螺旋桨图谱设计
图谱设计
§9-1 设计问题和设计方法 §9-2 B-δ型图谱的设计及其应用 §9-3 K-J型设计图谱 §9-4 设计螺旋桨时应考虑的若干问题 §9-5 螺旋桨图谱设计举例
§9-１ 设计问题和设计方法
船舶线型初步设计完成
船体的有效马 力曲线
达到预定航 速，消耗的 主机马力小
设计一个 螺旋桨？
⑤ 将各 BP = 常数时(在图谱上表现为垂直线)效 率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线。
2．AU型螺旋桨型式
1、 AU型 螺旋桨的原型 2、 MAU型---改进AU型（见下页） 3、 AUw型 --- AU型桨叶切面的后缘具有
一定翘度(这对于改善桨叶根部叶间干扰 有一定效果)，在六叶上采用这种型式。 4、MAUw型
BP δ 图图谱谱
η= 0.57 η= 0.65
P/D
1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6
1
δ= 30
2
3
δ= 40
δ= 50
δ= 60
4
5
6
BP
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。
0.9
AU5-50
0.8
K T = T /ρn D2 4 K Q = Q/ρn2D 5
η0 = KTJ /2πKQ
0.7
J = V A/nD
0.6
KQΒιβλιοθήκη 0.5K T P/D = 1.2
0.4
1.0
0.3
0.8
0.8
0.6
0.6 0.2 0.4
P/D = 0.4
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱)电子版本
从母线到
叶片随边
的距离
27.96
33.45
38.76
43.54
47.96
49.74
51.33
52.39
48.49
42.07
17.29
从母线到
叶片导边
的距离
38.58
44.25
48.32
50.80
51.15
50.26
48.31
40.53
25.13
13.55
叶片宽度
66.54
77.70
87.08
2.35
42.56
99.80
45.40
100.00
51.82
97.75
59.85
89.95
67.88
78.15
75.91
63.15
83.94
45.25
91.97
25.30
95.99
15.00
100.00
4.50
0.90
X
Y0
Yu
0
30.46
3.06
48.22
23.10
6.11
55.33
19.04
9.17
66.15
15.00
10.00
76.05
10.00
15.00
85.25
5.40
20.00
92.20
2.35
30.00
99.800
97.75
50.00
89.95
60.00
78.15
70.00
63.15
80.00
45.25
90.00
25.30
95.00
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱)
32.00
100.00
40.00
97.75
50.00
89.95
60.00
78.15
70.00
63.15
80.00
45.25
90.00
25.30
95.00
15.00
100.00
4.50
0.30
X
Y0
Yu
0
35.00
2.00
51.85
24.25
4.00
59.75
19.05
6.00
66.15
15.00
100.00
51.82
97.75
59.85
89.95
67.88
78.15
75.91
63.15
83.94
45.25
915.00
100.00
4.50
0.90
X
Y0
Yu
0
30.46
3.06
48.22
23.10
6.11
55.33
19.04
9.17
62.44
15.23
15.28
74.10
2.51
51.85
24.25
5.03
59.75
19.05
7.54
66.15
15.00
12.56
76.05
10.00
18.84
85.25
5.40
25.12
92.20
2.35
37.69
99.80
40.20
100.00
47.23
97.75
56.03
89.95
64.82
船舶推进 8-9章
叶数，盘面比，
假设一组船速V， 列表计算
根据计算结果作 V～PE，PTE， D，P/D，η0 曲线图。PTE与PE 交点即为设计桨的各项参数
二、B型螺旋桨设计图谱的新形式
1969年重新整理发表。 1、B型桨图谱与AU图谱的差别：
AU型：1）参数均为公制单位； 2）图谱已换算至海水情况； 3）图谱查出的最佳直径就是船后的最佳直径。
根据表格计算结果绘制各变量与 航速的关系曲线，由 PTE 与 PE 曲线的交点，可确定不同盘面比 的设计桨的参数
五、空泡校核
利用伯利尔空泡限界线进行校核。
t 150 C, pv 174 kgf / m2 , 104 .63 kgf s2 / m4
hs T Z p 8.9 2.95 5.95 m
1
BP
PD 2 N VA2.5
2、B型系列桨的新图谱
1972年，荷兰船模水池根据以前的资料，应用多元回归的方法，绘制了一套新图
谱，包括（1）KT，KQ～J 图谱；（2）BP1～1/J 图谱；（3）BP2～1/J 图谱。
BP1 和 BP2 的定义为：
1
BP1
PD 2 N VA2.5
1
KQ4
J 54
四、最大航速的计算
w=0.35 t=0.6w=0.21 ηR=1.0 ηH=1.215
选用MAU4叶桨，取10％功率储备，轴系效率为ηS=0.97， 敞水收到马力为：
PD 0.9PSsR 8460 0.9 0.97 1.0 7385 .58 hp
采用MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70图谱列表计算
型深：
H=12.50 米
设计吃水：
T=8.90 米
方形系数： 排水量：
第9章 图谱设计
一、螺旋桨的数目ZP 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面 的因素 。
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， 故在船舶初步设计时已决定其螺旋桨数目。
若马力相同，则单螺旋桨船之推进效 率常高于双螺旋桨船，这是因为单螺旋桨 位于船尾中央，伴流较大，且单桨的直径 较双桨为大，故其效率较高。现代散装货 船、干货船和油船等均采用单桨。
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).
