螺旋桨图谱设计
图谱设计
§9-1 设计问题和设计方法 §9-2 B-δ型图谱的设计及其应用 §9-3 K-J型设计图谱 §9-4 设计螺旋桨时应考虑的若干问题 §9-5 螺旋桨图谱设计举例
§9-１ 设计问题和设计方法
船舶线型初步设计完成
船体的有效马 力曲线
达到预定航 速，消耗的 主机马力小
设计一个 螺旋桨？
⑤ 将各 BP = 常数时(在图谱上表现为垂直线)效 率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线。
2．AU型螺旋桨型式
1、 AU型 螺旋桨的原型 2、 MAU型---改进AU型（见下页） 3、 AUw型 --- AU型桨叶切面的后缘具有
一定翘度(这对于改善桨叶根部叶间干扰 有一定效果)，在六叶上采用这种型式。 4、MAUw型
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。
0.9
AU5-50
0.8
K T = T /ρn D2 4 K Q = Q/ρn2D 5
η0 = KTJ /2πKQ
0.7
J = V A/nD
0.6
KQΒιβλιοθήκη 0.5K T P/D = 1.2
0.4
1.0
0.3
0.8
0.8
0.6
0.6 0.2 0.4
P/D = 0.4
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱)电子版本
从母线到
叶片随边
的距离
27.96
33.45
38.76
43.54
47.96
49.74
51.33
52.39
48.49
42.07
17.29
从母线到
叶片导边
的距离
38.58
44.25
48.32
50.80
51.15
50.26
48.31
40.53
25.13
13.55
叶片宽度
66.54
77.70
87.08
2.35
42.56
99.80
45.40
100.00
51.82
97.75
59.85
89.95
67.88
78.15
75.91
63.15
83.94
45.25
91.97
25.30
95.99
15.00
100.00
4.50
0.90
X
Y0
Yu
0
30.46
3.06
48.22
23.10
6.11
55.33
19.04
9.17
66.15
15.00
10.00
76.05
10.00
15.00
85.25
5.40
20.00
92.20
2.35
30.00
99.800
97.75
50.00
89.95
60.00
78.15
70.00
63.15
80.00
45.25
90.00
25.30
95.00
螺旋桨图谱设计（完美版）
螺旋桨图谱设计夏华波船舶 1.船体主要参数垂线间长Lpp 116.000 m型宽 B 20.400 m设计吃水T 7.600 m排水体积DispV 13360.61 m3排水量Disp 13694.62525 t方形系数CB 0.738457572浆轴中心线距基线Zp 2.866 m模型试验提供的有效功率数据V/m/s 6.687759 7.202202 7.716645航速换算到kn 13 14 15 满载PE/KW 1617.726012 2192.459854 3157.7461 换算到hp 2200.987771 2982.938577 4296.2532有效功率PE 110满载hp 2421.086548 3281.232435 4725.8785 满载13002200.987714002982.9385768815004296. 110满载13002421.086514003281.2324345715004725.8 2.主机参数型号最大持续功率M.C.R 7918.367347 hp转速N 141 r/min转向右旋3.推进因子的决定伴流分数ω 0.320相对旋转效率ηR 1.000船身效率ηH 1.097 η0 0.543811966 4.