船舶螺旋桨的设计与计算过程.

某沿海单桨散货船螺旋桨

设计计算说明书

刘磊磊

2008101320

2011年7月

某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书

1.已知船体的主要参数

船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米

由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：

2.主机参数

型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.98

3.相关推进因子

伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0

船身效率 0777.111=--=w

t

H η

4.可以达到最大航速的计算

采用MAU 四叶桨图谱进行计算。

取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 hp

根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp--δ图谱列表计算：

对V的曲线，如下图所示。据上表的计算结果可绘制PT E、δ、P/D及η

O

从PTE—f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点，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η

如下表所列。

O

MAU Vmax P/D δ D ηO

4-40 15.137 0.68919 64.1006 4.239876691 0.608622

4-55 15.037 0.74201 63.3998 4.165819112 0.59173872

4-70 14.851 0.749606 63.68688 4.132919936 0.563077426 5.空泡校核

按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。

桨轴沉深hf =T－Zp=7.2－3.00=4.2m

p 0－p v = pa + γhs－pv = 10300+1025×4.2-174

= 14461kgf/m2

计算温度t = 15°C ,Pv = 174kgf/ m2 , P D = 4762.8hp, ρ= 104.63kgfs2/m4

序号 项目

单位 数值 MAU4-40

MAU4-55

MAU4-70

1 Vmax

Kn 5.614046889 5.576958649 5.507974522 2 V A =0.5144Vmax(1-w) m/s

657.4605465 634.6935143 624.7082313 3 (0.7πND/60)2 (m/s)2 688.978069 665.795982 655.0460146 4 V 20.7R =V 2A +32

(m/s)2

0.401205334 0.415174744 0.421988181 5 σ=(p 0- p v ) / 2

1

ρV 0.7R 2

0.401205334

0.415174744 0.421988181 6 Τc(柏利尔空泡限界

图) 0.16 0.162 0.163333333 7 T=P D ·ηO ·75/V A

kgf

38725.33823 37901.48027 36517.3961 8 A P =T /

2

1

ρV 0.7R 2·τc m 2 6.714962773

6.716975401

6.524195084

9 A E =A P / (1.067-0.229P/D) m 2

10

A E /A O =A E /

4

1

πD 2

7.385771885

7.487601521

7.286833423

按上述结果作图,可求得不发生空泡的最小盘面比以及对应的最佳螺旋桨要素

A E / A O = 0.549200516 P/D= 0.741852486 D= 4.166m ηo=0.591857369 Vmax= 15.03775 kn

6.强度校核

按1983年<<规范>>校核t 0.25R 及t 0.6r ,应不小于按下式计算之值:

t=

X

K Y -,

ZbN

N A Y e

1=

, X=A 2GA d N 2D 3/1010Zb

计算功率Ne=5400×0.98=5292hp

A D = A E / A O = 0.549200516, P/D=0.741852486, ︒=8ε，G=7.6gf/cm 3 ,N=165rpm

b 0.66R =0.226D ·A E / A O/0.1Z=0.226*0.549200516*4.166m/0.4=1.292702683 m b 0.25R =0.7212b 0.66R = 0.93229717 m b 0.6R =0.9911b 0.66R = 1.281197629 m

实取桨叶厚度按t 1.0R =0.0035D=14.581 与t 0.25R =146.7063535 连直线决定:

t 0.2R = 155.5147104 mm t 0.3R = 137.8979966 mm t 0.4R = 120.2812828 mm t 0.5R = 102.664569 mm t 0.6R = 85.04785519 mm t 0.7R = 67.43114139 mm t 0.8R = 49.8144276 mm t 0.9R = 32.1977138 mm

7.螺距修正

根据尾轴直径大小，决定毂径比d h /D=0.18，此值与MAU 桨标准毂径比相同，故对此项螺距无需修正。

由于实际桨叶厚度大于MAU 桨标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。

设计桨 )(b t

0.7R =0.052351381

标准桨 )(b

t

0.7R = 0.055226975

1－s = NP V A =NP V 866

.30)-1(⨯ω=0.656262685

△)(b t 0.7R =〔)(b t 0.7R 设－)(b t 0.7R 标×51.055.0〕×0.75=-0.002216992

△)(D P t =－2)(D P 0(1－s) △)(b t

0.7R =0.002158685

修正后的螺距比： D P =)(D P 0＋△)(D

P

t =0.744011171 8.重量及惯性矩计算

根据MAU 桨切面的面积数据用积分方法计算得：

桨叶重量 3582.9355 kgf 桨毂重量 6589.59094 kgf 螺旋桨重量 10172.53 kgf 桨叶惯性矩 435.6 kg.m.s^2 桨毂惯性矩 360.85 kg.m.s^2 螺旋桨总惯性矩 796.45 kg.m.s^2