BP δ 图图谱谱
η= 0.57 η= 0.65
P/D
1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6
1
δ= 30
2
3
δ= 40
δ= 50
δ= 60
4
5
6
BP
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 式分别算出相应的值。 ③ 在纵坐标B为P 螺距比P/D，横坐标为 的图上，通
过上述计算的P/D值作一平行横坐标的B水P 平线，并在 该线对应于每一值的点上标明相应的η0和δ值，此线 即能代表螺距比为P/D的螺旋桨水动力特性。
ρ --- 为海水密度，取104.51 kgf·s2／m4
BP --- 功率系数
NPD0.5 VA2.5
BP
33.30
K
0.5 D
J 2.5
直径系数δ
δ ND 30.86
VA
J
B型螺旋桨图谱的模块化程序设计
后做 了很 多组 数据 进行 测试 修改 ，现在 ，已经 具有 实用性 了。从而 初步 实现 了螺 旋桨 图谱 设计过 程 的 自动 化 。同 时 ，由于 时间 问题 ， 目前 的 图谱 还局 限在 Ｂ型 中的 ５叶桨 ，不具备 完全 的通 用性 。 笔者 的 目标是 在今 后不 断 的完善和 积 累 中，使之最 终 建立一 个庞 大完 整 的螺旋 桨 图谱 数据 库 ，成
５ ２卷 增 刊 ２ ２ １ 年 ９月 ０ １
中 国 造 船 Ｓ Ｐ ＵＩ Ｄ ＮＧＯＦＣ ＮＡ ＨＩＢ Ｌ Ｉ ＨＩ
Ｖｏ ． ２ Ｓ ｅ ｉ ｌ １ ｐ ｃａ ５ ２ Ｓｅ ． ０１ ｐ ２ １
文 章 编 号 ： １０ ．８ ２２ １）２０ ２ ． １ ０ ０４ ８ （０ Ｓ ． １４１ １
化 ，如在 初始 阶段给 出 Ｂ ，就 需要 在 Ｂ型 图谱上 查 出 ， 和 ＰＤ 三个 数值 ：在绘 制 敞水效 率 曲线 ｐ ／
时也是 同理 ，每 一个进 速 系数 值 ，都要 在对应 的 图谱上 查 出 ，当所 求点 不在 图谱 曲线 上时 ，就涉及
到 曲线 的拟合 问题 ， 即 以函数式来 表达 这些 曲线 。下 面几 节 中，将分 别介 绍 Ｂ 型 图谱 中的 ， ， 和 ７ ｎ
问题 ，进 行一些初步探讨和研 究。对模块化程序 作 了必要的介 绍，并分别 以实例对本论文 中所介绍 的程序 进行分别验 证，还将 由计算机程序设计 的结果与人工设计的结果进行对 比和分析。
螺旋 桨 图谱模 块化程序设计将为计算机辅 助船舶 螺旋 桨设 计奠定基 础，在今后 的螺旋桨设计过程 中必 将得以推广和 应用 。
在螺 旋桨 图谱查 询 以及螺 旋桨 图谱模 块化 设计 中都 运用 到不 少 的数 学 知识 ， 这些 知 识运用 的好 坏
螺旋桨制图
D=4.78 m
P/D=0.6825 MAU Z=4
AE/A0=0.544
ε=8o η=0.545
Vmax =15.48 kn dh/D=0.18
right
ZQAL12-8-3-2 8406.75 kg
97893.4 kg cm s2
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13、螺旋桨总图(zǒnɡ tú)的绘制 在计算说明书中需给出实际绘图所用的桨叶轮廓尺寸表和叶切面尺寸表。
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由上表(shànɡ biǎo)计算结果画右 图（可用AUTOCAD或坐标纸 画）,从 PTE 曲线 与满载有效马 力曲线PE 的交点，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 如下表所 列。
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5、空泡校核(xiào hé)
按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算(jìsuàn)不发生空泡之最小展开面积比。
Inertia of whole propeller：
Gh 2874 kgf G 8406.75 kgf Ib 89453.4 kgf cm s2 Ih 8440 kgf cm s2 I 97893.4 kgf cm s2
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9、敞水性(shuǐxìng)征曲线之确定
10、系柱特性计算(jìsuàn)（不做要求）
t0.4R 153.9 mm, t0.5R 131.0 mm
t0.6R 108.2 mm, t0.7R 185.3 mm
t0.8R 62.4 mm, t0.9R 39.6 mm
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7、螺距(luójù)修正
由于毂径比和标准桨相同 0.18，故对此项螺距不需修正。 但是实际(shíjì)桨叶厚度大于标准桨叶厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。 修正方法可参考第七章第四节。
螺旋桨制图 课程设计之完整版优秀课件
A'
N
N’
3 侧视图 ◆从右舷往左舷看 b'
S1
b' S
b'
21
S'
S1
3
3 侧视图 ◆顶点绘制
轴向位置
径
向
位
置
T'
T1
T1
3 侧视图
◆顶点绘制
◆最大厚度线
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
r1
dh
r2
2
2
2
d h 1 8 % D ,r 1 0 . 8 5 0 . 9 5 d h ,r 2 1 . 1 d h
P 2
2 正视图 ◆从船后向船首看
N
a
b
a
N’
P 2
2 正视图 ◆从船后向船首看
ab
N
b
a
N’
2 正视图 ◆顶点绘制
N N’
2 正视图 ◆顶点绘制
a
a
2 正视图
光 顺 连 接 各 点
3 侧视图 ◆从右舷往左舷看
3 侧视图 ◆从右舷往左舷看
N N’
3 侧视图 ◆从右舷往左舷看
N
N’
3 侧视图 ◆从右舷往左舷看
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为什么制图？
终结设计
总图绘制
施工制造
布局
1 画3个图的桨叶参考线OU（注意侧视图中的纵斜角） 2 画10个半径处的等分线
1 伸张轮廓图
◆伸张轮廓
126.29
上表见《螺旋桨计算书》第14页
204.22
281.79
1 伸张轮廓图
◆桨叶切面
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱)
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱) 表1 四叶模型螺旋桨要素表MAU4-40 MAU4-55 MAU4-70直径(m) 0.250 0.250 0.250 毂径比 0.180 0.180 0.180 盘面比 0.400 0.550 0.700 最大叶宽比 0.226 0.311 0.398 平均叶宽比 0.192 0.263 叶厚比0.050 0.050 0.050 后倾角 10? 10? 10?MAU4-40MAU4-558.80 0.301.00R 0.90R0.70R2.600.50R0.30R3.30 4.405.00 20.4013.40φ10.0410.04φ(a)MAU4-70 8.800.30 1.00R0.95R 2.600.80R0.70R0.60R 0.50R 0.40R0.30R3.324.40 0.20R5.0020.4013.60 φ13.4014.80φ(b)图 1表2 五叶模型螺旋桨要素表AU5-50 AU5-65 MAU5-80直径(m) 0.250 0.250 0.25010.180 0.180 0.180 毂径比0.500 0.650 0.800 盘面比0.226 0.294 0.364 最大叶宽比0.050 0.050 0.050 叶厚比(叶厚分10? 10? 10? 数)后倾角AU5-50AU5-658.800.301.00R0.95R0.80R2.600.70R0.60R0.50R0.40R3.300.30R4.400.20R5.0020.4013.60φ10.0410.04φ(a)MAU5-808.800.301.00R0.95R2.600.80R0.70R0.60R0.50R0.40R0.30R3.324.400.20R5.0020.4013.60φ12.4013.60φ(b)图 2表3 六叶模型螺旋桨要素表AU6-55 AU6-70 AU6-70 MAU6-85 WWW直径(m) 0.250 0.250 0.250 0.250毂径比 0.180 0.180 0.180 0.180盘面比 0.550 0.700 0.700 0.850最大叶宽比 0.208 0.264 0.264 0.322 叶厚比 0.050 0.050 0.050 0.050210? 