螺旋桨设计与绘制汇总
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。
螺旋桨制图
柯枭冰
2014-06-17
Ⅰ 画3个图的桨叶参考线OU（注意侧视图中的纵斜角）
Ⅱ 画10个半径处的等分线
量取距离的时候一定注意制图比例（对整张图有效）！
100
1 伸张轮廓图
◆
伸张轮廓
假想线—虚线表示
126.29
上表见《螺旋桨计算书》第14页
204.22 281.79
Hale Waihona Puke 1 伸张轮廓图d1dh
d2
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
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
5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
r1=0.033D，r2=0.044D
5 标注尺寸、型值表、主尺度、标题栏
5 标注尺寸、型值表、主尺度、标题栏
欢迎提问！
螺旋桨制图
柯枭冰
2014-06-18
a
N’
P 2
2 正视图
◆从船后向船首看
N
a
b
b
a
N’
P 2
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
H'
A' H1 A1
N’
3 侧视图
◆从右舷往左舷看
◆桨叶切面
X-叶片横坐标，Yo-叶背纵坐标，Yu-叶面纵坐标
船用螺旋桨制作方法
船用螺旋桨制作方法船用螺旋桨是船舶的重要设备之一，它通过转动产生推力，驱动船舶前进。
下面将介绍船用螺旋桨的制作方法。
一、设计螺旋桨的几何形状设计船用螺旋桨的几何形状是制作螺旋桨的第一步。
船舶设计师需要根据船舶的需求和性能要求，确定螺旋桨的直径、螺距、叶片数等参数。
同时，考虑到船体与螺旋桨的匹配，还需要确定螺旋桨的进气角、弯曲角等参数。
二、制作螺旋桨模型制作螺旋桨的模型是制造螺旋桨的关键步骤之一。
通常，制作螺旋桨模型的方法有数控机床铣削、电解加工和3D打印等。
其中，数控机床铣削是最常用的方法之一。
制作模型时，需要根据设计要求将模型材料切割成相应的形状，然后利用数控机床进行精确铣削。
三、制造螺旋桨母模制造螺旋桨母模是制造螺旋桨的关键步骤之一。
制造螺旋桨母模的材料通常选用耐磨性好、强度高的材料，如铸铁、铸钢等。
制造螺旋桨母模时，需要根据螺旋桨的几何形状，在模具中进行铸造或锻造。
制造螺旋桨母模时，需要注意模具的精度和表面质量，以确保螺旋桨的制造质量。
四、制造螺旋桨叶片制造螺旋桨叶片是制造螺旋桨的关键步骤之一。
制造螺旋桨叶片时，通常采用模铸法或数控机床铣削法。
在模铸法中，需要将螺旋桨的几何形状制作成模具，然后将熔化的金属注入模具中，待金属凝固后取出螺旋桨叶片。
在数控机床铣削法中，需要根据螺旋桨的几何形状，在金属材料上进行精确铣削。
五、组装螺旋桨组装螺旋桨是制造螺旋桨的最后一步。
在组装螺旋桨时，需要将螺旋桨叶片与螺旋桨母模进行组装，并进行合理的校正和调整。
同时，还需要在螺旋桨的轴上安装螺旋桨叶片，并进行固定，以确保螺旋桨的稳定性和可靠性。
六、测试与调试制造完成的螺旋桨需要进行测试与调试，以确保其性能和质量符合设计要求。
测试与调试包括静态平衡试验、动态平衡试验、推力试验等。
通过这些试验，可以检验螺旋桨的平衡性、推力性能等指标是否达到设计要求。
船用螺旋桨的制作方法包括设计螺旋桨的几何形状、制作螺旋桨模型、制造螺旋桨母模、制造螺旋桨叶片、组装螺旋桨以及测试与调试。
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
浅谈船舶螺旋桨的设计资料
浅谈船舶螺旋桨的设计目录目录 (1)摘要 (2)关键词 (2)引言 (2)1 结构与计算要素 (3)1.1 结构组成 (3)1.2 计算要素 (3)2 项目设计过程及结果与分析 (5)2.1 船体估算数据 (6)2.2 螺旋桨要素选取及结果与分析 (6)2.3 推力曲线及自由航行计算及结果与分析 (7)2.4 计算总结 (9)2.5 螺旋桨模型的敞水实验 (9)3 螺旋桨设计的发展 (11)3.1 节能减排促使螺旋桨加快创新 (11)结束语 (13)参考文献 (14)致谢 (14)附录 (14)摘要螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。
螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分，它是保证船舶快速性的一个重要方面。
一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计，并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。
影响螺旋桨推进性能的因素很多，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。
