螺旋桨设计计算书(2015)

MAU型螺旋桨设计计算书

1．船体的主要参数

船体总长L OA=150m

设计水线长L WL=144m

垂线间长L PP=141m

型宽B=22m

型深D=11m

设计吃水T=5.5m

方形系数C b=0.84

菱形系数C p=0.849

中剖面系数C m=0.69

排水量△=14000t

桨轴中心距基线距离Z P=2m

船体有效马力曲线数据如下：

2．主机参数

型号N/A（两台）

额定功率P S =1714hp

转速N=775r/min

齿轮箱的减速比i=5

桨轴处转速n=155 r/min

轴系传送效率ηS=0.97（中机型船）减速装置的效率ηG=0.97

旋向双桨外旋

3．推进因子的决定

伴流分数ω=0.248

推力减额分数t =0.196

相对旋转效率ηR=1.00

4．船身效率计算

ηH=(1-t)/(1-ω)=1.069

5．收到马力计算

储备功率取 10%

收到马力P D =0.9* P S*ηG *ηS*ηR= 0.9*1714*0.97*0.97*1=1451.43hp 6．假定设计航速有效马力计算

根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的Bp-δ图谱列下表计算。

据表中的计算结果可绘制P TE--Vs曲线，如下图1所示。从P TE--Vs曲线P E曲线交点处可获得：

MAU4-40 Vs= 11.83Kn

MAU4-55 Vs= 11.73Kn

MAU4-70 Vs= 11.56Kn

7．初步确定桨的要素

8．空泡校核

根据柏利尔商船界限线计算

桨轴沉深 h

s =T–Z

P

=3.5m

计算t=15°C,则Pv=174kgf/m2

取水温15度，Pa-大气压为：10330Kgf/m2

P 0-P

v

= P

a

–P

v

+ h

s

γ= 13743.5kgf/m2

9．确定螺旋桨的要素

据上表计算结果，可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。

A E / A0 =0.40； MAU4-40桨；

Vs =11.83Kn ； P / D =0.722 ； D =3.48m ；η0 =0.628

N=155r/min

强度校核

根据2001年《钢制海船入籍建造规范》校核t

0.25R 及t

0.6R

应不小于按下式计算

之值：

X K Y t -=

Y=1.36A 1Ne/(ZbN) X=A 2GA d N 2D 3/(1010Zb) 计算功率: Ne=Ps ×ηS =1714×0.97=1662.58 HP

D=3.48 m A d =A E /A O =0.4

P/D=0.722 ε=10o

G=7.5 g/cm 3 N=155 r/min b 0.66R =0.226DA d /(0.1Z)=0.78648

b 0.25R =0.7212b 0.66R =0.5672 b 0.6R =0.9911b 0.66R =0.7795

10．确定设计的螺旋桨各切面厚度

桨叶厚度查表8-4 MAU标准桨可得出各切面最大厚度为：

t0.2R=141.3mm t0.3R=124.9mm t0.4R=108.6mm t0.5R=92.2mm t0.6R=75.9mm t0.7R=59.5mm t0.8R=43.2mm t0.9R=26.8mm

11．螺距修正

螺距比为：

P/D=(P/D)0 =0.722

12．重量及惯性矩计算

采用船舶及海洋工程设计研究院公式：

桨叶重：G

bl = 0.169γ·Zb

max

(0.5t

0.2

+t

0.6

) (1－d/D) D

=0.169·7500·4·0.7865·(0.5·0.141+0.076)·(1-0.18)·3.48 =1667kgf

桨毂重：G

n = (0.88－0.6·d

/ d) L

K

γ d 2

=(0.88－0.6·0.236/0.6264) 0.470·7500·0.6264 2 = 904.5kgf

螺旋桨重量：G = G

bl + G

n

= 1667+904.5=2571.5kgf

螺旋桨的惯性矩：I

mp = 0.0948γ·Zb

max

(0.5t

0.2

+t

0.6

) D3

=0.0948·7500·4·0.7865(0.5·0.141+0.076) ·3.483

=13810.3kgf·cm·s2

13．敞水性征曲线之确定

由MAU4-40，P/D=0.7和P/D=0.8的敞水性征曲线内插得到MAU4-40，P/D=0.722的敞水性征曲线，其数据见下表。

14.系柱特性计算

由上图得J=0时，KT=0.302，KQ=0.0328.

计算功率P D=1714*0.97=1662.58hp

系柱推力减额分数取t0=0.04

主机转矩Q=P D*60*75/(2πN)=7682.16kgf·m 系柱推力T=K T Q/K Q D=20321kgf

螺旋桨转速N=60SQRT(T/ΡD4K T)=125.64r/min 15. 螺旋桨计算总结

螺旋桨直径 D=3.48 m

螺距比 P/D=0.722

叶数 Z=4

型式 MAU型

/Ao=0.40

盘面比 A

E

纵倾角ε=10o

=0.628

螺旋桨效率η

设计航速 Vs=11.83kn

/D=0.18

毂径比 d

b

旋向双桨外旋

材料锰铝黄铜

重量 2571.5kgf

惯性矩 13810.3kgf·cm·s2 15.螺旋桨型值表（详见附EXCEL表）