10? 10? 10? 后倾角有有无有叶片剖面后缘有一定翘度AUW 6-55AUW 6-70AU 6-708.800.301.00R 0.90R2.600.70R0.50R3.300.30R4.403.0020.4013.60φ10.0410.04φ(a)MAUW 6-858.800.301.00R0.90R2.600.70R0.50R3.320.30R4.405.0020.4013.60φ12.4013.60φ(b)图 3表4 AU型螺旋桨桨叶轮廓的尺寸表 r/R 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.66 0.7 0.8 0.9 0.95 1.0叶片从母线到叶片最大宽度宽度叶片随边 27.96 33.45 38.76 43.5447.96 49.74 51.33 52.39 48.49 42.07 17.29 在0.66处 = 以最的距离 0.226 D?a/0.1Z, E大叶片宽从母线到 D为螺旋桨直径度的叶片导边 38.58 44.25 48.32 50.80 51.15 50.26 48.31 40.53 25.13 13.55 a: 为盘面比 E %表的距离Z : 为叶数示叶片宽度 66.54 77.70 87.08 94.34 99.11 100.0 99.64 92.92 73.62 55.623叶片最大厚度叶片厚度用 4.06 3.59 3.12 2.65 2.18 1.90 1.71 1.24 0.77 0.54 0.30 在螺旋桨轴线 D的%表示处 = 0.05D 以叶片宽度%表示的从导边至最厚 32.0 32.0 32.0 32.5 34.9 37.9 40.2 45.4 48.9 50.0点的距离表5 AU型叶切面尺寸表1) X坐标值以叶宽的%表示;2)Y坐标值以Y的%表示最大r/R X 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.0060.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 00.20 Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.30 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.40 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.03 4.06 6.09 10.16 15.23 20.31 30.47 32.50 40.44 50.37 60.29 70.22 80.15 90.07 95.04100.00 0.50 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.18 4.36 6.54 10.91 16.36 21.81 32.72 34.90 42.56 52.13 61.76 71.28 80.85 90.43 95.21100.00 0.60 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.10 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.51 5.03 7.54 12.56 18.84 25.12 37.69 40.20 47.23 56.03 64.82 73.62 82.41 91.21 95.60100.00 0.70 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.84 5.68 8.51 14.19 21.28 21.28 42.56 45.40 51.82 59.85 67.88 75.91 83.94 91.97 95.99100.00 0.80 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 3.06 6.11 9.17 15.28 22.92 30.56 45.85 48.90 54.91 62.42 69.94 77.46 84.97 92.47 96.24100.00 0.90 Y 30.46 48.22 55.33 62.44 74.10 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 23.10 19.04 15.23 10.15 5.40 2.35 uX 0 3.13 6.25 9.38 15.63 23.44 31.25 46.87 50.00 55.88 63.23 70.59 77.94 85.30 92.65 96.32100.00 0.95 Y 0 15.88 25.99 39.66 50.55 68.36 83.75 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y u表6 改进AU型(MAU型)叶切切面尺寸表1) X坐标值以叶宽的%表示;2)Y坐标值以Y的%表示最大r/R X 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.0060.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00Y35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 00.20 Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.30 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.40 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 u4X 0 2.03 4.06 6.09 10.16 15.23 20.31 30.47 32.50 40.44 50.37 60.29 70.22 80.15 90.07 95.04100.00 0.50 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.18 4.36 6.54 10.91 16.36 21.81 32.72 34.90 42.56 52.13 61.70 71.28 80.85 90.43 95.21100.00 0.60 Y 34.0 49.60 58.00 64.75 75.20 84.80 91.80 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 23.60 18.10 14.25 9.45 5.00 2.25 uX 0 2.51 5.03 7.54 12.56 18.84 25.12 37.69 40.20 47.23 56.03 64.82 73.62 82.41 91.21 95.60100.00 0.70 Y 30.0 42.90 52.20 59.90 71.65 82.35 90.60 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 20.50 15.45 11.95 7.70 4.10 1.75 uX 0 2.84 5.68 8.51 14.19 21.28 28.38 42.56 45.40 51.82 59.85 67.88 75.91 83.94 91.97 95.99100.00 0.80 Y 21.0 32.45 41.70 50.10 64.60 78.45 88.90 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 14.00 10.45 8.05 5.05 5.40 1.15 uX 0 3.06 6.11 9.17 15.28 22.92 30.56 45.85 48.90 54.91 62.42 69.94 77.46 84.97 92.49 96.24100.00 0.90 Y 8.30 21.10 31.50 40.90 57.45 74.70 87.45 99.70 100.00 98.65 92.75 83.00 69.35 51.85 30.80 19.40 6.85 0Y 4.00 2.70 2.05 1.20 0.70 0.30 uX 0 3.13 6.25 9.38 15.63 23.44 31.25 46.87 50.00 55.88 63.23 70.50 77.94 85.30 92.65 96.32100.00 0.95 Y 6.00 19.65 30.00 39.60 56.75 74.30 87.30 99.65 100.00 99.00 93.85 84.65 71.65 54.30 33.50 21.50 8.00 0Y u表7 AU型叶切面尺寸表 w1) X坐标值以叶宽的%表示;2)Y坐标值以Y的%表示最大r/R X 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.0060.