关键词螺旋桨直径螺距比盘面比桨叶轮廓形状引言船在水面或水中的航行时遭受阻力，为了使船舶能保持一定的速度向前航行，必须供给船舶一定的推力，以克服其所承受的阻力。
作用在船上的推力是依靠专门的装置或机构通过吸收主机发出的能量并把它转换成推力而得，而这种专门吸收与转换能量的装置或转换能量的装置或机构统称为推进器。
推进器种类很多，例如风帆，民轮，直叶推进器，喷水推进器及螺旋桨等，螺旋桨构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高，是目前应用最广的推进器。
1结构与计算1.1结构组成螺旋桨俗称车叶，通常由桨叶和浆毂组成。
螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。
为了减小水的阻力，在浆毂后端加一整流罩，与浆毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。
螺旋桨在水中产生推力的部分叫桨叶，桨叶固定在浆毂上。
普通螺旋桨常为3叶或4叶，2叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近年来有些船舶（如大吨位大功率的油船），为避免震动而采用5叶或5叶以上的螺旋桨。
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
精品文档
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
精品文档
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
螺旋桨制图 课程设计之完 整版优秀课件
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
螺旋桨的制作流程-概述说明以及解释
螺旋桨的制作流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:螺旋桨作为航空航天领域中的重要部件，其制作流程十分复杂且关键。
螺旋桨的设计与制作直接关系到飞行器的性能与稳定性，因此制作过程需要精密而严谨。
本文将着重介绍螺旋桨的制作流程，包括材料准备、制作流程和调试方法等内容，以便读者了解螺旋桨制作的关键步骤，为航空航天领域的发展做出贡献。
1.2文章结构1.2 文章结构:本文将从螺旋桨的制作流程入手，主要包括材料准备、制作流程和螺旋桨调试三个部分。
首先，将介绍所需材料的选取和准备工作，包括材料的特性及用途。
然后，详细介绍螺旋桨的制作流程，从设计到加工再到组装，每个步骤都将被详细描述。
最后，将介绍螺旋桨的调试工作，确保其性能达到最佳状态。
通过本文的阐述，读者将对螺旋桨的制作流程有一个全面的了解，有助于他们在实际制作中更加顺利地进行操作。
1.3 目的：本文旨在介绍螺旋桨的制作流程，通过对材料准备、制作流程和螺旋桨调试的详细介绍，帮助读者了解螺旋桨的制作过程，掌握相关技术和方法。
同时，通过对螺旋桨制作过程的分析和总结，展望其在航空领域的应用前景，为相关领域的研究和发展提供一定的参考和帮助。
希望读者通过本文的阅读，能够对螺旋桨的制作流程有更深入的认识，激发对该领域的兴趣，并为相关领域的研究和应用提供一定的启示和指导。
2.正文2.1 材料准备在制作螺旋桨之前，需要准备以下材料和工具：1. 铝合金材料：选择高质量的铝合金材料作为螺旋桨的主要制作材料，这种材料具有轻盈、耐用的特点，能够确保螺旋桨的性能和稳定性。
2. 切割设备：包括激光切割机或数控切割机等，用于将铝合金材料按照设计尺寸进行精确切割。
3. 磨削设备：例如磨床、砂轮机等，用于对螺旋桨的表面进行精细加工，保证其平整度和光滑度。
4. 编程软件：用于设计和调整螺旋桨的造型和尺寸，确保其符合飞行器的需求。
5. 其他辅助设备：如量具、夹具、焊接设备等，用于辅助完成螺旋桨的制作过程。
螺旋桨设计与绘制
单位
数值
0.25R
0.6R
弦长b
m
1.3256
1.8217
1.3889
1.3889
D/P
1.3889
1.3889
634
207
250
151
1410
635
4
34
2352.636
844.1636
55923.4
14601.71
82
23
34
12
41
65
380
330
1376.111
1178.611
材料系数K(铝镍青铜）
0.724
0.704
0.686
0.606
0.593
0.576
0.564
0.548
5.09
5.41
5.72
6.02
6.34
8
9180
10573
11985
13397
15079
9
主机马力
9464
10900
12355
13812
15546
10
计算螺旋桨能克服的有效马力
7288
8214
9043
9899
10825
有上表可绘制确定最佳转速的图，如图4-2.