可以达到最大航速的计算采用MAU 4叶浆图进行计算取功率储备10，轴系效率ηs 0.985螺旋桨敞水收到马力：PD 7019.632653 hp根据MAU4-440MAU4-55MAU4-70的SqrtBp-δ图谱列表计算假定航速V/kn 13 14 15VAV1-ω/kn 8.84 9.52 10.20BpNPD0.5/VA2.5 50.78 42.19 35.51 Bp 7.13 6.50 5.96MAU4-40 δ 81.43 75.59 70.62 130081.425 140075.5852 150070.62 P/D 0.62 0.64 0.66 13000.62267 14000.6405 15000.658 η0 0.54 0.56 0.58 13000.53515 14000.55987 15000.582 PTE 4122.45 4312.88 4486.0513004122.454014004312.8811369815004486.MAU4-55 δ 79.36 73.61 68.71 130079.3577 140073.6084 150068.71 P/D 0.67 0.69 0.71 13000.67054 14000.69055 15000.705 η0 0.52 0.54 0.57 13000.51527 14000.54205 15000.565 PTE 3969.31 4175.61 4357.41 13003969.311214004175.6072307815004357.4MAU4-70 δ 78.93 73.00 67.59 130078.9304 140073.0047 150067.58 P/D 0.67 0.70 0.73 13000.67452 14000.70499 15000.732 η0 0.50 0.52 0.54 13000.49904 14000.5215 15000.5429 PTE 3844.29 4017.30 4182.54 13003844.285614004017.3031470415004182.设计计算的最佳要素MAU Vmax/kn δ P/D η04-40 15.12 70.02 0.66 0.594-55 15.04 68.53 0.710.574-70 14.93 67.93 0.73 0.54 5.空泡校核按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡的最小展开面积比浆轴沉深hs T-Zp 4.734 m p0-pv paγhs-pv 15008.35 kgf/m2计算温度t 15 ℃pv pD 7019.632653 hp ρ空泡校核计算结果序号项目单位MAU4--40 1 Vmax kn 15.12 2 VA0.5144Vmax1-ω m/s 5.29 3 0.7πND/602 m/s2 696.75 4 V0.7R2VA20.7πND/602 m/s2 724.74 5 ζ0.7RP0-Pv/0.5?裋0.7R2 0.40 6 ηc（查柏利尔空泡限界图）0.16 7 TPDη075/VA kgf 54114.57 8 APT/0.5ρV0.7R2ηc m2 8.83 2 9 AEAP/1.067-0.229P/D m 9.65 2 10 AE/A04AE/πD 0.47从图上读出最佳要素：P/D 0.6949 η0 0.5726 D 5.067 Vmax 15.0645 AE/A0 0.5051 P 3.521 6.强度校核G 7.6g/cm3 P/D Ne 7799.591837 hp η0 Z 4 D Nne 141 r/min Vmax ε 8 ° AE/A0b0.66R 1.446 mb0.25R 1.043 mb0.6R 1.433 m 表5.5 强度校核计算表数值项目单位0.25R 0.60R 弦长b m 1.04 1.43 K1 634 207 K2 250 151 K3 1410 635 K4 4 34A1D/PK1-K2D/P0.7K3D/P0.7-K4 2419.71 864.98 Y1.36A1Ne/Zbne 43637.77 11351.27 K5 82 23 K6 34 12 K7 41 65 K8 380 330 A2D/PK5K6ε）K7εK8 1217.43 1021.25XA2GAdne2D3/1010Zb 0.29 0.18 材料系数K 1.38 1.38 0.5 tY/K-X mm 200.06 97.13 MAU标准桨叶厚度t mm 193.81275 110.4606 校核结果不满足要求满足要求实取桨叶厚度mm 200.8实际桨叶厚度按0.25 t0.25 130.7 mm 1 t1.00.0035D 12.2 mm 0.2 t0.2 138.6 mm 0.3 t0.3 122.8 mm 0.4 t0.4 107 mm 0.5 t0.5 91.2 mm 0.6 t0.6 75.4 mm 0.66 t0.66 65.92 mm 0.7 t0.7 59.6 mm 0.8 t0.8 43.8 mm 0.9 t0.9 28 mm 0.95 t0.95 20.1 mm 7.