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 91.10 81.25 69.35 56.60 42.00 34.20 25.55 00.20 Y 24.25 19.05 15.00 5.40 2.35 2.25 5.00 10.00 15.80 19.55 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.30 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 91.50 79.85 66.95 52.40 37.40 29.55 19.80 0Y 24.25 19.05 15.00 5.40 2.35 1.00 4.00 7.50 12.15 14.85 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.40 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 90.30 78.50 63.95 47.95 31.16 22.40 12.80 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.25 2.30 5.75 8.05 uX 0 2.03 4.06 6.09 10.16 15.23 20.31 30.47 32.50 40.44 50.37 60.29 70.22 80.15 90.07 95.04100.00 0.50 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 90.00 78.20 63.20 45.65 26.25 16.35 5.60 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.25 1.20 uX 0 2.18 4.36 6.54 10.91 16.36 21.87 32.72 34.90 42.56 52.13 61.76 71.28 80.85 90.43 95.21100.00 0.60 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.75 15.10 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.51 5.03 7.54 12.56 18.84 25.12 37.69 40.20 47.23 56.03 64.82 73.62 82.41 91.21 95.60100.00 0.70 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 2.84 5.68 8.51 14.19 21.28 28.38 42.56 45.40 51.82 59.85 67.88 75.91 83.94 91.97 95.99100.00 0.80 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 24.25 19.75 15.00 10.00 5.40 2.35 uX 0 3.06 6.11 9.17 15.28 22.92 30.56 45.85 48.90 54.91 62.42 69.94 77.46 84.97 92.49 96.24100.00 0.90 Y 30.46 43.22 55.33 62.44 74.10 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 23.10 19.04 15.23 10.15 5.40 2.35 uX 0 3.13 6.25 9.78 15.63 23.44 31.25 46.87 50.00 55.88 63.23 70.59 77.94 85.30 92.65 96.32100.00 0.95 Y 0 15.88 25.99 34.66 50.55 68.36 83.25 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y u表8 改进AU(MAU)型叶切面尺寸表 WW51) X坐标值以叶宽的%表示;2)Y坐标值以Y的%表示最大r/R X 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.0060.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00Y35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 91.10 81.25 69.35 56.60 42.00 34.20 25.55 00.20 Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 2.25 5.00 10.00 15.80 19.55 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.30 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 90.50 79.85 66.95 52.40 37.40 29.55 19.80 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 1.00 4.00 7.50 12.15 14.85 uX 0 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00100.00 0.40 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 90.30 78.50 63.95 47.95 31.16 22.40 12.80 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.25 2.30 5.75 8.05 uX 0 2.03 4.06 6.09 10.16 15.23 20.31 30.47 32.50 40.44 50.37 60.29 70.22 80.15 90.07 95.04100.00 0.50 Y 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.80 90.00 78.20 63.20 45.65 26.25 16.35 5.60 0Y 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.25 1.20 uX 0 2.18 4.36 6.54 10.91 16.36 21.81 32.72 34.90 42.56 52.13 61.70 71.28 80.85 90.43 95.21100.00 0.60 Y34.00 49.60 58.00 64.75 75.20 84.80 91.80 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 23.60 18.10 14.25 9.45 5.00 2.25 uX 0 2.51 5.03 7.54 12.56 18.84 25.12 37.69 40.20 47.23 56.03 64.82 73.62 82.41 91.21 95.60100.00 0.70 Y 30.00 42.90 52.20 59.90 71.65 82.35 90.60 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 20.50 15.45 11.95 7.70 4.10 1.75 uX 0 2.84 5.68 8.51 14.19 21.28 28.38 