根据 和 的交点可获得：最佳转速为N=102r/min，所需主机马力为11500hp，P/D=0.732， =0.582。
图4-2确定转速的计算结果
1.1.5
根据初步设计的结果，选定主机型号为苏尔寿5RTA68柴油机一台，最大持续功率为13250hp，转速为102r/min，旋向为右旋。
目前常使用螺旋桨模型空泡实验或大量实船资料整理所得的图谱，或由统计数据归纳而成的近似公式进行空泡校核。
螺旋桨设计实训报告总结
随着我国航空事业的快速发展，螺旋桨作为飞机的动力装置，其性能直接影响着飞机的飞行性能。
为了提高我国航空工业的自主创新能力，培养高素质的航空工程人才，我国高等院校纷纷开设了螺旋桨设计实训课程。
本次实训旨在通过实际操作，使学生掌握螺旋桨设计的基本原理、方法和技巧，提高学生的工程实践能力。
二、实训目的1. 了解螺旋桨设计的基本原理和流程；2. 掌握螺旋桨设计所需的计算方法和软件应用；3. 培养学生的创新意识和团队协作能力；4. 提高学生的工程实践能力和解决实际问题的能力。
三、实训内容1. 螺旋桨基本概念及分类2. 螺旋桨气动特性分析3. 螺旋桨几何参数设计4. 螺旋桨强度和刚度校核5. 螺旋桨设计软件应用6. 螺旋桨设计实践四、实训过程1. 学习螺旋桨基本概念及分类，了解螺旋桨在飞机中的作用和重要性；2. 学习螺旋桨气动特性分析，掌握螺旋桨升力、阻力、推力等参数的计算方法；3. 学习螺旋桨几何参数设计，了解螺旋桨几何参数对气动特性的影响；4. 学习螺旋桨强度和刚度校核，掌握螺旋桨结构强度和刚度的计算方法；5. 学习螺旋桨设计软件应用，熟练掌握螺旋桨设计软件的操作方法；6. 完成螺旋桨设计实践，运用所学知识进行螺旋桨设计。
1. 掌握了螺旋桨设计的基本原理和流程；2. 熟练掌握了螺旋桨设计所需的计算方法和软件应用；3. 提高了创新意识和团队协作能力；4. 增强了工程实践能力和解决实际问题的能力。
六、实训体会1. 螺旋桨设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素，如气动特性、结构强度和刚度等；2. 螺旋桨设计软件在提高设计效率和质量方面具有重要意义；3. 团队协作是完成实训任务的关键，通过团队协作，可以充分发挥各自的优势，共同解决问题；4. 实训过程中，要注重理论与实践相结合，不断提高自己的工程实践能力。
七、总结本次螺旋桨设计实训，使我受益匪浅。
通过实际操作，我掌握了螺旋桨设计的基本原理和方法，提高了自己的工程实践能力。
飞机螺旋桨的性能分析与设计
飞机螺旋桨的性能分析与设计作为一款广泛应用于航空领域的飞行器传动装置，螺旋桨具备重要的支撑作用。
它是约翰·佩利在1903年首次成功飞行中所使用的动力装置，也是飞机中功率传递的关键部件之一。
由于螺旋桨可以将发动机的动力转化为推力，进而将飞机推向上空，因此其性能和设计对于航空安全和飞行性能至关重要。
螺旋桨的基本结构和工作原理飞机螺旋桨由前后两部分组成，前部为主桨叶片，后部为尾部。
叶片的形状以及角度决定了飞机推力的大小和方向。
它们通常由较坚硬的金属制成，经过一系列复杂的机械加工和热处理工艺，以保证强度和韧性。
螺旋桨通过经过调整的角度和叶片形状来调整飞机前进方向和推力大小，从而影响飞机的速度和升力。
螺旋桨的性能分析螺旋桨的性能评估可以从两个角度来考虑，一个是静态性能，另一个是动态性能。
静态性能通常包括整个螺旋桨工作范围中的进气流动、转速和叶片的扭曲效应分析，以及对螺旋桨在空气中推力的测量与预测。
举个例子，对于使用飞机的目的是承载货物的运输机，螺旋桨需要在飞行开始阶段大量加速以便使飞机起飞，同时也需要有足够的拉力，使飞机在数字高速飞行时保持高安全性的速度。
而在降落的过程中，螺旋桨会自动减速来减缓飞机速度，这时需要更多的曲率，以便更好地脱离空气。
在静态性能的考虑中，还应考虑螺旋桨与飞机的匹配程度，以及螺旋桨和发动机之间的协同作用呢。
另一个方面就是动态性能，通常需要考虑的问题有螺旋桨的振动模式，叶片的曲度，以及强度等参数。
这些参数将直接影响螺旋桨的推力和转速，因此它们必须被精细地设计和注意。
在动态性能中，通过计算机模拟和实验测量，可以确定螺旋桨的各项动态性能参数，并绘制出性能图以便评估和改进螺旋桨的性能，从而保证飞机的稳定性和安全性。
螺旋桨的设计螺旋桨的设计是一个基于多个因素评估的过程。
在进行设计之前，可以通过模拟和实验来确定范围，以保证设计的成本和效益。
在螺旋桨的设计中，需要考虑的问题包括螺旋桨的重量、材料的使用、机械加工精度、叶片的强度和扭曲效应等。
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=
第8章螺旋桨图谱设计
序号
名称
单位
数据
1
螺旋桨直径 D(给定)
2
ηH
3
VA
