船舶主机选型计算

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2.3.2 机桨匹配计算

主机选型和螺旋桨的设计密切相关。在设计中要综合考虑船、机、桨的匹配问题,从而选定螺旋桨参数和主机型号。

在主机选型与螺旋桨参数确定的机、桨匹配计算中分为初步匹配设计和终结匹配设计两个阶段。

初步匹配设计:已知船体主尺度、船体有效功率、船舶设计航速、螺旋桨的直径或转速,确定螺旋桨的效率、螺距比、最佳转速或最佳直径及所需主机功率,从而选定主机和传动设备。

终结匹配设计:根据选定的主机的功率、转速、船体有效功率,确定船舶所能达到的最高航速、螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率。

图谱可参考王国强,盛振邦《船舶原理》P264-P272) 2.3.2.1 初步匹配设计

1.船体主尺度

设计水线长 L WL 垂线间长 L PP 型宽 B 型深 d 设计吃水 T 方形系数 B C 排水量 ∆ 排水体积 ∇ 船舶设计航速 V 2.推进因子的确定

伴流分数 w (1)泰勒公式 (适用于海船)

对单螺旋桨船:05.05.0-=B C w ;对双螺旋桨船:20.055.0-=B C w

(2)巴帕米尔公式(适用于内河船)

w D C x

w x

B ∆-∇

+=3

16.011.0

式中:

对单螺旋桨船:1=x ;对双螺旋桨船:2=x 。 当

2

.0>n F 时,

)

2.0(1.0-=∆n F w ;当

2

.0≤n F 时,0=∆w 。

推力减额分数 t 对单螺旋桨船:kw t =; 式中:

对流线型舵或反应舵:70.0~50.0=k ; 对方形舵柱的双板舵:90.0~70.0=k ; 对单板舵: 05.1~90.0=k 。 对双螺旋桨船:b aw t +=。 式中:

对采用轴支架:14.0,25.0==b a ;对采用轴包架:06.0,70.0==b a 。 相对旋转效率 r η

对单螺旋桨船:05.1~98.0=r η;对双螺旋桨船:0.1~97.0=r η; 对具有隧道尾船:90.0=r η。 轴系传递效率

s

η

对无减速齿轮箱的船:98.0~96.0=s η;对有减速齿轮箱的船:94.0~92.0=s η

3.初步匹配设计计算

初选螺旋桨直径的匹配计算计算步骤表格化见表2-3-3,根据结果作图2-2-4。 表2-3-3 机、桨初步匹配计算(直径D 给定)(MAU 桨)

初选螺旋桨转速的匹配计算计算步骤表格化见表2-3-4,根据结果作图2-2-5。表2-3-4 机、桨初步匹配计算(转速n给定)

根据图2-2-4或图2-2-5,图中P te 曲线与P e 曲线的交点即为所求的螺旋桨的最佳转速或直径,作垂线求的主机功率P s 。根据所求的的P s 选取主机型号。

如螺旋桨为B型桨,螺旋桨直径D 给定,航速V给定

螺旋桨转速n 给定,航速V给定

1)2.3.2.1终结匹配设计(王国强,盛振邦《船舶原理》P117~P118)及陈祖庆. 《船舶原理》P178~P181)

1.船体主尺度

设计水线长L WL 垂线间长L PP

型宽 B 型深d

设计吃水T 方形系数B C

排水量∆排水体积∇

船舶设计航速V

2.主机主要参数

型号

主机功率s P主机转速N

旋向左旋/右旋减速比ι

3.推进因子的确定

伴流分数 w (1)泰勒公式 (适用于海船)

对单螺旋桨船:05.05.0-=B C w ;对双螺旋桨船:20.055.0-=B C w (2)巴帕米尔公式(适用于内河船)

w D C x

w x

B ∆-∇

⋅+

=3

16.011.0

式中:

对单螺旋桨船:1=x ;对双螺旋桨船:2=x 。 当

2

.0>n F 时,)2.0(1.0-=∆n F w ;当2

.0≤n F 时,

0=∆w 。 推力减额分数 t 对单螺旋桨船:kw t =; 式中:

对流线型舵或反应舵:70.0~50.0=k ; 对方形舵柱的双板舵:90.0~70.0=k ; 对单板舵: 05.1~90.0=k 。 对双螺旋桨船:b aw t +=。 式中:

对采用轴支架:14.0,25.0==b a ; 对采用轴包架:06.0,70.0==b a 。

船身效率

w t h --=

11η

相对旋转效率 r η

对单螺旋桨船:05.1~98.0=r η;对双螺旋桨船:0.1~97.0=r η; 对具有隧道尾船:90.0=r η。 轴系传递效率

s η

对无减速齿轮箱的船:98.0~96.0=s η;对有减速齿轮箱的船:94.0~92.0=s η

4.终结匹配设计计算

在选定主机后要进行终结匹配设计计算。具体匹配设计计算计算步骤表格化见表2-3-5,根据结果作图2-2-6。

表2-3-3 机、桨终结匹配计算(MAU 桨)

p/、D、0η及te P为纵坐标会出曲线.曲线te P和e P的交点图2-2-6中以船速V为横坐标,以e P、D

表示该螺旋桨发出的有效的推力功率等于船所遇到的有效功率,船将在该点对应的船速上等速航行。

由图中交点可得船达到的船速及螺旋桨要素。

上述步骤确定的螺旋桨最佳直径必须小于船尾允许放置的最大直径,如果算出的直

径大于最大直径,只能采用最大直径。

如为B型桨,参考陈祖庆船舶原理P181

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