螺旋桨设计
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95 0.64 0.47 6070.862006 92.8 0.65 0.45 5812.527453
数值
14 9.1 65.20339991 8.074862222 89 0.61 0.51 6587.531113 87 0.66 0.485 6264.612921 86 0.66 0.474 6122.528917
计算步骤
1
2
r/R
面积系数Ka
0.2
0.674
0.3
0.674
0.4
0.674
0.5
0.6745
0.6
0.6745
0.7
0.677
0.8
0.683
0.9 1 1、螺旋桨重量
书P100
0.695 0.7
（1）叶片重量（未计及填角料） 每片重量=(1/3*(R/10)*∑
6+0.166*0.02*R)*γ=1388.54kgf 4个叶片重量 =4*1388.54=5554.16kgf
单位 kn m/s
hp hp
hp hp
hp hp
110%超载航行时可达最大航速约 为V=15.224kn,主机马力为 10499.81hp 满载航行，N=158r/min时，可达 最大航速约为V=15.64kn,主机马 力为10345.16hp,与设计要求基本 一致。
12、螺旋桨计算
总结
螺旋桨直径 螺距比 型式 叶数 盘面比 纵倾角 螺旋桨效率 设计航速 縠径比 旋向 材料 重量 惯性矩
/g*(1)=257kgf*m*s² （3）4个叶片质量惯性矩
=4*257=1028kgf*m*s² (4)桨縠转动惯性矩 =88.018kgf*m*s²
（5)整个螺旋桨的惯性矩 =1028+88.018=1116.018kgf*m*s²
=111601.8kgf*cm*s²
1.2319335 1.3806534 1.4957607 1.57138905
8、重量及惯性 0.001501=0.7521
矩计算
r/R
0.2
系数 0.6654
184.7475 不满足要求
194.2
弦长b 1.0549917
0.3 0.4 0.5 0.6
0.7 0.8 0.9 0.95
0.777 0.8708 0.9434 0.9911
0.9964 0.9292 0.7362 0.5562
p0-pv=pa+γhspv=10300+1025*5.95-
174=16255kgf/m² 计算温度 t=15℃ pv=174kgf/m ² PD=7385.58hp ρ =104.63kgf*s²/m4
项目
单位
MAU4-40
数值
Vmax
kn
VA=0.5144Vmax(1-ω)
kn
（0.7*π*N*D/60)²
4、可以达到最 大的航速的计算
采用MAU 4叶桨图谱进行计算
12 2036 1779 2239
12 2646.8 2312.7 2910.7
取功率储备0.1轴系效率ηS
螺旋桨敞水收到的马力PD
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70（BP)½-δ计算见下表
项目
单位
假定航速V
kn
VA=V(1-ω）
1、船体主要参
数
船型：单桨，球首，球尾，流线 型挂舵，中机型多用途远洋货船 设计水线长 垂线间长 型宽 型深 设计吃水 方形系数 排水量 桨轴中心距基线 由模型试验提供的船体有效功率 曲线数据如表 模型船有效功率PE/hp
设计船有效功率PE/hp
2、主机参数
LWL=144.20m LPP=140.00m B=21.80m H=12.50m T=8.90m CB=0.743 Δ=31000t ZP=2.95m
9、敞水性征曲 线之确定
由MAU4-55，4-70，P/D=0.753的 敞水性征曲线内插得到MAU458.1,P/D=0.753的敞水性征曲线
J MAU4-55量得KT 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 设计桨的敞水特性数据表 J KT 10KQ
MAU4-70量得KT 0.33 0.3 0.28 0.25 0.2 0.16 0.12 0.08
KQ
PTE=KTρn²D4(1-t)V/145.6
Ps=KQ2πnρn²D5/75ηsηR
J=VA/ND
KT
N=138r/min
KQ
PTE=KTρn²D4(1-t)V/145.6
Ps=KQ2πnρn²D5/75ηsηR
将上述计算结果绘成图见autocad 图 由图中可求得压载航行时可达最 大航速约为V=16.843kn,主机马力 为9849.1hp
9.975725465 10.87511275 0.543116273
D=4.83m
ε=8°
0.25R
数值
1.14346 634 250 1410 4
2269.561386
32361.98446
82 34 41 380 1178.119522 1.179 0.319929049 194.0899533
航速V/kn 满载 压载 110%满载 航速V/kn 满载 压载 110%满载