螺距修正dh/D 0.18设计桨（t/b0.7R 0.041标准桨（t/b0.7R 0.0551-s30.866VA/NP0.637Δt/b0.7R -0.014ΔP/D 0.012修正后P/D 0.707 8、重量及惯性矩计算（1）螺旋桨总重①桨叶重量kg材料重量密度γ 7800.000 kgf/m3g 9.807 m/s2桨叶最大宽度bmax 1.446 m1 2 3 4 5 2r/R 面积系数Ka b×tmax 切面面积Sm 辛氏系数0.2 0.674 0.13 0.09 1 0.3 0.674 0.14 0.09 4 0.4 0.674 0.13 0.09 2 0.5 0.675 0.12 0.08 4 0.6 0.675 0.11 0.07 2 0.7 0.677 0.09 0.06 4 0.8 0.683 0.06 0.04 2 0.9 0.695 0.03 0.02 4 1 0.700 0 0 1 ∑每叶片重量kgf 1067.325 kgf4个叶片重量4269.298 kgf②桨毂重量kg由螺旋桨图绘制完成后进行轴榖配合锥度K1/13 0.077榖长Lk 0.730 m桨轴中央处轴径d0 0.429 m 桨榖直径d 0.626 md0/d 0.685榖惯性矩48.661 kgfms2榖重量Gn 1047.317 kgf③螺旋桨总重5316.615 kgf（2）螺旋桨总惯性矩桨叶最大宽度bmax 1.446每个叶片体积惯性矩0.238 m5每个叶片质量惯性矩189.115 kgfms24个叶片质量惯性矩756.460 kgfms2总惯性矩80512.052 kgfcms2 805.121 kgfms2 9、敞水性征曲线之确定由MAU4-40，MAU4-55，P/D0.6，P/D0.7的敞水性征曲线内差得到MAU4- 50.51 4 0.400 MAU4-40 P/D0.6 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.246 0.223 0.200 0.169 10KQ 0.234 0.224 0.200 0.185 4 0.4 MAU4-40 P/D0.7 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.292 0.269 0.236 0.216 10KQ 0.302 0.289 0.262 0.242 4 0.550 MAU4-55 P/D0.6 J 0.000 0.1000.200 0.300 KT 0.262 0.231 0.208 0.162 10KQ 0.246 0.231 0.208 0.177 4 0.550MAU4-55 P/D0.7 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.307 0.279 0.246 0.215 10KQ 0.336 0.306 0.277 0.246 MAU4-40 P/D 0.6949 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.2896540.266654 0.234164 0.213603 10KQ 0.298532 0.285685 0.258838 0.239093 MAU4-55P/D 0.6949 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.3046795 0.2760775 0.244062 0.212651110KQ 0.33141 0.302175 0.2733861 0.242481 MAU4- 50.51 P/D 0.6949 J 0.000 0.100 0.200 0.300 KT 0.300 0.273 0.241 0.213 10KQ 0.322 0.297 0.269 0.241 0.350 3 2 0.300 y -0.0319x - 0.1381x 0.250 0.200 0.150 y -0.1512x2 - 0.2604x 0.3006 0.100 0.050 0.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 10、系柱特性计算由上图得J0时，KT0.300 ，KQ 0.032计算功率Ne 7799.592 hp系柱推力减额分数t0 0.040主机转矩Q 39617.349 kgfm系柱推力T 72986.987 kgf螺旋桨转速N 112.655 rpm系柱拖力54740.24001 11、航行特性计算t 取转速为141 rpm 126 rpm 项目单位V knVA0.51441-ωV m/s JVA/nD KT KQ N 141 rpm 2 4 PTEKTρn D 1-tV/145.6 hp 1300 .。
