =55.05538333 t0.9R =34.88363333 7.螺距修正在本螺旋桨计算中，由于桨叶强度校核满足
12、要求，故无需进行螺距修正，此处列出校核步骤，以供参考根据尾轴直径大小，决定毂径比 dh/D=0.18，此值与 MAU桨标准毂径比相同，故对此项螺距无需修正。由于实际桨叶厚度大于 MAU桨标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。设计桨 0.7R =0.06003977)(bt标准桨 0.7R =0.05522 1s = = =0.654484762NPVA86.30)-( 0.7R = 0.7R 设 0.7R 标 0.75=0.002010093)(btt(bt51. t=2 0(1s) 0.7R =-0.001942271D)()修正后的螺距比：= 0 t =0.736240829P)()(8.
13、重量及惯性矩计算根据 MAU桨切面的面积数据用积分方法计算得：桨叶重量 3660.979164 kgf桨毂重量 2472.739884 kgf螺旋桨重量 6133.719048 kgf桨叶惯性矩 43940.07264 kgf.cm.s.s桨毂惯性矩 2312 kgf.cm.s.s螺旋桨总惯性矩 46252.07264 kgf.cm.s.s1 2 3 4 5 6 7 8 9 10r/R面积系数Ka弦长最大厚度 bt切面面积(m 2)S=Kabt辛式系数SM(4)(5) r r2 (6)(7) (6)(8)0.2 0.67 0.14279 0.096243 1 0.096243 0.42033
14、0.176685 0.040454 0.0170040.3 0.67 0.14744 0.099375 4 0.397500 0.63050 0.397542 0.250628 0.1580230.4 0.674 0.14360 0.096791 2 0.193582 0.84067 0.706742 0.162740 0.1368120.5 0.674 0.13214 0.089130 4 0.356521 1.05084 1.104285 0.374650 0.3937010.6 0.674 0.11420 0.077029 2 0.154059 1.26101 1.590171 0.19
15、4272 0.2449800.7 0.677 0.09006 0.060970 4 0.243882 1.47118 2.164399 0.358797 0.5278590.8 0.683 0.06090 0.041596 2 0.083192 1.68135 2.826971 0.139876 0.2351820.9 0.695 0.02996 0.02082 4 0.083297 1.89152 3.57788 0.157560 0.2980301 0.7 0.01587 0.011112 1 0.011112 2.10169 4.417142 0.023355 0.049087 1.61
16、93934 1.70233 2.060689.敞水特性曲线由 MAU4-40,MAU4-55,P/D= 的敞水特性曲线内插得到 MAU4-？,P/D= 的敞水特性曲线，其数据如下：0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.10.20.30.40.50.60.7Kt 10KqJKt10Kq设计桨的敞水特性数据表J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.710KQ 0.357904 0.330899 0.302701 0.27242 0.239007 0.201853 0.159814 0.11309KT 0.318462 0.288893 0.25
17、7259 0.223666 0.187191 0.146916 0.101756 0.056518 O 0 0.138951 0.270526 0.392014 0.498602 0.579196 0.608022 0.55678110.螺旋桨计算总结螺旋桨直径 D=4.2033998螺距比 P/D=0.7381831型式 MAU叶数 Z=4盘面比 AE/AO=0.52948374纵倾角 8螺旋桨效率 O=0.60244618 设计航速 Vmax=15.0567994 毂径比 dh/D=0.18旋向 右旋材料 铝镍青铜重量 6133.719048 kgf惯性矩 46252.07264 kgf.cm.s.s 船舶阻力与推进某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书20080117班 2008011730 郭世玺 2011.7.15