型号 最大持续功率 转速 旋向
苏尔寿6RLB56柴油机一台 12173.6hp 158r/min 右旋
3、推进因子的
决定
距型船资料选取伴流分数 据经验公式决定推力减额分数 取相对旋转效率 船身效率
ω=0.35 t=0.21 ηR=1.0 ηH=(1-t)/(1-ω)=1.2154
K5
K6
K7
K8
A2=(D/P)*(K5+K6*ε）+K7*ε+K8
材料系数K
X=A2*G*Ad*N²*D³/(10ˆ10*Zb)
t=(Y/(K-X))½
mm
15.82182 5.290183735 854.9851471 882.9711911 0.351895903
0.175 80640.88792
15 9.75 54.87343956 7.40766087 82.6 0.628 0.525 6781.282028
80 0.7 0.51 6587.531113 79 0.69 0.499 6445.447109
16 10.4 46.69714986 6.833531287 76.5 0.66 0.5375 6942.741124
最佳要素P/D、D及η0见下表
Baidu Nhomakorabea
设计计算的最佳要素
MAU
Vmax/kn
P/D
4-40
15.82182
4-55
15.67946
4-70
15.60822
0.653718 0.7535
0.698169
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hs=T-ZP=8.92.95=5.98m
7、螺距修正 根据尾轴直径大小，决定縠径比
dΔh/（D=P0/.D1)8B=6(，1/与10M)A*U(桨(d标h/准D)縠'-径比 dh/D））=0.0006 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（t/b)0.7R= （0.0853/0.9964/1.4692)=0.058 27 标准桨 （t/b)0.7R=0.0171*D/0.9964/0.3 1075/D=0.05523 1-s=VA/N/P=(1-ω） *V*30.866/N/P=0.5467 Δ(t/b)0.7=((t/b)0.7设（t/b)0.7标 Δ（P/D)=-2*(P/D)0(1-s)Δ (t/b)0.7R=2*0.753*0.5467*0.001823=0.001501 修正的螺距比P/D=(P/D)0+Δ （P/D)B+Δ （P/D)t=0.753+0.0006-
m²
AE/A0=AE/(π*D²/4)
据表格计算结果作图见autocad
图，求的不发生空泡的最小盘面
比以及所对应的最佳螺旋桨要素
AE/A0=0.581
P/D=0.753
6、强度校核
功率
Ne=10627.5528*0.97*0.735=7576
.914W
Ad=AE/A0=0.581
P/D=0.753
b0.66R=0.226*D*Ad/(0.1*Z)=0.22
D=4.83m P/D=0.7521 MAU 4 AE/A0=0.753 ε=8° η0=0.56 Vmax=15.64kn dh/D=0.186 右旋 铝镍青铜 9736.43kgf 111601.8kgf*cm*s²
13 2655 2351 2921
13 3451.5 3056.3 3797.3
10、系柱特性计 算
由图得J=0时， KT=0.3462,KQ=0.03641 计算功率 PD=10627.5528*0.97=10308.73hp 系柱推力减额分数取 t0=0.04 主机转矩 Q=PD*60*75/(2*π*N） =10308.73*60*75/(2*π *158)=46728.38kgf*m 系柱推力 T= （KT/KQ)*(Q/D)=(0.3462/0.0364 1)* （46728.38/4.83)=91989.86kgf 螺旋桨转速N=60（T/ρD4KT)½ =129.6r/min
kn
BP=NPD½/VA5/2
BP½
δ
P/D
MAU4-40
η0
PTE=PDηHη0
hp
δ
P/D
MAU4-55
η0
PTE=PDηHη0
hp
δ
P/D
MAU4-70
η0
PTE=PDηHη0
hp
所得图形见autocad图
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
MAU标准桨叶厚度t’
mm
校核结果
实取桨叶厚度
mm
实际桨叶厚度按
t1.0R=0.0035*D=16.905mm与 t0.25R=194.2mm连直线决定
t0.2=206.02mm t0.3=182.38mm t0.4=158.741mm t0.5=135.102mm t0.6=111.462mm t0.7=87.823mm t0.8=64.184mm t0.9=40.544mm
14 3406 3007 3747
14 4427.8 3909.1 4871.1
15 4368 3642 4805
15 5678.4 4734.6 6246.5