4
(已知)PE
5
假定一组转速N
6
直径系数δ
N1 N2 N3 N4
7
查图谱，由δ等值线与最佳效率曲线
的交点得
B P P/D ; η0
8
PD
9
主机马力Ps
10
计算螺旋桨能克服的有效马力PTE
第22页，共66页。
P S，P T E ( h p ) P S，P T E ( h p )
选定桨的直径D
船速 V 有效马力 PE
选定桨的转速n
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、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。
主机马力PS，转速n 有效马力曲线PE
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
75J5
V 2.5 A
第10页，共66页。
注意：
N —— 螺旋桨转速(rpm,即r／min)，
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).
ρ --- 为海水密度，取104.51 kgf·s2／m4
BP --- 功率系数 直径系数δ
ND P0.5 V2.5
0.7
J=VA/nD
0.6
KQ
0.5
K T P/D=1.2
0.4 1.0
1.0 1.2 0.8
P/D =1.2
0.7
0.3 0.8 0.8 0.6
螺旋桨设计（内河货船）
螺旋桨设计（内河货船）6螺旋桨设计及航速预报螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。
在船舶型线初步设计完成后，通过有效马力的估算，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，又使消耗的主机马力小；或是当主机已经选定时，要求设计一个在给定主机条件下使船舶达到最大航速的螺旋桨。
本设计采用螺旋桨图谱设计，就是根据螺旋桨模型敞水试验绘制而成的专用图谱来进行设计。
在获得设计船的有效马力曲线以后，主要分以下几步进行：1.初步设计：确定螺旋桨的最佳转速，进而确定之前选择的主机是否满足要求，通过最佳转速，求得减速比，选取合适的减速齿轮箱。
2.终结设计：确定螺旋桨的转速后，通过一系列的图谱设计计算，确定螺旋桨的直径，盘面比等尺度要素，并进行空泡校核。
3.若计算结果直径超过限制直径，则做限制直径螺旋桨。
6.1设计螺旋桨时应考虑的若干问题6.1.1螺旋桨的数目选择螺旋桨的数目应该综合考虑推进性能、振动、操纵性能及主机能力等各方面的因素。
一般来说，在总布置合理的情况下，增大螺旋桨直径可以提高敞水效率。
对于本货船，由于吃水有限制，船型选择为双尾船，采用双螺旋桨。
6.1.2 螺旋桨的桨叶数的选取叶数的选择应根据船型，吃水，推进性能，振动和空泡等多方面加以考虑。
一般认为，若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率略高，叶数多者因叶栅干扰作用增大，故效率下降。
但叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避免空泡有利。
同时，螺旋桨叶数与主机缸数不能为整倍关系，否则容易发生共振现象。
本船选用6缸主机，故采用4叶桨，避免共振。
6.1.3 设计图谱可供采用的图谱很多，对中低速船舶，通常采用MAU 系列或B 系列，其中MAU空泡性能较好。
本船采用MAU系列图谱。
6.2已知条件（1）船型参数表6.1 船型参数(m) 23.63 总长Loa (m) 24.19 水线长Lwl型宽B (m) 5 吃水T (m) 10.761 排水量Δ (t)88.369 方形系数Cb（2）有效马力曲线根据型线特征，本船采用爱尔法估算船舶有效功率比较合适，结果见下表：表6.2 有效马力曲线表Vs(kn) 6 7 8 9 10Pe(kw) 8.1778 16.4159 36.1017 91.7437 246.24（3）部分取值推进因子：根据船型按经验公式决定伴流分数：ω=0.55Cb-0.20=0.2186。
螺旋桨设计与绘制汇总
螺旋桨设计与绘制汇总螺旋桨是一种船舶和飞机上常用的推进装置，其设计与绘制涉及到多个方面，包括几何形状、流体力学、材料力学等等。
以下是关于螺旋桨设计与绘制的汇总，详细介绍了各个方面的内容。
一、螺旋桨的几何形状设计1.螺旋桨的基本几何形状包括螺距、叶片数、叶片截面形状等。
确定螺距时需要考虑推进效率和船舶/飞机的性能需求，叶片数的选择影响到螺旋桨的稳定性和噪音产生。
叶片截面形状通常为翼型，需要进行流线型设计，以减少阻力和音响。
2.利用计算机辅助设计软件进行螺旋桨的三维模型设计，可采用实体造型或曲面造型方法。