42.56 45.40 51.82 59.85 67.88 75.91 83.94 91.97 95.99100.00 0.80 Y 21.00 32.45 41.70 50.10 64.60 78.45 88.90 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 0Y 14.00 10.45 8.05 5.05 2.70 1.15 uX 0 3.06 6.11 9.17 15.28 22.92 30.56 45.85 48.90 54.91 62.42 69.94 77.46 84.97 92.49 96.24100.00 0.90 Y 8.30 21.10 31.50 40.90 57.45 74.70 87.45 99.70 100.00 98.65 92.75 83.05 69.35 51.85 30.80 19.40 6.85 0Y 4.00 2.70 2.05 1.20 0.70 0.30 uX 0 3.13 6.25 9.38 15.63 23.44 31.25 46.87 50.00 55.88 63.23 70.59 77.94 85.30 92.65 96.32100.00 0.95 Y 6.00 19.65 30.00 39.60 56.75 74.30 87.30 99.65 100.00 99.00 93.85 84.65 71.65 54.30 33.50 21.50 8.00 0Y u6。
螺旋桨图谱设计
2923.051 3274.899 4127.456 3215.356 3602.389 4540.201
伴流分数 推力减额分数 相对旋转效率
2推进因子的决定
ω=
0.279
t= 0.1674
ηR=
1
5473.954 功率 6021.349
14.77 3850.92
船身效率
ηн=(1-t)/(1-
ω)
7.6 g/cm2 6596 hp
4 161.8 r/min
8°
P/D η0 D
Vmax AE/A0
b0.66R b0.25R b0.6R
1.514082121 m 1.091956026 m 1.50060679 m
表5.5 强度校核计算表
项目 弦长b
K1 K2 K3 K4 A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K4 Y=1.36A1Ne/(Zbne)
15.30802 mm 163.8 mm
实际桨叶 按t1.0与 t0.25连直 线决定
t0.2=
173.69947 mm
t0.3=
153.9005347 mm
0.2
t0.4=
134.1016 mm
t0.5=
114.3026733 mm
0.4
t0.6=
94.503743 mm
t0.7=
74.704812 mm
0.5800101
0.4 0.4
0.612596097
0.55 0.55
0.603577219 100AE/A0
0.7 100Ad 0.7 100Ad
P/D η0 D Vmax AE/A0 P
6.强度校核 G= Ne Z= N=ne ε=
螺旋桨设计说明书
螺旋桨图谱设计计算说明书“信海11号”学院航运与船舶工程学院专业船舶与海洋工程学生姓名李金檑班级船舶1403班学号 631418020315组员李金檑、刘敬指导教师赵藤目录一、前言 (1)二、船体主要参数 (1)三、主机主要参数 (1)四、推进因子 (1)五、阻力计算 (2)六、可以达到最大航速的计算 (2)七、空泡校核 (4)八、强度校核 (5)九、螺距修正 (7)十、重量及惯性矩计算 (7)十一、敞水性征曲线的确定 (9)十二、系柱特性计算 (10)十三、航行特性计算 (11)十四、螺旋桨计算总结 (12)十五、桨毂形状及尺寸计算 (13)十六、螺旋桨总图(见附页) (14)十七、设计总结及体会 (14)十八、设计参考书 (14)一、前言本船阻力委托七零八研究所五室进行船模拖曳试验，并根据试验结果得出阻力曲线。
实验时对 3.4m d =吃水情况来进行。
虽然在船舶试验过程中将本船附体部分（舵、轴支架、舭龙骨等）也装在试验模型上，但考虑本船建造的表面粗糙度及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加15%。
本船主机最大持续功率kw 10802⨯额定转速750转/分，考虑本船主机的经济性和长期使用后主机功率折损。
在船速计算中按%8510802⨯⨯kw 来考虑。
螺旋桨转速为300转/分。
二、船体主要参数表1 船体主要参数本船的H B =3.292； d H =1.41； B L pp =4.329； dB=4.647三、主机主要参数型 号：8230ZC 二台 额定功率：s P =1080kw(1469hp) 额定转速：750r/min 减速比：2.5 传送效率：M η=0.95四、推进因子伴流分数 0.165=ω； 推力减额 t=0.165 船身效率 1=H η； 相对旋转效率 1=R η五、阻力计算本船曾在七零八所水池进行船模阻力试验，表中数值为吃水3.4m 时船的阻力试验结果。
表2 模型试验提供的有效功率数据六、可以达到最大航速的计算采用MAU 4叶桨图谱进行计算。
[工学]螺旋桨图谱设计
![[工学]螺旋桨图谱设计](https://img.taocdn.com/s3/m/53825aab8762caaedd33d43d.png)
第九章螺旋桨图谱设计§9-1 设计问题与设计方法螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。
在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。
在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机马力小；或者当主机已选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。
因此，螺旋桨的设计问题可分为两类。
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马力，并据此订购主机。
具体地讲就是：①已知船速V，有效马力PE，根据选定的螺旋桨直径D，确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D和主机马力P s；②已知船速V，有效马力PE，根据给定的转速n，确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps。
二、终结设计主机马力和转速决定后(最后选定的主机功率及转速往往与初步设计所决定者不同)，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。
具体地讲就是：已知主机马力Ps、转速n和有效马力曲线，确定所能达到的最高航速V，螺旋桨的直径D、螺距比P/D及效率η0。
新船采用现成的标准型号主机或旧船调换螺旋桨等均属此类问题。
在造船实践中，一般采用标准机型，所以在实际设计中，极大多数是这类设计问题。
目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计法。
图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计。
用图谱方法设计螺旋桨不仅计算方便，易于为人们所掌握，而且如选用图谱适宜，其结果也较为满意，是目前应用较广的一种设计方法。
应用图谱设计螺旋桨虽然受到系列组型式的限制，但此类资料日益丰富，已能包括一般常用螺旋桨的类型。
环流理论设计方法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计。
用此种方法可以分别选择各半径处最适宜的螺距和切面形状，并能照顾到船后伴流不均匀的影响，因而对于螺旋桨的空泡和振动问题可进行比较正确的考虑。
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱)
91.21
25。30
95。60
15。00
100.00
4.50
0。80
X
Y0
Yu
0
35.00
2。84
51。85
24。25
5.68
59。75
19。05
8。51
66.15
15.00
14.19
76.05
10.00
21。28
85。25
5。40
21.28
92。20
2。35
42。56
99.80
45。40
表1四叶模型螺旋桨要素表
MAU4—40
MAU4-55
MAU4-70
直径(m）
毂径比
盘面比
最大叶宽比
平均叶宽比
叶厚比
后倾角
0。250
0.180
0。400
0.226
0.192
0。050
10˚