16 5533 4369 6086
16 7192.9 5679.7 7911.8
0.97 10627.5528
13 8.45 78.47511309 8.858618012 95.4 0.6 0.48 6200.029283
11、航行特性计
算
取转速
158r/min,148r/min,138r/min进
行计算，结果如表格：
项目
V
VA=0.5144(1-ω）V
J=VA/ND
KT
N=158r/min
KQ
PTE=KTρn²D4(1-t)V/145.6
Ps=KQ2πnρn²D5/75ηsηR
J=VA/ND
KT
N=148r/min
0.35 0.32 0.28 0.24 0.21 0.16 0.11 0.07
0 0.3341 0.3641
0.1 0.3041 0.3362
设计桨的敞水性征曲线
KT,10KQ
0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
0 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 J
(m/s)²
V0.7R²=VA²+（0.7*π*N*D/60)² (m/s)²
σ=(p0-pv)/½ρV0.7R²
τc
T=PD*η0*75/VA
kgf
计算温度 t=15℃ pv=174kgf/m
² PD=7385.58hp ρ
=104.63kgf*s²/m4
m²
AE=Ap/(1.067-0.229P/D)
(2)桨縠重量,由螺旋桨绘图完成 后进行 縠重量=4182.27kgf
（3）整个螺旋桨重量 =5554.16+4182.27=9736.43kgf 2、转动惯性矩
（1）每叶片体积惯性矩=1/3* （R/10)*∑
10+0.166*0.02R*(0.19R)² =0.3314m5 (2)每叶片质量惯性矩=γ
6*4.83*0.581/0.4=1.5855m
b0.25R=0.7212b0.66R=1.14346m
b0.6R=0.9911b0.66R=1.5714m
强度校核计算表
项目
单位
弦长b
m
K1
K2
K3
K4
A1=D/P(K1-
K2*D/P0.7R)+K3*D/P0.7R-K4
Y=1.36*A1*Ne/(Z*bne）
1.5797922 1.4732466 1.1672451 0.8818551
3 弦长*最大厚度（b*t)
0.21734939 0.224680032 0.219166301 0.202080262 0.175150166 0.13874209 0.09455886 0.047324785 0.01490776
数值
14 9.1 65.20339991 8.074862222 89 0.61 0.51 6587.531113 87 0.66 0.485 6264.612921 86 0.66 0.474 6122.528917
计算步骤
1
2
r/R
面积系数Ka
0.2
0.674
0.3
0.674
0.4
0.674
0.5
0.6745
0.6
0.6745
0.7
0.677
0.8
0.683
0.9 1 1、螺旋桨重量
书P100
0.695 0.7
（1）叶片重量（未计及填角料） 每片重量=(1/3*(R/10)*∑
6+0.166*0.02*R)*γ=1388.54kgf 4个叶片重量 =4*1388.54=5554.16kgf
单位 kn m/s
hp hp
hp hp
hp hp
110%超载航行时可达最大航速约 为V=15.224kn,主机马力为 10499.81hp 满载航行，N=158r/min时，可达 最大航速约为V=15.64kn,主机马 力为10345.16hp,与设计要求基本 一致。
12、螺旋桨计算
总结
螺旋桨直径 螺距比 型式 叶数 盘面比 纵倾角 螺旋桨效率 设计航速 縠径比 旋向 材料 重量 惯性矩
/g*(1)=257kgf*m*s² （3）4个叶片质量惯性矩
=4*257=1028kgf*m*s² (4)桨縠转动惯性矩 =88.018kgf*m*s²
（5)整个螺旋桨的惯性矩 =1028+88.018=1116.018kgf*m*s²
=111601.8kgf*cm*s²
1.2319335 1.3806534 1.4957607 1.57138905
8、重量及惯性 0.001501=0.7521
矩计算
r/R
0.2
系数 0.6654
184.7475 不满足要求
194.2
弦长b 1.0549917
0.3 0.4 0.5 0.6
0.7 0.8 0.9 0.95
0.777 0.8708 0.9434 0.9911
0.9964 0.9292 0.7362 0.5562
p0-pv=pa+γhspv=10300+1025*5.95-
174=16255kgf/m² 计算温度 t=15℃ pv=174kgf/m ² PD=7385.58hp ρ =104.63kgf*s²/m4
项目
单位
MAU4-40
数值
Vmax
kn
VA=0.5144Vmax(1-ω)
