船舶推进_螺旋桨图谱设计

船用螺旋桨的设计方法
图谱设计法 --- 根据螺旋桨模型敞水性征系列试验绘 制成专用的各类图谱进行设计。
优点：方便可靠；
缺点：受图谱规定桨型的限制，以及人为因素的影响 。
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8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法
环流理论设计法---根据环流理论及叶切面试验资料对 桨叶各半径处叶元体分别进行设计，得出各叶元体最 佳的组合（桨叶最高效率）。 优点：每个叶元体都是适合流场情况伴流不均匀、空 泡现象），所以叶元体的螺距不一定相同的， 剖面形状也不对称. 缺点：方法繁杂，加工工艺也较复杂。
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
表8-1 四叶模型螺旋桨要素表
MAU4-40 直径／m 毂径比 盘面比 最大叶宽比 0.250 0.18 0.40 0.226 MAU4-55 0.25 0.18 0.55 0.311 MAU4-70 0.25 0.18 0.70 0.398
平均叶宽比
叶厚比 后倾角/（°）
δ=
40
δ=
50
δ=
60
标的水平线，并在该
线对应于每一
BP
值的
点上标明相应的 η0 和 δ 值，此线即能代表螺
4
5
6
BP
距比为 P/D 的螺旋桨水
动力特性。
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
④ 对不同 P/D的螺旋桨 性征曲线都作上述处理
0.57 η= 0.65 η=
，并绘在同一图上，然
后 将 η0 和 δ 值 相 同 者 分 别连成光顺曲线，即得
0.192
0.050 10
0.263
0.050 10 0.050 10
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
图8-4 MAU4叶桨的轮廓形状
8.80 0.30
0 2.6
MAU4-40 1.00R 0.90R 0.70R 0.50R
MAU4-55
4.4
3.3
0
0.30R
φ20.40
φ13.40
5.00 10.04 10.04
7
8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法
一、螺旋桨的初步设计
对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速的要求设 计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速及效率决 定主机的转速及功率，并据此订购主机。
选定桨的直径D
船速 V
有效马力 PE
确定桨的最佳转速n、效率η0、 螺距比P/D、主机马力PS
确定桨的最佳直径D、效率η0、 螺距比P/D、主机马力PS 选定桨的转速n
δ=
30
1.2 1.1 1.0
4 δ=
0
δ=
50 6 δ=
0
P/D
0.9 0.8 0.7 0.6 1 2 3 4 5 6
BP
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
BP δ
图谱
① 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 P/D ，并设
定一系列的 J值，在同一 P/D 的性征曲线上读取与 J 相应 的一系列KQ及η0值。 ② 据 δ和 应的值。
D
=1
.2
1.0
0. 8
1.0
1.0
0.8
1.2
0.8 0.7 0.6 0.4 0.3 0.5
P /D
0.6
=0
.4
P /D
0.4
0.2 0.1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0
J
14
η0
=1 .2
0.8
0.6
8.2 B-δ型设计图谱及其应用
Q KQ ρ n 2 D5
D VA / nJ
15
1/ 2
8.2 B-δ型设计图谱及其应用
注意：
VA ---节(kn)， N --- (rpm) ， ρ --- 为海水密度，取104.51 kgf· s 2／ m4
2 πρ K Q 75 J 5
PD n 2.5 VA
1/ 2
2 πρ 0.5142.5 60 33.277 75
把螺旋桨的负荷, 按一定的条件分布到桨叶径向的每个叶面上 , 然后根据 空泡和强度要求 , 再把负荷进行弦向分布 , 选择合适的切面 , 最后进行校 核和绘图。 按配合伴流设计 , 故螺旋桨桨叶的螺距大多是非线性径向变螺距分布的 , 制造比较麻烦。 这类方法要求螺旋桨的设计者有较好的螺旋桨理论方面的知识。因此, 方 法不易普及.
