螺旋桨设计计算说明书模板.docx

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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:
航速V( 节)
13
14
15
16
有效马力PE( 马力)
2160
2420
3005
4045
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
4.能够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 = 4762.8
根据MAU4-40、 MAU4-55、 MAU4-70的--δ图谱列表计算:
项目
单位
数值
假定航速V
kn
13
14
15
16
VA=(1-w)V
kn
9.373
10.094
10.815
11.536
Bp=NPD0.5/VA2.5

42.33685314
35.17684343
29.60389173
25.19283245
　Bp

6.50667758
5.
5.
5.
MAU
4-40

δ

75.79110979
70.1 034
64.99876341
60.73945786
P/D

0.6402048
0.
0.
0.
ηO

0.
0.
0.
0.
PTE=PDηH*η0
hp
2862.570416
2991.333234
3107.636995
3213.134863
MAU
4-55

δ

74.61661611
68.59224329
63.58429781
59.32457302
P/D

0.
0.
0.
0.
ηO

0.
0.
0.
0.
PTE=PDηH*η0　
hp
2779.496982
2911.018018
3032.803233
3137.110838
MAU
4-70

δ

73.76985466
67.80165175
63.08028164
58.68822806
P/D

0.
0.
0.75402882
0.
ηO

0.
0.
0.
0.
PTE=PDηH*η0　
hp
2674.765286
2800.152774
2903.125303
2991.532264

据上表的计算结果可绘制PTE、 δ、 P/D及ηO对V的曲线, 如下图所示。

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。
MAU
Vmax
P/D
δ
D
ηO
4-40
15.13801
0.69795
64.3693
4.
0.
4-55
15.03872
0.74198
63.40963333
4.
0.
4-70
14.85301933
0.74941
63.73087333
4.
0.
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/m2
计算温度t = 15°C ,Pv = 174kgf/ m2 , PD = 4762.8hp, ρ= 104.63kgfs2/m4
序号
项目
单位
数值
MAU4-40
MAU4-55
MAU4-70
1
Vmax
Kn
15.13801
15.03872
14.85301933
2
VA=0.5144Vmax(1-w)
m/s
5.61442148
5.57759657
5.50872346
3
(0.7πND/60)2
(m/s)2
663.069425
635.032694
625.738802
4
V20.7R=V2A+32
(m/s)2
694.591153
666.142277
656.084836
5
σ=(p 0- p v) / 0.5ρV0.7R2

0.39796314
0.41495891
0.4213
6
τc

0.16375
0.1675
0.16975
7
T=PD·ηO·75/VA
kgf
38707.3915
37895.9038
36501.5402
8
AP=T /0.5ρV0.7R2·τc
m2
6.50514706
6.49208551
6.26491491
9
AE=AP / (1.067-0.229P/D)
m2
7.17082432
7.23685944
6.99688994
10
AE/AO=AE /0.25πD2

0.503595
0.53067104
0.51307433

按上述结果作图,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 / AO = 0.52948374 P/D= 0.7381831
D= 4.2033998 ηo= 0.60244618
Vmax= 15.0567994

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=A2GAdN2D3/1010Zb
计算功率Ne=5400×0.98=5292hp AD = AE / AO =0.52948374, P/D= 0.7381831 , , G=7.6gf/cm3 ,N=165rpm
b0.66R =0.226D·AE / AO/0.1Z=1.25748199
b0.25R=0.7212 b0.66R = 0.
b0.6R =0.9911 b0.66R =1.