kn
（0.7*π*N*D/60)²
4、可以达到最 大的航速的计算
采用MAU 4叶桨图谱进行计算
12 2036 1779 2239
12 2646.8 2312.7 2910.7
取功率储备0.1轴系效率ηS
螺旋桨敞水收到的马力PD
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70（BP)½-δ计算见下表
项目
单位
假定航速V
kn
VA=V(1-ω）
1、船体主要参
数
船型：单桨，球首，球尾，流线 型挂舵，中机型多用途远洋货船 设计水线长 垂线间长 型宽 型深 设计吃水 方形系数 排水量 桨轴中心距基线 由模型试验提供的船体有效功率 曲线数据如表 模型船有效功率PE/hp
设计船有效功率PE/hp
2、主机参数
LWL=144.20m LPP=140.00m B=21.80m H=12.50m T=8.90m CB=0.743 Δ=31000t ZP=2.95m
9、敞水性征曲 线之确定
由MAU4-55，4-70，P/D=0.753的 敞水性征曲线内插得到MAU458.1,P/D=0.753的敞水性征曲线
J MAU4-55量得KT 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 设计桨的敞水特性数据表 J KT 10KQ
MAU4-70量得KT 0.33 0.3 0.28 0.25 0.2 0.16 0.12 0.08
KQ
PTE=KTρn²D4(1-t)V/145.6
Ps=KQ2πnρn²D5/75ηsηR
J=VA/ND
KT
N=138r/min
KQ
PTE=KTρn²D4(1-t)V/145.6
Ps=KQ2πnρn²D5/75ηsηR
将上述计算结果绘成图见autocad 图 由图中可求得压载航行时可达最 大航速约为V=16.843kn,主机马力 为9849.1hp
9.975725465 10.87511275 0.543116273
D=4.83m
ε=8°
0.25R
数值
1.14346 634 250 1410 4
2269.561386
32361.98446
82 34 41 380 1178.119522 1.179 0.319929049 194.0899533
航速V/kn 满载 压载 110%满载 航速V/kn 满载 压载 110%满载
型号 最大持续功率 转速 旋向
苏尔寿6RLB56柴油机一台 12173.6hp 158r/min 右旋
3、推进因子的
决定
距型船资料选取伴流分数 据经验公式决定推力减额分数 取相对旋转效率 船身效率
ω=0.35 t=0.21 ηR=1.0 ηH=(1-t)/(1-ω)=1.2154
K5
K6
K7
K8
A2=(D/P)*(K5+K6*ε）+K7*ε+K8
材料系数K
X=A2*G*Ad*N²*D³/(10ˆ10*Zb)
t=(Y/(K-X))½
mm
15.82182 5.290183735 854.9851471 882.9711911 0.351895903
0.175 80640.88792
15 9.75 54.87343956 7.40766087 82.6 0.628 0.525 6781.282028
80 0.7 0.51 6587.531113 79 0.69 0.499 6445.447109
16 10.4 46.69714986 6.833531287 76.5 0.66 0.5375 6942.741124
最佳要素P/D、D及η0见下表
Baidu Nhomakorabea
设计计算的最佳要素
MAU
Vmax/kn
P/D
4-40
15.82182
4-55
15.67946
4-70
15.60822
0.653718 0.7535
0.698169
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hs=T-ZP=8.92.95=5.98m
7、螺距修正 根据尾轴直径大小，决定縠径比
dΔh/（D=P0/.D1)8B=6(，1/与10M)A*U(桨(d标h/准D)縠'-径比 dh/D））=0.0006 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（t/b)0.7R= （0.0853/0.9964/1.4692)=0.058 27 标准桨 （t/b)0.7R=0.0171*D/0.9964/0.3 1075/D=0.05523 1-s=VA/N/P=(1-ω） *V*30.866/N/P=0.5467 Δ(t/b)0.7=((t/b)0.7设（t/b)0.7标 Δ（P/D)=-2*(P/D)0(1-s)Δ (t/b)0.7R=2*0.753*0.5467*0.001823=0.001501 修正的螺距比P/D=(P/D)0+Δ （P/D)B+Δ （P/D)t=0.753+0.0006-
m²
AE/A0=AE/(π*D²/4)
据表格计算结果作图见autocad
