船舶推进计算题.pdf

1 第四章第四章 船舶推进船舶推进 1、螺旋桨mD35.1，在海水中工作，取3/91.1025mkg，转速rpmn600，进 速knVA20，此 时 发 出 推 力kNT56，遭 受 旋 转 阻 力 矩 为mkNQ7.13，试求螺旋桨的进速系数J、推力系数TK、转矩系数QK，敞水效率0以及所消耗的功率（nQP2）为多少？解：rpsrpmn10600 AV20 节=200.515=10.3秒米 进速系数：763.035.1103.10nDVJA 推力系数：164.035.11091.10251000564242DnTKT 转矩系数：0298.035.11091.102510007.135252DnQKQ 敞水效率：668.020298.0763.0164.020JKKQT 消耗马力：kWnQP8.86010007.131022 2、某 单 桨 船 机 器 功 率kWBHP4623，轴 系 传 递 效 率97.0s，转 速rpmn225，轴线在基线以上高度mZS0.2，船之吃水mT2.6，海水温度Ct15，重度3/05.10mkN，螺旋桨要素：B455 型式，mD52.3，9.0/DP，敞水效率69.00，00.1R，进速knVA12，试应用 Burrill限界线校验推进器上是否产生空泡现象？解：Ct15（海水），3/91.1025mkg，PaPV3107.1 PaPa510，Pahs31021.42)22.6(05.10，00.1R 220731.94mDA，kWBHPPSD3.448497.04623 1 设计盘面比0/AAE 0.55 2 sahpp0 Pa 142210 3 AV sm/6.17 4 2AV 2)/(sm 38.07 5 Dn607.0 sm/29.03 6 2)607.0(Dn 2)/(sm 842.74 2 7 2227.0)607.0(DnVVAR 2)/(sm 880.81 8 27.021RV 451815.9 9 27.007.021/)(RvRVpp 0.315(0.311)10 查图4-4-4得c 0.140 11 推力)()1(0RADAEVPVtPT N 501485.7 12 需要投射面积)21/(27.0RcPVTA 2m 7.928 13 需要展开面积)/229.0067.1/(DPAAPE 2m 9.209 14 4/20DA 2m 9.731 15 需要盘面比0/AAE 0.946 满足空泡要求的螺旋桨盘面比为 0.946，而设计螺旋桨的盘面比为 0.55，故不满足要求，该推进器会产生空泡现象。3、某海船航速knVS10，伴流分数2.0w，主机功率kWMHP147，转速rpmn180，轴系传递效率96.0S，相对旋转效率98.0R，试选用554MAU设计图谱求螺旋桨的最佳要素。解：)(8)20.01(10)1(knwVVSA hpkWMHP200147)(16.18898.096.02000hpMHPPRSD rpmn180 64.13816.1881805.25.05.25.00ADPVnPB 70.364.13PB 由70.3PB查 MAU4-55 图谱的最佳效率线，有：5.45，92.0DP，681.00 直径：mnVDA02.21805.458 螺距：mDDPP858.102.292.0 效率：681.00 3 4、某内河船的螺旋桨收到功率kWDHP1411，转速rpmn250，航速knVS16，伴流分数18.0w，相对旋转效率98.0R，由于船舶吃水限制，螺旋桨的直径取定为mD2.2，今选定4Z，70.0/0AAE，试求：（1）按 MAU 螺旋桨系列的PB图谱计算所需的螺距和螺旋桨效率；（2）如果螺旋桨的直径不受吃水限制，其最佳效率和螺距应为多少？解：（1）)(12.13)18.01(16)1(knwVVSA hpkWDHP19201411)(6.188198.019200hpDHPPRD rpmn250 限制直径：mD2.2 39.1712.136.18812505.25.05.25.00ADPVnPB 由于 MAU 型海水螺旋桨图谱用于内河船舶，故有：606.17025.139.17PPBB 20.4606.17PB 92.4112.132.2250AVnD 根据 MAU4-70 图谱，由20.4PB，92.41的交点 查得：27.1DP，580.00 螺距：mDDPP79.22.227.1 效率：580.00（2）当直径不受限制时，由20.4PB查 MAU4-70 图谱的最佳效率线，有：50，86.0DP，620.00 mnVDA624.22505012.13 螺距：mDDPP257.2624.286.0 效率：620.00 5、已知某单螺旋桨海船的主要尺度为：船长mL8.54，船宽mB2.9，吃水md38.4，排水体积31271m，伴流分数18.0w，推力减额分数11.0t，相对旋转效率0.1R，主机轴马力kWPS735，转速rpmn120，轴系效率 4 为97.0s。