实体造型较为简单，但不易调整；曲面造型则可以更加灵活地对螺旋桨进行优化。
二、螺旋桨的流体力学设计1.螺旋桨受到的流体力学作用主要包括阻力、升力和扭矩。
螺旋桨的叶片形状和叶片曲度将直接影响这些力的大小和分布。
三、螺旋桨的静力学和强度设计1.螺旋桨在运行时会受到来自流体力学、离心力和惯性力等载荷的作用，因此需要进行强度和振动分析。
静力学分析用于确定螺旋桨的刚度和变形情况，而动力学分析则用于确定螺旋桨的共振频率和临界速度。
2.使用有限元分析软件对螺旋桨进行强度和振动分析，以确保螺旋桨在运行时不会发生破裂或共振失效。
四、螺旋桨的材料选择和制造工艺1.螺旋桨常用的材料包括高强度钢、铝合金、复合材料等。
材料的选择主要考虑到强度、耐腐蚀性和重量等因素。
复合材料由于具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，逐渐在螺旋桨制造中得到应用。
2.螺旋桨的制造工艺包括铸造、锻造、机械加工和涂装等。
涂装工艺对螺旋桨的表面光滑度和耐腐蚀性都有重要影响。
总结：螺旋桨的设计与绘制涉及到几何形状、流体力学、静力学和强度分析、材料选择和制造工艺等多个方面。
设计过程中需要使用计算机辅助设计软件和CFD软件进行模拟和优化，并结合有限元分析软件进行强度和振动分析。
材料的选择需要考虑到强度、耐腐蚀性和重量等因素。
制造工艺包括铸造、锻造、机械加工和涂装等。
螺旋桨制图讲述
100
1 伸张轮廓图
◆
伸张轮廓
假想线—虚线表示
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
X-叶片横坐标，Yo-叶背纵坐标，Yu-叶面纵坐标
X从导边到随边量取
1 伸张轮廓图
◆桨叶切面
注意事项
1 伸张轮廓图
◆最大厚度线
2 正视图
投影原理
r1=0.033D，r2=0.044D
5 标注尺寸、型值表、主尺度、标题栏
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螺旋桨制图
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5 包毂线—桨叶叶面与桨毂的相交线
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◆从船尾向船首看
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正投影
正投影
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◆从船后向船首看
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[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。
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第1章螺旋桨设计与绘制1.1螺旋桨设计螺旋桨设计是船舶快速性设计的重要组成分。
在船舶型线初步设计完成后，通过有效马力的估算获船模阻力试验，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，又能使消耗的主机马力最小；或者当主机已经选定，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。
螺旋桨的设计问题可分为两类，即初步设计和终结设计。
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要求设计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速计效率决定主机的转速及马力。
终结设计：主机马力和转速决定后，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。
在本文中，根据设计航速17.5kn，设计螺旋桨直径6.6m，进行初步设计，获得所需主机的马力和主机转速，然后选定主机；根据选定的主机，计算最佳的螺旋桨要素及所能达到的最大航速等。
1.1.1螺旋桨参数的选定（1）螺旋桨的数目选择螺旋桨的数目必须综合考虑推进性能、震动、操纵性能及主机能力等各方面因素。
若主机马力相同，则当螺旋桨船的推进效率高于双螺旋浆船，因为单螺旋桨位于船尾中央，且单桨的直径较双桨为大，故效率较高。
本文设计船的设计航速约为17.5kn的中速船舶，为获得较高的效率，选用单桨螺旋桨。
（2）螺旋桨叶数的选择根据过去大量造成资料的统计获得的桨叶数统计资料，取设计船螺旋桨的叶数为4叶。