图，求的不发生空泡的最小盘面
比以及所对应的最佳螺旋桨要素
AE/A0=0.581
P/D=0.753
6、强度校核
功率
Ne=10627.5528*0.97*0.735=7576
.914W
Ad=AE/A0=0.581
P/D=0.753
b0.66R=0.226*D*Ad/(0.1*Z)=0.22
D=4.83m P/D=0.7521 MAU 4 AE/A0=0.753 ε=8° η0=0.56 Vmax=15.64kn dh/D=0.186 右旋 铝镍青铜 9736.43kgf 111601.8kgf*cm*s²
13 2655 2351 2921
13 3451.5 3056.3 3797.3
10、系柱特性计 算
由图得J=0时， KT=0.3462,KQ=0.03641 计算功率 PD=10627.5528*0.97=10308.73hp 系柱推力减额分数取 t0=0.04 主机转矩 Q=PD*60*75/(2*π*N） =10308.73*60*75/(2*π *158)=46728.38kgf*m 系柱推力 T= （KT/KQ)*(Q/D)=(0.3462/0.0364 1)* （46728.38/4.83)=91989.86kgf 螺旋桨转速N=60（T/ρD4KT)½ =129.6r/min
kn
BP=NPD½/VA5/2
BP½
δ
P/D
MAU4-40
η0
PTE=PDηHη0
hp
δ
P/D
MAU4-55
η0
PTE=PDηHη0
hp
δ
P/D
MAU4-70
η0
PTE=PDηHη0
hp
所得图形见autocad图
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
MAU标准桨叶厚度t’
mm
校核结果
实取桨叶厚度
mm
实际桨叶厚度按
t1.0R=0.0035*D=16.905mm与 t0.25R=194.2mm连直线决定
t0.2=206.02mm t0.3=182.38mm t0.4=158.741mm t0.5=135.102mm t0.6=111.462mm t0.7=87.823mm t0.8=64.184mm t0.9=40.544mm
14 3406 3007 3747
14 4427.8 3909.1 4871.1
15 4368 3642 4805
15 5678.4 4734.6 6246.5
16 5533 4369 6086
16 7192.9 5679.7 7911.8
0.97 10627.5528
13 8.45 78.47511309 8.858618012 95.4 0.6 0.48 6200.029283
11、航行特性计
算
取转速
158r/min,148r/min,138r/min进
行计算，结果如表格：
项目
V
VA=0.5144(1-ω）V
J=VA/ND
KT
N=158r/min
KQ
PTE=KTρn²D4(1-t)V/145.6
Ps=KQ2πnρn²D5/75ηsηR
J=VA/ND
KT
N=148r/min
0.35 0.32 0.28 0.24 0.21 0.16 0.11 0.07
0 0.3341 0.3641
0.1 0.3041 0.3362
设计桨的敞水性征曲线
KT,10KQ
0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
0 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 J
(m/s)²
V0.7R²=VA²+（0.7*π*N*D/60)² (m/s)²
σ=(p0-pv)/½ρV0.7R²
τc
T=PD*η0*75/VA
kgf
计算温度 t=15℃ pv=174kgf/m
² PD=7385.58hp ρ
=104.63kgf*s²/m4
m²
AE=Ap/(1.067-0.229P/D)
(2)桨縠重量,由螺旋桨绘图完成 后进行 縠重量=4182.27kgf
（3）整个螺旋桨重量 =5554.16+4182.27=9736.43kgf 2、转动惯性矩
（1）每叶片体积惯性矩=1/3* （R/10)*∑
10+0.166*0.02R*(0.19R)² =0.3314m5 (2)每叶片质量惯性矩=γ
6*4.83*0.581/0.4=1.5855m
b0.25R=0.7212b0.66R=1.14346m
b0.6R=0.9911b0.66R=1.5714m
强度校核计算表
项目
单位
弦长b
m
K1
K2
K3
K4
A1=D/P(K1-
K2*D/P0.7R)+K3*D/P0.7R-K4
Y=1.36*A1*Ne/(Z*bne）
1.5797922 1.4732466 1.1672451 0.8818551
3 弦长*最大厚度（b*t)
0.21734939 0.224680032 0.219166301 0.202080262 0.175150166 0.13874209 0.09455886 0.047324785 0.01490776