0.250
0.180
0。550
0.311
0。263
0。050
10˚
0.250
0。180
0。700
0.398
0。050
15。00
85.25
5。40
20。00
92.20
2。35
30.00
99.80
32。00
100.00
40。00
97。75
50。00
89。95
60。00
78.15
70。00
63.15
80。00
45.25
90。00
25。30
95。00
15.00
100.00
4。50
螺旋桨图谱设计
第九章螺旋桨图谱设计§9-1 设计问题与设计方法螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。
在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。
在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机马力小；或者当主机已选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。
因此，螺旋桨的设计问题可分为两类。
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马力，并据此订购主机。
具体地讲就是：①已知船速V，有效马力PE，根据选定的螺旋桨直径D，确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D和主机马力P s；②已知船速V，有效马力PE，根据给定的转速n，确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps。
二、终结设计主机马力和转速决定后(最后选定的主机功率及转速往往与初步设计所决定者不同)，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。
具体地讲就是：已知主机马力Ps、转速n和有效马力曲线，确定所能达到的最高航速V，螺旋桨的直径D、螺距比P/D及效率η0。
新船采用现成的标准型号主机或旧船调换螺旋桨等均属此类问题。
在造船实践中，一般采用标准机型，所以在实际设计中，极大多数是这类设计问题。
目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计法。
图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计。
用图谱方法设计螺旋桨不仅计算方便，易于为人们所掌握，而且如选用图谱适宜，其结果也较为满意，是目前应用较广的一种设计方法。
应用图谱设计螺旋桨虽然受到系列组型式的限制，但此类资料日益丰富，已能包括一般常用螺旋桨的类型。
环流理论设计方法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计。
用此种方法可以分别选择各半径处最适宜的螺距和切面形状，并能照顾到船后伴流不均匀的影响，因而对于螺旋桨的空泡和振动问题可进行比较正确的考虑。
螺旋桨图谱设计（完美版）
螺旋桨图谱设计夏华波船舶 1.船体主要参数垂线间长Lpp 116.000 m型宽 B 20.400 m设计吃水T 7.600 m排水体积DispV 13360.61 m3排水量Disp 13694.62525 t方形系数CB 0.738457572浆轴中心线距基线Zp 2.866 m模型试验提供的有效功率数据V/m/s 6.687759 7.202202 7.716645航速换算到kn 13 14 15 满载PE/KW 1617.726012 2192.459854 3157.7461 换算到hp 2200.987771 2982.938577 4296.2532有效功率PE 110满载hp 2421.086548 3281.232435 4725.8785 满载13002200.987714002982.9385768815004296. 110满载13002421.086514003281.2324345715004725.8 2.主机参数型号最大持续功率M.C.R 7918.367347 hp转速N 141 r/min转向右旋3.推进因子的决定伴流分数ω 0.320相对旋转效率ηR 1.000船身效率ηH 1.097 η0 0.543811966 4.可以达到最大航速的计算采用MAU 4叶浆图进行计算取功率储备10，轴系效率ηs 0.985螺旋桨敞水收到马力：PD 7019.632653 hp根据MAU4-440MAU4-55MAU4-70的SqrtBp-δ图谱列表计算假定航速V/kn 13 14 15VAV1-ω/kn 8.84 9.52 10.20BpNPD0.5/VA2.5 50.78 42.19 35.51 Bp 7.13 6.50 5.96MAU4-40 δ 81.43 75.59 70.62 130081.425 140075.5852 150070.62 P/D 0.62 0.64 0.66 13000.62267 14000.6405 15000.658 η0 0.54 0.56 0.58 13000.53515 14000.55987 15000.582 PTE 4122.45 4312.88 4486.0513004122.454014004312.8811369815004486.MAU4-55 δ 79.36 73.61 68.71 130079.3577 140073.6084 150068.71 P/D 0.67 0.69 0.71 13000.67054 14000.69055 15000.705 η0 0.52 0.54 0.57 13000.51527 14000.54205 15000.565 PTE 3969.31 4175.61 4357.41 13003969.311214004175.6072307815004357.4MAU4-70 δ 78.93 73.00 67.59 130078.9304 140073.0047 150067.58 P/D 0.67 0.70 0.73 13000.67452 14000.70499 15000.732 η0 0.50 0.52 0.54 13000.49904 14000.5215 15000.5429 PTE 3844.29 4017.30 4182.54 13003844.285614004017.3031470415004182.设计计算的最佳要素MAU Vmax/kn δ P/D η04-40 15.12 70.02 0.66 0.594-55 15.04 68.53 0.710.574-70 14.93 67.93 0.73 0.54 5.空泡校核按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡的最小展开面积比浆轴沉深hs T-Zp 4.734 m p0-pv paγhs-pv 15008.35 kgf/m2计算温度t 15 ℃pv pD 7019.632653 hp ρ空泡校核计算结果序号项目单位MAU4--40 1 Vmax kn 15.12 2 VA0.5144Vmax1-ω m/s 5.29 3 0.7πND/602 m/s2 696.75 4 V0.7R2VA20.7πND/602 m/s2 724.74 5 ζ0.7RP0-Pv/0.5?裋0.7R2 0.40 6 ηc（查柏利尔空泡限界图）0.16 7 TPDη075/VA kgf 54114.57 8 APT/0.5ρV0.7R2ηc m2 8.83 2 9 AEAP/1.067-0.229P/D m 9.65 2 10 AE/A04AE/πD 0.47从图上读出最佳要素：P/D 0.6949 η0 0.5726 D 5.067 Vmax 15.0645 AE/A0 0.5051 P 3.521 6.强度校核G 7.6g/cm3 P/D Ne 7799.591837 hp η0 Z 4 D Nne 141 r/min Vmax ε 8 ° AE/A0b0.66R 1.446 mb0.25R 1.043 mb0.6R 1.433 m 表5.5 强度校核计算表数值项目单位0.25R 0.60R 弦长b m 1.04 1.43 K1 634 207 K2 250 151 K3 1410 635 K4 4 34A1D/PK1-K2D/P0.7K3D/P0.7-K4 2419.71 864.98 Y1.36A1Ne/Zbne 43637.77 11351.27 K5 82 23 K6 34 12 K7 41 65 K8 380 330 A2D/PK5K6ε）K7εK8 1217.43 1021.25XA2GAdne2D3/1010Zb 0.29 0.18 材料系数K 1.38 1.38 0.5 tY/K-X mm 200.06 97.13 MAU标准桨叶厚度t mm 193.81275 110.4606 校核结果不满足要求满足要求实取桨叶厚度mm 200.8实际桨叶厚度按0.25 t0.25 130.7 mm 1 t1.00.0035D 12.2 mm 0.2 t0.2 138.6 mm 0.3 t0.3 122.8 mm 0.4 t0.4 107 mm 0.5 t0.5 91.2 mm 0.6 t0.6 75.4 mm 0.66 t0.66 65.92 mm 0.7 t0.7 59.6 mm 0.8 t0.8 43.8 mm 0.9 t0.9 28 mm 0.95 t0.95 20.1 mm 7.