船舶快速性螺旋桨设计

课程设计成果说明书

题目：散货船螺旋桨设计

学生姓名：杨再晖

学号：101306119

学院：东海科学技术学院

班级：C10船舶1班

指导教师：应业炬

浙江海洋学院教务处

2013年 6月 21日

浙江海洋学院课程设计成绩评定表

2012 —2013 学年第 2 学期

学院东海科学技术学院班级 C10船舶1班专业船舶与海洋工程

摘要

螺旋桨是船舶的重要组成部分之一，没有它，船舶就无法快速的前行，是造船行业必备的推进部位。螺旋桨设计是船舶设计过程中有关船舶快速性性能设计的重要组成部分，它的设计精度将直接影响船的推进效率。

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，设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机功率小；或者当主机已选定，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，本次课程设计属于第二种。

影响螺旋桨性能的因素有很多，主要有螺旋桨的直径，螺距比，盘面比，桨叶轮廓形状等因素。本次课程设计是用船体的主要参数、主机与螺旋桨螺旋桨参数、设计工况算出以上数据，设计一个螺旋桨，并用CAD软件画出螺旋桨的外形。

关键词：螺旋桨设计；图谱；AUTOCAD

目录

1、已知船体的主要参数 (1)

2、主机与螺旋桨参数 (1)

3、设计工况 (1)

4、按船型及经验公式确定推进因子 (2)

5、可以达到最大航速的计算 (2)

6、桨叶空泡校核，确定螺旋桨主要参数 (4)

7、桨叶强度校核 (6)

8、螺距修正 (8)

9、重量及惯性矩计算 (8)

10、绘制螺旋桨水动力性能曲线 (9)

11、系柱特性与航行特性计算并绘制航行特性曲线图 (10)

12、航行特性计算时取3挡转速按下表进行： (11)

13、螺旋桨计算总结 (13)

14、感想 (14)

15、参考资料 (14)

1、已知船体的主要参数

船型：单浆、舵、钢质全焊接结构尾机型散货船。

总长L OA 60.50m

设计水线长L WL 56.60m

垂线间长L PP 55.00m

型宽B 9.70m

型深D 4.90m

设计吃水d 4.0m

设计排水量△ 1450t

方形系数C B 0.635

棱型系数C P 0.697

螺旋桨数 1

2、主机与螺旋桨参数

型号⨯台数道依茨BV6M628⨯1 台

最大持续功率 1352 hp

额定转速 750 rpm

螺旋桨转速 360 rpm

螺旋桨型式： MAU系列

螺旋桨叶数：四叶

螺旋桨材料： ZQAL 12-8-3-2 （K=1.2）

材料重度： 7.4 g/m3

螺旋桨构造型式：整体式

桨轴距基线高度 1.48 m

旋向右旋

（此处对于为何选取四页浆做出说明：螺旋桨页数的选择与振动关系较大。运转不均匀流场中螺旋桨的激振力一般有两种：①轴承力。作用在螺旋桨上的变化里用过轴承系统传递到船体的激振力。②表面力。螺旋桨运转时有道的脉动压力场经过水传递至船体表面的激振力。一般说来，随着页数的增加，螺旋桨诱导力有下降趋势。而轴承力则需要根据螺旋桨盘面处伴流分布的谐调分析来考虑。近期对螺旋桨激振力的研究表明，螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振的主要原因，因此在图谱设计中，一般单桨船多用4页）

3、设计工况

1、设计功率：0.90Pmax

2、船体有效马力曲线如下：

4、按船型及经验公式确定推进因子

根据型船资料选取伴流分数

ω

=0.5C b -0.05=0.2675

(泰洛公式，因为任务所给船舶是海上运输船舶并且是单桨杂货船，并结合所给数据所以可采用泰洛公式)

根据所给数据决定采用汉克歇尔公式 12.05.0-=Cp t =0.2285 （此处选取该公式是因为经验公式误差大，此公式误差小）

取相对旋转效率 0.1R =η 船身效率 ω

t

η--=

11H =1.0532 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%，轴系效率s η=0.97，螺旋桨收到功率：

D P =1352×0.9×s η×R η=1352×0.9×0.97×1.0=1180.296hp

据上表中的计算结果可绘制P TE、δ、P/D及η0对V的曲线，从P TE–f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之

6、桨叶空泡校核，确定螺旋桨主要参数

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。 桨轴沉深计算

p t Z d h -==2.52 m

v s a v 0p h γp p p -+=-=12739 kgf/m 2

计算温度 t = 15℃，p v = 174 kgf/m 2

，P D =1180.296hp ，ρ = 104.63 kgf ·s 2

/m 4

计算步骤如下表

根据上表可作下图：

D

A E /A O

P/D

A E /A O =0.564

V

D

A E /A O

P/D

V

由上图可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。

564.0/0E =A A ，P/D=0.751，D=1.975 m ，598.00=η，Vmax=15.48 kn 。