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱)
91.21
25。30
95。60
15。00
100.00
4.50
0。80
X
Y0
Yu
0
35.00
2。84
51。85
24。25
5.68
59。75
19。05
8。51
66.15
15.00
14.19
76.05
10.00
21。28
85。25
5。40
21.28
92。20
2。35
42。56
99.80
45。40
表1四叶模型螺旋桨要素表
MAU4—40
MAU4-55
MAU4-70
直径(m）
毂径比
盘面比
最大叶宽比
平均叶宽比
叶厚比
后倾角
0。250
0.180
0。400
0.226
0.192
0。050
10˚
0.250
0.180
0。550
0.311
0。263
0。050
10˚
0.250
0。180
0。700
0.398
0。050
15。00
85.25
5。40
20。00
92.20
2。35
30.00
99.80
32。00
100.00
40。00
97。75
50。00
89。95
60。00
78.15
70。00
63.15
80。00
45.25
90。00
25。30
95。00
15.00
100.00
4。50
AU(MAU)型螺旋桨型值(图谱)
32.00
100.00
40.00
97.75
50.00
89.95
60.00
78.15
70.00
63.15
80.00
45.25
90.00
25.30
95.00
15.00
100.00
4.50
0.30
X
Y0
Yu
0
35.00
2.00
51.85
24.25
4.00
59.75
19.05
6.00
66.15
15.00
100.00
51.82
97.75
59.85
89.95
67.88
78.15
75.91
63.15
83.94
45.25
915.00
100.00
4.50
0.90
X
Y0
Yu
0
30.46
3.06
48.22
23.10
6.11
55.33
19.04
9.17
62.44
15.23
15.28
74.10
2.51
51.85
24.25
5.03
59.75
19.05
7.54
66.15
15.00
12.56
76.05
10.00
18.84
85.25
5.40
25.12
92.20
2.35
37.69
99.80
40.20
100.00
47.23
97.75
56.03
89.95
64.82
船舶推进 8-9章
叶数，盘面比，
假设一组船速V， 列表计算
根据计算结果作 V～PE，PTE， D，P/D，η0 曲线图。PTE与PE 交点即为设计桨的各项参数
二、B型螺旋桨设计图谱的新形式
1969年重新整理发表。 1、B型桨图谱与AU图谱的差别：
AU型：1）参数均为公制单位； 2）图谱已换算至海水情况； 3）图谱查出的最佳直径就是船后的最佳直径。
根据表格计算结果绘制各变量与 航速的关系曲线，由 PTE 与 PE 曲线的交点，可确定不同盘面比 的设计桨的参数
五、空泡校核
利用伯利尔空泡限界线进行校核。
t 150 C, pv 174 kgf / m2 , 104 .63 kgf s2 / m4
hs T Z p 8.9 2.95 5.95 m
1
BP
PD 2 N VA2.5
2、B型系列桨的新图谱
1972年，荷兰船模水池根据以前的资料，应用多元回归的方法，绘制了一套新图
谱，包括（1）KT，KQ～J 图谱；（2）BP1～1/J 图谱；（3）BP2～1/J 图谱。
BP1 和 BP2 的定义为：
1
BP1
PD 2 N VA2.5
1
KQ4
J 54
四、最大航速的计算
w=0.35 t=0.6w=0.21 ηR=1.0 ηH=1.215
选用MAU4叶桨，取10％功率储备，轴系效率为ηS=0.97， 敞水收到马力为：
PD 0.9PSsR 8460 0.9 0.97 1.0 7385 .58 hp
采用MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70图谱列表计算