螺距修正dh/D 0.18设计桨（t/b0.7R 0.041标准桨（t/b0.7R 0.0551-s30.866VA/NP0.637Δt/b0.7R -0.014ΔP/D 0.012修正后P/D 0.707 8、重量及惯性矩计算（1）螺旋桨总重①桨叶重量kg材料重量密度γ 7800.000 kgf/m3g 9.807 m/s2桨叶最大宽度bmax 1.446 m1 2 3 4 5 2r/R 面积系数Ka b×tmax 切面面积Sm 辛氏系数0.2 0.674 0.13 0.09 1 0.3 0.674 0.14 0.09 4 0.4 0.674 0.13 0.09 2 0.5 0.675 0.12 0.08 4 0.6 0.675 0.11 0.07 2 0.7 0.677 0.09 0.06 4 0.8 0.683 0.06 0.04 2 0.9 0.695 0.03 0.02 4 1 0.700 0 0 1 ∑每叶片重量kgf 1067.325 kgf4个叶片重量4269.298 kgf②桨毂重量kg由螺旋桨图绘制完成后进行轴榖配合锥度K1/13 0.077榖长Lk 0.730 m桨轴中央处轴径d0 0.429 m 桨榖直径d 0.626 md0/d 0.685榖惯性矩48.661 kgfms2榖重量Gn 1047.317 kgf③螺旋桨总重5316.615 kgf（2）螺旋桨总惯性矩桨叶最大宽度bmax 1.446每个叶片体积惯性矩0.238 m5每个叶片质量惯性矩189.115 kgfms24个叶片质量惯性矩756.460 kgfms2总惯性矩80512.052 kgfcms2 805.121 kgfms2 9、敞水性征曲线之确定由MAU4-40，MAU4-55，P/D0.6，P/D0.7的敞水性征曲线内差得到MAU4- 50.51 4 0.400 MAU4-40 P/D0.6 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.246 0.223 0.200 0.169 10KQ 0.234 0.224 0.200 0.185 4 0.4 MAU4-40 P/D0.7 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.292 0.269 0.236 0.216 10KQ 0.302 0.289 0.262 0.242 4 0.550 MAU4-55 P/D0.6 J 0.000 0.1000.200 0.300 KT 0.262 0.231 0.208 0.162 10KQ 0.246 0.231 0.208 0.177 4 0.550MAU4-55 P/D0.7 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.307 0.279 0.246 0.215 10KQ 0.336 0.306 0.277 0.246 MAU4-40 P/D 0.6949 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.2896540.266654 0.234164 0.213603 10KQ 0.298532 0.285685 0.258838 0.239093 MAU4-55P/D 0.6949 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.3046795 0.2760775 0.244062 0.212651110KQ 0.33141 0.302175 0.2733861 0.242481 MAU4- 50.51 P/D 0.6949 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.300 0.273 0.241 0.213 10KQ 0.322 0.297 0.269 0.241 0.350 3 2 0.300 y -0.0319x - 0.1381x 0.250 0.200 0.150 y -0.1512x2 - 0.2604x 0.3006 0.100 0.050 0.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 10、系柱特性计算由上图得J0时，KT0.300 ，KQ 0.032计算功率Ne 7799.592 hp系柱推力减额分数t0 0.040主机转矩Q 39617.349 kgfm系柱推力T 72986.987 kgf螺旋桨转速N 112.655 rpm系柱拖力54740.24001 11、航行特性计算t 取转速为141 rpm 126 rpm 项目单位V knVA0.51441-ωV m/s JVA/nD KT KQ N 141 rpm 2 4 PTEKTρn D 1-tV/145.6 hp 1300 .。
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第九章螺旋桨图谱设计§9-1 设计问题与设计方法螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。
在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。
在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机马力小；或者当主机已选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。
因此，螺旋桨的设计问题可分为两类。
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马力，并据此订购主机。
具体地讲就是：①已知船速V，有效马力PE，根据选定的螺旋桨直径D，确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D和主机马力P s；②已知船速V，有效马力PE，根据给定的转速n，确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps。
二、终结设计主机马力和转速决定后(最后选定的主机功率及转速往往与初步设计所决定者不同)，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。
具体地讲就是：已知主机马力Ps、转速n和有效马力曲线，确定所能达到的最高航速V，螺旋桨的直径D、螺距比P/D及效率η0。
新船采用现成的标准型号主机或旧船调换螺旋桨等均属此类问题。
在造船实践中，一般采用标准机型，所以在实际设计中，极大多数是这类设计问题。
目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计法。
图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计。
用图谱方法设计螺旋桨不仅计算方便，易于为人们所掌握，而且如选用图谱适宜，其结果也较为满意，是目前应用较广的一种设计方法。
应用图谱设计螺旋桨虽然受到系列组型式的限制，但此类资料日益丰富，已能包括一般常用螺旋桨的类型。
环流理论设计方法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计。
用此种方法可以分别选择各半径处最适宜的螺距和切面形状，并能照顾到船后伴流不均匀的影响，因而对于螺旋桨的空泡和振动问题可进行比较正确的考虑。
但由于此种方法计算繁复，加工工艺也较复杂，故目前在我国应用较少。
随着电子计算机技术在造船事业中的应用，加上设计方法之优越，今后必然会得到广泛的应用。
关于环流理论设计方法将在第12章中予以介绍。
12§ 9-2 B-δ型图谱的设计方法与应用目前各国已发表的螺旋桨设计图谱较多，有的只是表达形式不同而试验资料相同，有的则是螺旋桨形式不同。