该船在不同航速时的有效马力数值如下表：船速)(knVS 10 11 12 13 有效马力)(hpPE 350 468 638 970 现初步选定叶数4Z，盘面比40.00AAE，利用 AU 设计图谱。（1）求该船最佳螺旋桨的尺寸及所能达到的最高航速。（2）假定螺旋桨直径受到限制取mD30.3，求该船所能达到的航速及螺旋桨的各要素。解：（1）最佳直径螺旋桨图谱设计 项 目 单位 数 值 假定航速SV kn 10.000 11.000 12.000 13.000 )1(wVVSA kn 8.200 9.020 9.840 10.660 5.25.00ADPVPnB桨 4.406 3.911 3.508 3.174 MAU4-40 54.500 49.000 44.500 40.800 桨nVDA m 3.724 3.683 3.649 3.624 DP/0.765 0.810 0.860 0.920 0 0.655 0.679 0.704 0.726 HDPEHP00单桨 hp 689.587 714.855 741.175 764.336 具体计算见 Excel 表格“习题 4-5 单桨海船最佳直径”最佳螺旋桨的尺寸：404MAU，mD64.3，884.0DP，712.00 所能达到的最高航速：knVS38.12max 5 最佳直径螺旋桨图谱设计300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650.0700.0750.0800.0850.0900.08.009.0010.0011.0012.0013.0014.00Vs(kn)EHP(hp)EHP船EHP桨4-40100D4-40500P/D4-401000n04-40 （2）限制直径mD30.3螺旋桨图谱设计 项 目 单位 数 值 假定航速SV kn 10.000 11.000 12.000 13.000 )1(wVVSA kn 8.200 9.020 9.840 10.660 5.25.00ADPVPnB桨 4.406 3.911 3.508 3.174 AVnD 48.293 43.902 40.244 37.148 MAU4-40 DP/1.000 1.040 1.070 1.120 0 0.630 0.660 0.690 0.710 HDPEHP00单桨 hp 663.267 694.851 726.435 747.491 具体计算见 Excel 表格“习题 4-5 单桨海船限制直径”螺旋桨的各要素：404MAU，mD30.3，084.1DP，695.00 所能达到的航速：knVS32.12 6 限制直径螺旋桨图谱设计300.0400.0500.0600.0700.0800.0900.01000.010.011.012.013.014.0Vs(kn)EHP(hp)EHP船EHP桨4-40500P/D4-401000n04-40 最佳直径和限制直径比较表 )(mD)(knVS DP 0 最佳直径 3.64 12.38 0.884 0.712 限制直径 3.30 12.32 1.084 0.695 6、已知某单螺旋桨的货船的主要数据为：船长mL86，船宽mB13，吃水md66.5，排水体积34500m，船速knVS9时的有效马力hpPE600，伴流分数184.0w，推力减额分数125.0t，相对旋转效率0.1R，轴系传送效率为97.0s。今已选定螺旋桨的直径mD4，叶数4Z，盘面比4.00AAE。试以 AU 设计图谱进行设计，求取螺旋桨的最佳转速n，螺距比DP/及效率0，并确定主机的功率。解：螺旋桨的最佳转速rpmn6.101，主机功率kWhpPS2.654890 螺旋桨的螺距比及效率分别为753.0DP，650.00 具体计算见 Excel 文档“习题 4-6 单桨船初步设计”7 螺旋桨初步设计（已知螺旋桨直径D）序号 名 称 单位 数 值 1 螺旋桨直径D（给定）m 4.00 2 wtH11 1.072 3)1(wVVSA kn 7.344 4 EP（给定）hp 600 5 假定一组转速n rpm 100.0 120.0 140.0 160.0 6 直径系数AVnD 54.466 65.359 76.253 87.146 7 查 MAU4-40 图谱，由等值线与最佳效率曲线的交点得到 DP/0.760 0.690 0.643 0.608 0 0.654 0.602 0.553 0.514 PB 4.430 5.480 6.620 7.670 8 2520nVBPAPD hp 822.8 1337.9 2093.3 2888.1 9 主机马力RSDSPP0 hp 848.2 1379.3 2158.1 2977.4 10 计算螺旋桨能克服的有效马力 HDEPP00 hp 577.0 863.6 1241.3 1591.8 螺旋桨图谱初步设计500.0600.0700.0800.0900.01000.01100.01200.01300.01400.01500.0100110120130140150160n(rpm)EHP(hp)EHP船EHP桨4-401000P/D4-401000n04-40PS4-40