，根据实践经验，选用合适的螺旋桨图谱。
目前在商船螺旋桨设计中，以：荷兰的楚思德B型螺
旋桨和日本AU型螺旋桨 应用最为广泛。
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
一、AU 型螺旋桨设计图谱及其应用
AU 型螺旋桨是日本运输省船舶技 术研究所（海上技术安全研究所， National Maritime Research Institute ，简称 NMRI ）发展的螺 旋桨系列。
1.2 1.1 1.0
30 δ=
40 δ=
50 δ=
60 δ=
η0和δ的等值线。
⑤ 将各
BP
P/D
0.9 0.8 0.7 0.6 1 2 3 4 5 6
= 常数时(
在图谱上表现为垂直线
BP
)效率最高的点连成光
滑的曲线，即得最佳效 率线。
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
2．AU型螺旋桨型式
① AU型 螺旋桨的原型 ② MAU型---改进AU型
尺寸见表8-4，轮廓形状如图8-6(a)及(b)所示。 表8-4给出了 AU型(MAU， AUw)模型螺旋桨的伸张轮廓 尺寸。表 8-5 ，表 8-6 ，表 8-7 ，表 8-8 分别给出 AU 型、 MAU型、AUw型及MAUw型的叶切面尺寸，据此可以求 出螺旋桨的伸张轮廓和各半径处的叶切面形状。
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8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法
直接用于克服船体阻力所需的功率为有效功率 PE为： PE = Rt ⋅ Vs PE 随Vs 变化的曲线称为有效马力（功率）曲线。 船舶主机在功率传递过程中，将有一部分损失于轴系 的传递，另一部分损失于螺旋桨的扭转转换为推力的 过程。因此有效功率只是主机功率的一部分。
M HP 147k W 200hp
PD 0 M H P S R 2 0 0 0 . 9 6 0 . 9 8 1 8 8 . 1 6 ( h p )
BP和δ是螺旋桨设计中最根本的计算系数，为强调起 见，式中有关参数的意义和单位重列于下：
N —— 螺旋桨转速(rpm)，
PD —— 螺旋桨敞水收到马力(hp)， VA —— 螺旋桨进速(kn)，
D —— 螺旋桨直径(m).
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
BP δ
η=
图谱
η=
0.57
0.65
0
(a)
8.80 0.30
0 2.6
MAU4-70
1.00R 0.95R 0.80R 0.70R 0.60R 0.50R 0.40R
4.4
3.3
2
0
0.30R 0.20R
φ13.60
5.00 13.40 14.80
φ20.40
(b)
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
② 五叶螺旋桨系列：其要素列于表8-2中。桨叶轮廓的 尺寸见表8-4，轮廓形状如图8-5(a)及(b)所示。 ③ 六叶螺旋桨系列：其要素列于表8-3中。桨叶轮廓的
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第8章 螺旋桨图谱设计
本章主要内容
8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法 8.2 B-δ型设计图谱及其应用
8.3 设计螺旋桨时应考虑的若干问题
8.4 船体-螺旋桨-主机的匹配问题 8.5 螺旋桨图谱设计举例
8.6 螺旋桨制图
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
8.2 B-δ型设计图谱及其应用
在进行螺旋桨设计时，必需针对船舶的特点和要求
8.3 设计螺旋桨时应考虑的若干问题
8.4 船体-螺旋桨-主机的匹配问题 8.5 螺旋桨图谱设计举例
8.6 螺旋桨制图
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8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法
船舶线型初步设计完成
船体的有效马 力曲线
设计一个螺 旋桨？ 达到预定航 速，消耗的 主机马力小
给定主机条件下 使船舶能达到最 高航速
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8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法
功率系数BP
（收到马力系数）
NP V
0.5 D 2.5 A
BP 33.30
0.5 KQ
பைடு நூலகம்
J 2.5
直径系数δ
ND 30.86 δ VA J
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8.2 B-δ型设计图谱及其应用
ND 30.86 δ VA J
0.5 0.5 KQ NPD BP 33.30 2.5 2.5 VA J
0.9 0.8 0.7 0.6
AU5-50 2 4 K T = T /ρn D n 2D 5 K Q = Q/ ρ KQ η0 = K TJ /2π J = V A/nD
K T , 10K Q
KQ
0.5 0.4 0.3 0.2 0 .4 0.1
0.6
KT
P/
1. B-δ型设计 图谱的建立
用图谱设计方法设计螺旋桨 , 不仅 计算简便而且结果也较准确 , 是目 前设计单位和造船厂应用最多的一 种设计方法。目前, B-δ国内外都普 遍采用的设计图谱。
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8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法
二、终结设计
主机马力和转速决定后，求所能达到的最高航速及螺 旋桨的尺度。 确定所能达到的最高航速