考虑到螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振的主要原因，在图谱设计中，单桨商船的桨叶数也选为4叶。
（3）桨叶形状和叶切面形状螺旋桨最常用的叶切面形状有弓形和机翼型两种。
弓形切面的压力分布较均匀，不易产生空泡，但在低载时效率较机翼型约低3%~4%。
若适当选择机翼型切面的中线形状使其压力分均匀，则无论对空泡或效率均有得益，故商用螺旋桨采用机翼型切面。
根据以上分析，选择MAU4叶桨系列进行螺旋桨设计。
1.1.2 螺旋桨推进因子螺旋桨的伴流分数取螺旋桨以等推力法进行敞水实验获得的实效伴流：0.404ω=推力减额按照汉克歇尔关于单桨螺旋桨标准商船公式进行计算：0.500.120.22P t C =-=主机的轴系传递效率： 0.97s η= 相对旋转效率： 1.00R η= 船身效率： 1 1.311H tηω-==-1.1.3 有效马力曲线有效马力曲线表征的是船体阻力特征。
通过近似估算获船模阻力计算实验来确定船体的有效马力曲线。
对应于不同装载情况下有不同的有效马力曲线，常用的为满载和压载。
考虑到由于风浪或污底等情况，尚需增加一定百分数的有效马力预度。
本文取满载和110%满载情况进行设计。
表4- 1有效马力曲线航速 V/kn15 15.5 16 16.5 17 有效功率()E P hp满载 5044 5600 6211 6895 7675 110%满载 5548 6160 6832 7584 8442 航速 V/kn17.5 18 18.5 19 19.5 有效功率()E P hp满载 8566 9522 10540 11663 13195 110%满载 9423 10474 11594 12829 14514 航速 V/kn20 20.5 21 21.5 22 有效功率()E P hp满载 15410 18523 22669 27899 34192 110%满载1695120375249353068937611根据上表可绘制设计船在满载情况下的有效马力曲线图4- 1有效马力曲线1.1.4 初步设计根据有效马力曲线，设计航速17.5kn ，设计螺旋桨直径6.60m ，以MAU4-55系列桨为基础，计算所需的主机马力和最佳转速。
具体的计算表格见表4-2表4- 2初步设计确定最佳转速的计算序号 名称 单位 数据 1 螺旋桨直径m 6.6 2 11H tηω-=- 1.31 3 (1)A V V ω=-kn 10.43 4 E Php 8566 5 假定一组转速N r/min 95 100 105 110 115 6直径系数/A ND V δ=60.1263.2866.4469.6172.777查MAU4-55图谱，由δ等值线和最佳效率曲线的交点得到 P/D0.762 0.742 0.724 0.704 0.686 0η0.606 0.593 0.576 0.564 0.548 pB5.095.415.726.026.348252P A D B V P N= 9180 10573 11985 13397 150799主机马力/s D s R P P ηη= 9464 10900 12355 13812 1554610计算螺旋桨能克服的有效马力0TE D H P P ηη=7288 8214 9043 9899 10825有上表可绘制确定最佳转速的图，如图4-2.根据E P 和TE P 的交点可获得：最佳转速为N=102r/min ，所需主机马力为11500hp ，P/D=0.732，0η=0.582。
图4- 2确定转速的计算结果1.1.5 终结设计根据初步设计的结果，选定主机型号为苏尔寿5RTA68柴油机一台，最大持续功率为13250hp ，转速为102r/min ，旋向为右旋。
采用MAU4叶桨图谱进行计算 取功率储备10%，轴系效率 0.97s η=螺旋桨敞水收到马力：s =132500.911567.25()D R P hp ηη⨯⨯= 根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的-p B δ图谱列表 计算表4- 3 按-p B δ图谱设计的计算表项目 单位 数值假定航速kn 16 17 18 19 (1)A V V ω=-kn9.53610.13210.72811.324续表4- 4 按-p B δ图谱设计的计算表0.5 2.5/p D A B NP V =39.066 33.572 29.102 25.422 pB6.250 5.794 5.395 5.042 MAU4-40δ73.4 68.6 64.5 61.1 P/D0.651 0.674 0.696 0.718 0η0.567 0.588 0.607 0.625 0TE D H P P ηη=hp 8592 8910 9198 9471 MAU4-55δ72.1 67 63.1 59.6 P/D0.697 0.72 0.743 0.768 0η0.552 0.573 0.593 0.61 0TE D H P P ηη=hp 8365 8683 8986 9243 MAU4-70δ70.8 66.5 62.6 58.9 P/D0.707 0.73 0.759 0.783 0η0.532 0.551 0.567 0.582 0TE D H P P ηη=hp8061834985928819根据上表的计算结果可绘制P TE 、δ、P/D 及0η对V 的曲线，如图4-3.