型深：
H=12.50 米
设计吃水：
T=8.90 米
方形系数： 排水量：
B型螺旋桨图谱的模块化程序设计
后做 了很 多组 数据 进行 测试 修改 ，现在 ，已经 具有 实用性 了。从而 初步 实现 了螺 旋桨 图谱 设计过 程 的 自动 化 。同 时 ，由于 时间 问题 ， 目前 的 图谱 还局 限在 Ｂ型 中的 ５叶桨 ，不具备 完全 的通 用性 。 笔者 的 目标是 在今 后不 断 的完善和 积 累 中，使之最 终 建立一 个庞 大完 整 的螺旋 桨 图谱 数据 库 ，成
５ ２卷 增 刊 ２ ２ １ 年 ９月 ０ １
中 国 造 船 Ｓ Ｐ ＵＩ Ｄ ＮＧＯＦＣ ＮＡ ＨＩＢ Ｌ Ｉ ＨＩ
Ｖｏ ． ２ Ｓ ｅ ｉ ｌ １ ｐ ｃａ ５ ２ Ｓｅ ． ０１ ｐ ２ １
文 章 编 号 ： １０ ．８ ２２ １）２０ ２ ． １ ０ ０４ ８ （０ Ｓ ． １４１ １
化 ，如在 初始 阶段给 出 Ｂ ，就 需要 在 Ｂ型 图谱上 查 出 ， 和 ＰＤ 三个 数值 ：在绘 制 敞水效 率 曲线 ｐ ／
时也是 同理 ，每 一个进 速 系数 值 ，都要 在对应 的 图谱上 查 出 ，当所 求点 不在 图谱 曲线 上时 ，就涉及
到 曲线 的拟合 问题 ， 即 以函数式来 表达 这些 曲线 。下 面几 节 中，将分 别介 绍 Ｂ 型 图谱 中的 ， ， 和 ７ ｎ
问题 ，进 行一些初步探讨和研 究。对模块化程序 作 了必要的介 绍，并分别 以实例对本论文 中所介绍 的程序 进行分别验 证，还将 由计算机程序设计 的结果与人工设计的结果进行对 比和分析。
螺旋 桨 图谱模 块化程序设计将为计算机辅 助船舶 螺旋 桨设 计奠定基 础，在今后 的螺旋桨设计过程 中必 将得以推广和 应用 。
在螺 旋桨 图谱查 询 以及螺 旋桨 图谱模 块化 设计 中都 运用 到不 少 的数 学 知识 ， 这些 知 识运用 的好 坏
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
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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=
螺旋桨设计表格
Y=1.36A1Ne/(Zbne)
X=A2GAdN D /10 Zb
2 3
10
计算功率Ne=2*1469=2938hp Ad=AE/AO= 0.688 P/D=0.71 ε =100 G= 7.6g/cm3 b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.226*2.521*0.688/0.4=0.98m b0.25R=0.7212b0.66R=0.7212*0.98=0.7067m b0.6R=0.9911b0.66R=0.9911*0.98=0.9713m 空泡校核计算结果 序号 项目 1 Vmax 2 VA=0.5144Vmax(1-w） 3 （0.7πND/60）2 4 V20.7R=VA2+(3) 5 0.5ρ V0.7R2 6 ζ =(po-pv)/0.5ρ V0.7R2 7 平均推力系数（查图6-20） 8 T=PD*η0*75/VA 9 Ap=T/[0.5ρ V0.7R *(7)] 10 AE=AP/(1.067-0.229P/D) 11 AE/AO=AE/(πD2/4) 根据表1-1计算结果作图 强度校核计算表 项目 弦长b 0.7R处D/P D/P K1 K2 D/P0.7
数值
/ VA
2.5
直径系数 P/D MAU4-40 D η
O
数值 MAU4-70 14.23 5.124 761.15 787.40 41193.03 0.450 0.17 86137 12.300 13.334 0.483 MAU4-70 MAU4-55
PTE=PDη Hη Hp O 直径系数 P/D D 效率 PTE Hp 直径系数δ ü P/D D 效率 PTE
表2 MAU 4-40 4-55 4-70 6.强度校核
按图1设计计算的最佳要素 Vmax/kn P/D 14.52 0.711 14.39 0.7 14.23 0.631
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
基于NAPA的螺旋桨图谱设计模块开发研究