项 目
单 位
数 值
0.25R
0.6R
弦长b
m
0.
1.
K1

634
207
K2

250
151
K3

1410
635
K4

4
34
A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K4

2306.17296
829.5306131
Y=A1Ne/ZbN

20389.67403
5336.90002
K5

82
23
K6

34
12
K7

41
65
K8

380
330
A2=D/P(K5+K6ε)+K7ε+K8

1187.555818
1011.206617
材料系数K( 铝镍合金)

1.179
1.179
X=A2GAdN2D3/1010Zb

0.
0.
t=Y/(K-X)
mm
149.4706553
72.54955364
MAU标准桨叶厚度t′
mm
160.7800424
91.63411564
校核结果

满足
满足
实取桨叶厚度
mm
166
96
实取桨叶厚度按标准桨厚度进行分布, 详见课本110页计算表
实取桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=14.7118993与t0.25R=166 连直线决定:
t0.2R =176.0859 t0.3R =155.9141
t0.4R = 135.7424 t0.5R =115.5706333
t0.6R =95.39888333 t0.7R =75.22713333
t0.8R =55.05538333 t0.9R =34.88363333

7.螺距修正
在本螺旋桨计算中, 由于桨叶强度校核满足要求, 故无需进行螺距修正, 此处列出校核步骤, 以供参考
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 0.7R =0.06003977
标准桨 0.7R =0.05522
1－s = ==0.
△0.7R =〔0.7R设－0.7R标×〕×0.75=0.00 093
△t=－20(1－s) △0.7R =-0.
修正后的螺距比:
=0＋△t =0.

8.重量及惯性矩计算
根据MAU桨切面的面积数据用积分方法计算得:
桨叶重量 3660.979164 kgf
桨毂重量 2472.739884 kgf
螺旋桨重量 6133.719048 kgf
桨叶惯性矩 43940.07264 kgf.cm.s.s
桨毂惯性矩 2312 kgf.cm.s.s
螺旋桨总惯性矩 46252.07264 kgf.cm.s.s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
r/R
面积系
数Ka

弦长╳最大
厚度 b╳t

切面面
积(m2)
S=Kabt
辛式
系数
SM
(4)╳(5)
r
r2
(6)╳(7)
(6)╳(8)
0.2
0.67
0.14279
0.096243
1
0.096243
0.42033
0.176685
0.040454
0.017004
0.3
0.67
0.14744
0.099375
4
0.397500
0.63050
0.397542
0.250628
0.158023
0.4
0.674
0.14360
0.096791
2
0.193582
0.84067
0.706742
0.162740
0.136812
0.5
0.674
0.13214
0.089130
4
0.356521
1.05084
1.104285
0.374650
0.393701
0.6
0.674
0.11420
0.077029
2
0.154059
1.26101
1.590171
0.194272
0.244980
0.7
0.677
0.09006
0.060970
4
0.243882
1.47118
2.164399
0.358797
0.527859
0.8
0.683
0.06090
0.041596
2
0.083192
1.68135
2.826971
0.139876
0.235182
0.9
0.695
0.02996
0.02082
4
0.083297
1.89152
3.57788
0.157560
0.298030
1
0.7
0.01587
0.011112
1
0.011112
2.10169
4.417142
0.023355
0.049087
　∑
1.6193934
　∑
1.70233
2.06068

9.敞水特性曲线
由MAU4-40,MAU4-55,P/D= 的敞水特性曲线内插得到MAU4-? ? ,P/D= 的敞水特性曲线,
其数据如下:

设计桨的敞水特性数据表
J
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
10KQ
0.357904
0.330899
0.302701
0.27242
0.239007
0. 53
0.159814
0.11309
KT
0.318462
0.288893
0.257259
0.223666
0.187191
0.146916
0.101756
0.056518
ηO
0
0.138951
0.270526
0.39
0.498602
0.579196
0.608022
0.556781

10.螺旋桨计算总结
螺旋桨直径 D=4.2033998
螺距比 P/D=0.7381831
型式 MAU
叶数 Z=4
盘面比 AE/AO=0.52948374
纵倾角
螺旋桨效率 ηO=0.60244618
设计航速 Vmax=15.0567994
毂径比 dh/D=0.18
旋向 右旋
材料 铝镍青铜
重量 6133.719048 kgf
惯性矩 46252.07264 kgf.cm.s.s

船舶阻力与推进

某沿海单桨散货船
螺旋桨设计计算说明书

0117班
011730
郭世玺
.7.15