从P -()TE f V 曲线与满载有效马力曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的的设计航速及螺旋桨最佳要素P/D ，D 及0η，如表4-4.表4- 5按图4-3设计计算的最佳要素MAU Vmax/kn P/D δD/m 0η4-40 17.81 0.691 65.2 6.79 0.6044-55 17.66 0.736 64.2 6.62 0.5874-70 17.43 0.741 64.8 6.60 0.559图4- 3MAU4叶桨图谱设计计算结果1.1.6空泡校核螺旋桨在水中工作时，桨叶的叶背压力降低形成吸力面，若某处的压力降至临界值以下时，导致爆发式的汽化，水汽通过界面，进入气核并使之膨胀，形成气泡，成为空泡。
一旦桨叶上出现空泡，或导致桨叶表面材料的剥蚀，或时螺旋桨性能恶化。
因此，在设计螺旋桨时，应考虑其是否发生空泡或空泡发展的程度，故需进行空泡现象的预测，以便确定所设计的螺旋桨是否符合要求。
目前常使用螺旋桨模型空泡实验或大量实船资料整理所得的图谱，或由统计数据归纳而成的近似公式进行空泡校核。
本文按波利尔空泡界限中商船上界限，计算不发生空泡的最小展面比：0.350.400.450.500.550.600.130.140.150.160.170.180.190.20τc =(T /A P )/(0.5ρV20.7R)σ0.7R =p 0/(0.5ρV20.7R)图4- 4波利尔空泡接线图浆轴中心距基线 m Z P 68.3=浆轴沉深 m Z T h P s 14.768.382.10=-=-= 海水密度 42/6.104m kgs =ρ 标准大气压力 2/10330m kgf P a = 螺旋桨敞水收到马力 hp P D 25.11567=表4- 6空泡校核计算结果序号项目单位数据MAU4-40 MAU4-55 MAU4-701 E 0/A A0.4 0.55 0.7 2 Vkn17.81 17.66 17.43 3 0a sp p h γ=+ 2.kgf m - 17648.5 17648.5 17648.5 40.515(1)A V Vω=-1.m s -5.475.425.35续表4- 7空泡校核计算结果5 2A V12(.)m s -29.88 29.38 28.62 6 Dm6.796.62 6.60 7 0.760ND π1.m s - 25.38 24.75 24.67 8 20.760N D π⎛⎫⎪⎝⎭12(.)m s - 644.37 612.51 608.81 9 2220.70.760R A N V V D π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭12(.)m s - 674.25 641.89 637.43 10 20.70.5R V ρ2.kgf m -35273.42 33580.34 33347.24 11 20.7R 00.7/(0.5)R p V σρ=0.500 0.526 0.529 12查商船螺旋桨空泡0.1770.18320.18413 145.6T=(1)EP t V-推力kgf96042.63 94050.14 90727.9514 2p 0.7/0.5c R A T V τρ=需要投射面积2m 15.38 15.29 14.79 15 E p =/(1.0670.229/)A A P D -需要投射面积2m 16.93 17.02 16.48 16 204A D π=2m36.21 34.32 34.21 17E 0/A A 需要盘面比0.4670.4960.482根据表4-5计算结果作图4-5，可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的的最佳螺旋桨要素。
0/0.487E A A = /0.72P D = m D 68.6=kn V 73.17max = 00.592η=图4- 5空泡校核计算结果1.1.7 强度校核为了保证船舶的安全航行，必须保证螺旋桨具有足够的强度，使其在正常航行状态下不致破损或断裂。