螺旋桨设计计算说明书

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 CB = 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：

PD = R s S P ηη9.0=0.9×5400×0.98×1.0=4762.8hp

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

据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如图1所示。（见所附坐标纸）

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ηO 如下表所列。

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/m 2

计算温度t = 15°C ,Pv = 174kgf/ m 2 , PD = 4762.8hp, ρ= 104.63kgfs 2/m 4

按上述结果作图2(见所附坐标纸),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

AE / A O = 0.55 P/D= 0.74 D=4.13m ηo=0.59 Vmax= 15.0kn

6.强度校核

按1983年<<规范>>校核t0.25R 及t0.6r,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

AD = AE / A O =0.55 , P/D= 0.74 , ︒=8ε，G=7.6gf/cm 3 ,N=165rpm

b0.66R =0.226D ·AE / A O/0.1Z=0.226×4.13×0.55÷0.4=1.2834m b0.25R=0.7212b0.66R = 0.9256

b0.6R =0.9911b0.66R = 1.2720

实取桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=14.46mm 与t0.25R=160mm 连直线决定:

t0.2R = 169.7mm t0.3R =150.3mm t0.4R = 130.9mm t0.5R =111.5mm t0.6R = 92.1mm t0.7R = 72.7mm t0.8R = 53.3mm t0.9R = 33.9mm

7.螺距修正

根据尾轴直径大小，决定毂径比dh/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 =0.0727/(0.9964×1.2834)=0.05685

标准桨 )(b

t

0.7R = 0.0171×4.13/(0.9964×0.31075×4.13)=0.05522

1－s = NP V A =NP V 866

.30)-1(⨯ω=0.721×15×30.866/165/3.0526=0.6628

△)(b t 0.7R =〔)(b t 0.7R 设－)(b t 0.7R 标×51.055.0〕×0.75=-0.0000055

△)(D P t =－2)(D P 0(1－s) △)(b t

0.7R =-2×0.74×0.6628×(-0.0000055)=0.000005395

修正后的螺距比： D P =)(D P 0＋△)(D P

t =0.74+0.000005395=0.74

8.重量及惯性矩计算

每叶片重量=（1/3×1.613952÷10×2.065+0.166×0.02×2.065）×7600=896.39kgf 4个叶片重量=4×896.39=3585.56kgf 桨毂重量=2835.8kgf

整个螺旋桨重量=3585.56+2835.8=6421.36kgf

每叶片体积惯性矩=1/3×2.065÷10×1.951+0.166×0.02×2.065×0.19×2.065×0.19×2.065=0.135m 5

每叶片质量惯性矩=7600/9.8×0.135=104.7kgf ·m ·s 2 4个叶片质量惯性矩=4×104.7=418.8 kgf ·m ·s 2 桨毂转动惯性矩=34.3 kgf ·m ·s 2

整个螺旋桨的惯性矩=418.8+34.3=453.1 kgf ·m ·s 2 =45310kgf ·cm ·s 2

9.敞水特性曲线

由于校核后所得盘面比AE / A O = 0.55，所以无需由MAU4-40,MAU4-55,P/D=0.74 的敞水特性曲线内插得到MAU4-55,P/D= 0.74 的敞水特性曲线，可以直接从课本附录中MAU4-55KT,KQ-J 图查得数据，其数据如下：

10.螺旋桨计算总结

螺旋桨直径 4.13m 螺距比 0.74 型式 MAU 叶数 Z=4 盘面比 0.55 纵倾角 ︒=8ε 螺旋桨效率 0.59 设计航速 15.0kn 毂径比 dh/D=0.18 旋向 右旋 材料 铝镍青铜 重量 6421.36kg

惯性矩 45310kgf ·cm ·s 2