设计专用三维软件[ 1] 。N A PA 具有良好的开放性, 利用 NAPA BASIC 编制的 NAPA 宏程序, 可以解 决各种特定的问题, 或者完成一些标准的、系列性的 功能。
NA PA M anag er 是 一个实施 和发展 应用管 理 程序的 工 具, 可 以 使 N APA 宏 程 序 的 使 用 更 加 方便。 2. 2 设计模块构成
谢云平, 等: 基于 N A PA 的螺旋桨图谱设计模块开发研究
# 39 #
图 4 设计参数输入界面
3. 2 图谱的数值处理 在设计船舶螺旋桨时, 一般要查阅 Bp-D图谱( B
型) 、 Bp-D图谱( A U 型) , 或 K T , K Q-J 图谱。为了
方便起见, 这些图谱大多有了回归的形式, 如式( 1) 和式( 2) 就是 A U 型的回归结果[ 2] :
图 8 螺旋桨几何作图
谢云平, 等: 基于 N A PA 的螺旋桨图谱设计模块开发研究
# 41 #
即有: 正投影导边上 Cc( x 1 , y 1 ) 点的坐标为
1 2
r R
@ D @ sin2H,
r R
@D
@ sin2 H ;
正投影随边上 Bc( x 2 , y 2 ) 点的坐标为
1 2
r R
@
之比。
4 结语
研究基于船舶 N A PA 软件平台, 使用 N A P A B A SI C 语言, 采用结构化设计思想, 开发 了船用螺 旋桨图谱设计绘图的模块。实例表明, 本模块所得 设计结果有一定的可靠性和实用性, 但在限制直径 设计、桨叶 与桨毂 的图 形处 理方 面还 有待 完善 和 探索。
图 6 螺旋桨桨叶伸张轮廓尺寸表
[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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螺旋桨图谱设计
概述
螺旋桨图谱设计过程
船体主要参数
主机参数
推进因子的决定
可以达到最大航速的计算
B图谱设计的计算表
按δ-
P
空泡校核计算结果表
强度校核
按2001年《规范》校核t
0.25R 和t 0.6R ，应不小于按下式计算之值：
X K Y t -= e e Zbn N A Y 136.1= Zb
D N GA A X d 10
3
2210= 表6-5 强度校核计算表
螺距修正
由于实际桨叶厚度大于MAU 标准桨厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。
设计桨：
4365
.19964.00784
.0)(7.0⨯=R R t
标准桨：
D
D
R t R ⨯⨯=31075.09964.00171.0)(7.0
NP V w NP V s A 866
.30)1(1⨯-==-
75.0]533.055
.0)[()(7.07.07.0⨯⨯-=∆标设）（R t R t R t R
R t R
t
s D P D p 7.00)()1()(2)(∆--=∆
修正后的螺距比：
t D P
D P D P )()(0∆+=
重量及惯性矩计算
根据桨叶不同半径处各切面的形状求得其切面面积，用近似积分法算出桨叶的体积和体积惯性矩，进而得到螺旋桨的重量和重量惯性矩：
螺旋桨的重量和重量惯性矩
螺旋桨重量：
螺旋桨材料为铝镍青铜，材料重量密度为： ① 叶片重量（未计及填角料的重量）
每叶片重量=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯+⨯=∑γ0.02R 0.166610R 31）（ 4个叶片重量 ② 桨毂重量 毂径
h d
桨毂长度中央处轴径的估计值为：
2
)
/(108.0045.03
10K
D KL N P d -
+= 桨毂重： 20
)6.088.0(d L d
d G K h γ-= ③ 整个螺旋桨重量
(2) 转动惯性矩 ①每叶片体积惯性矩
2)19.0(02.0166.0)10(10R
31R R ⨯⨯+⨯=∑
②每叶片质量惯性矩g
γ
=⨯每叶片体积惯性矩
③4个叶片质量惯性矩
桨毂转动惯性矩
整个螺旋桨的惯性矩
敞水性征曲线的确定
由MAU4-40、MAU4-55，P/D 的敞水性征曲线内插得到 的敞水性征曲线，再由曲线取点可得出设计桨的敞水性征数据， 系柱特性计算
得J = 时，K T ，K Q 计算功率P D =
系柱推力减额分数取 t 0= 主机转矩： N
P Q D π275
60⨯⨯=
系柱推力： D
Q K K T Q T •= 螺旋桨转速： T
K D T
N 4
60ρ= 螺旋桨计算总结。