因此，在进行螺旋桨设计时，必需针对船舶的特点和要求，根据实践经验，选用合适的螺旋桨图谱。
这里主要讨论商船螺旋桨的设计，兼顾高速军舰螺旋桨设计。
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。
鉴于有关B 型螺旋桨发表的资料较多，本节将以AU 型螺旋桨为对象，进行较详细的介绍，对于B 型螺旋桨仅就其最近归纳发表的新形式图谱作些介绍。
我们认为，只要对于螺旋桨的设计问题理解清楚以后就能融会贯通，即使对于不同的图谱形式或不同的螺旋桨类型都能灵活应用。
一、AU 型螺旋桨设计图谱及其应用AU 型螺旋桨是日本运输技术研究所发展的螺旋桨系列，近年来日本有关部门又对切面形状等作了改进，扩大了盘面比和螺距比范围，进行了3~6叶螺旋桨模型的系列试验，并作成了设计图谱。
1. B-δ型设计图谱的建立如果将AU 型5叶，盘面比= 0.50、螺距比分别为：P /D = 0.4，0.6，0.8，1.0，1.2的五个螺旋桨的敞水试验结果绘制在同一图上，则可以得到如图9-1所示的敞水性征曲线组。
当知道进速系数D n V J /A=以后，即可得到不同螺距比螺旋桨的性能。
在螺旋桨的设计问题中，一般不可能同时给定直径D 和转速N ，而敞水性征曲线图的横坐标进速系数J 却同时包括了D 和N 二个参数，这给设计螺旋桨带来不便，为此需将这类性征曲线转绘成专用图谱，B -δ型图谱就是目前应用最广的一种图谱形式。
如前所述，通常遇到最多的是终结设计问题，即已知主机马力和螺旋桨转速，所以解决这类问题的计算系数应该不包含未知量D 。
为此需导出这类计算系数。
按定义有：nP D ρn K Q π275D 52Q == 又 nJ V D /A=将上面两式消去直径D 得：nP nJ V ρn K π275)/(D 5A2Q=0.40.60.81.0.40.60.81.00.60.81.01.2KQK TK T , 10K QJηP /D= 0.4P /D= 1.2P /D= 1.20.80.70.60.50.40.30.200.10.90.80.70.60.50.40.30.20.11.41.21.00.80.60.40.20πA U 5-50K T = T / n DK Q = Q / n D0 = K T J /2 K Q J = V A /nD2524ρηρ图 9-13或5A2D 5Q75π2V n P JρK =两边开方得：5.2A2/1D5Q75π2V nP JρK =式中，P D 为螺旋桨收到马力(在设计图谱中常简单地用P 表示，为避免与螺距P 混淆，本书中仍用P D 表示。
)，其单位为公制马力(hp )；V A 为螺旋桨进速，单位为米/秒(m/s )，n 为螺旋桨转速，单位是转/秒。
若将上式中V A 以节(kn )来表示，转速以N (rpm )来代替n (转/秒)，ρ为海水密度，取104.51 kgf·s 2/m 4，则可得:5.25.0D 5.2A5.0D P 30.33JK V NP B ==(9-1)B P 就是B 型图谱所采用的计算系数，称为收到马力系数(或简称功率系数)。
同时，还引入直径系数δ，定义如下：JV ND δ86.30A==(9-2)B P 和δ是螺旋桨设计中最根本的计算系数，为强调起见，将(9-1)和(9-2)式中有关参数的意义和单位重列于下：N —— 螺旋桨转速(rpm )，P D —— 螺旋桨敞水收到马力(hp )， V A —— 螺旋桨进速(kn )， D —— 螺旋桨直径(m )，用K T 、K Q -J 图谱(如图9-1)就可以作出δP-B 图谱。
这类图谱的绘制方法如下：① 在同一叶数和盘面比的螺旋桨敞水性征曲线组上(如图9-1)，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K Q 及η0值。
② 据(9-1)和(9-2)式分别算出相应的PB 和δ。
③ 在纵坐标为螺距比P /D ，横坐标为PB 的图上，如图9-2所示，通过上述计算的P /Dη=0.57δ= 6δ= 5δ= 4η=0.65δ= 36543211.20.91.01.10.70.80.6P / DB P图 9-24值作一平行横坐标的水平线，并在该线对应于每一PB 值的点上标明相应的η0和δ值，此线即能代表螺距比为P /D 的螺旋桨水动力特性。
④ 对不同P /D 的螺旋桨性征曲线都作上述处理，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η0和δ的等值线。
⑤ 将各PB =常数时(在图谱上表现为垂直线)效率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线，如图9-2中的点划线。
2．AU 型螺旋桨型式通常所指的AU 型螺旋桨包括下列几种类型： ① AU 型螺旋桨的原型这是初始阶段发展的螺旋桨模型，为部分5叶和6叶螺旋桨所采用。
② 改进AU 型。
以MAU 表示之。
这种型式是对原型AU 桨在叶梢部分切面的前缘形状进行了局部修正。
AU 型的4叶螺旋桨系列就是采用这种形式。
实践证明，AU 原型桨的面空泡裕度过大，因此少量减小叶切面前缘的高度(见图9-3(a ))，适当降低面空泡的裕度，以增大叶背的抗空泡性能。
这种改动反映在切面的拱线(或称中线)上表现为增大了拱度而减小了攻角，经计算比较，MAU 型和AU 原型的水动力性能是接近的，如图9-3(b )所示。
因此，AU 原型5叶及6叶螺旋桨的设计图谱，完全能用于设计MAU 型5叶及6叶螺旋 桨。
③ AU 型桨叶切面的后缘具有一定翘度(这对于改善桨叶根部叶间干扰有一定效果)，在六叶上采用这种型式，称AU w 型。
对于MAU 型的叶切面后缘具有一定翘度(即MAU w )的设计，应用本图谱也具有相当精度。
AU 型螺旋桨是等螺距螺旋桨，桨模的几何特征是：① 4叶螺旋桨系列：属于本组的模型螺旋桨列于表9-1中。
桨叶轮廓的尺寸见表9-4，轮廓形状如图9-4(a )及(b )所示。
② 5叶螺旋桨系列：其要素列于表9-2中。
桨叶轮廓的尺寸见表9-4，轮廓形状如图9-5(a )及(b )所示。
③ 6叶螺旋桨系列：其要素列于表9-3中。
桨叶轮廓的尺寸见表9-4，轮廓形状如图9-6(a )及(b )所示。
（b ）（a ）的攻角的攻角弦长的百分比从导边算起的距离，以弦长百分比表示24从导边算起的距离，以弦长百分比表示1005015弦长的百分比图 9-3表9-1 四叶模型螺旋桨要素表(a)(b)图9-45表9-2 五叶模型螺旋桨要素表(a)(b)图9-56表9-3 六叶模型螺旋桨要素表(a)(b)图9-678表9-4 AU 型螺旋桨桨叶轮廓的尺寸表表9-4给出了AU 型(MAU ，AU w )模型螺旋桨的伸张轮廓尺寸。
表9-5，表9-6，表9-7，表9-8分别给出AU 型、MAU 型、AU w 型及MAU w 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。
3. 图谱的应用在进行设计时，应先确定伴流分数ω、推力减额分数t 、相对旋转效率ηR 及传送效率 ηs 。
然后可应用δP-B 图谱来解决螺旋桨设计中不同类型的问题，现分述如下。
(1) 螺旋桨的初步设计问题：① 已知船速V ，有效马力曲线，根据选定的螺旋桨直径D ，确定螺旋桨的最佳转速N ，螺旋桨效率η0，螺距比P /D 和主机马力P s 。
首先需选定螺旋桨的型式，叶数和盘面比。
例如选用MAU 型，4叶，盘面比为0.55的螺旋桨，则可决定所用的图谱为MAU4-55的δP-B 图谱。
在此类问题中，欲求的是转速N 和主机马力P s (或螺旋桨收到马力P D )，由(9-1)和(9-2)式可见，无法确定其中任一个参数，因此需要假设一组转速N 来进行计算，具体步骤可用表9-9的形式进行。
将表9-9的计算结果作图9-7，图中以转速N 为横坐标，并以P s 、P TE 、P /D 、η0分别为纵坐标。
然后根据已知船速V 时的有效马力P E 值作水平线与P T E 曲线相交，此交点即为所求的螺旋桨，由此还可读出螺旋桨的转速N 、要求的主机马力P s 及螺旋桨的螺距比P /D 、效率η0等。
表9-5 AU型叶切面尺寸表1) X坐标值以叶宽的%表示；2）Y坐标值以Y最大的%表示9表9-6 改进AU型（MAU型）叶切切面尺寸表1) X坐标值以叶宽的%表示；2）Y坐标值以Y最大的%表示10表9-7 AUw型叶切面尺寸表1) X坐标值以叶宽的%表示；2）Y坐标值以Y最大的%表示11MAU W)型叶切面尺寸表表9-8 改进AUW(1) X坐标值以叶宽的%表示；2）Y坐标值以Y最大的%表示1213表 9-9在以后的讨论中将会看到，δP-B 图谱中的最佳效率曲线按理应为最佳直径曲线而不是最佳转速曲线，因此表9-9为近似处理方法，其所得之转速严格讲并非是最佳值。