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1、鲁东大学交通学院 船舶阻力与推动课程设计阐明书 课程名称：船舶原理 院 （系）：交通学院 专 业：船舶与海洋工程 班 级：船舶1002 学 号：2814022 学生姓名：陈 指引教师：胡丽芬 7月15日 目录 1. 船型重要参数…………………………………2 2. 主机参数………………………………………2 3. 推动因子决定………………………………3 4. 可以达到最大航速计算……………………3 5. 空泡校核……
2、…………………………………5 6. 强度校核………………………………………7 7. 螺距校核………………………………………9 8. 敞水特性曲线拟定…………………………10 9. 系柱特性计算…………………………………11 10. 航行特性计算…………………………………12 11. 螺旋桨计算总结………………………………14 1.船型重要参数 船型：单桨，中机型渔船。 垂线间长 Lpp = 78 m 型 宽 B = 14m 型
3、 深 H = 8.8 m 平均吃水 Tm = 6 m 棱形系数 Cp = 0.735 排水体积 ▽ = 4973m3 排 水 量 △ = 5097t 桨轴线中心距基线高 Zp = 2 m 由模型实验提供有效功率数据如下表； 航速 kn 10 11 12 13 有效功率PE/hp 压载 506 660 955 1453 满载
4、580 757 1094 1664 110%超载 638 832 1203 1830 2.主机参数 型号 主机功率 MHP = 1618kw(2200hp) 转 速 N = 280 r/min 螺旋桨材料 Cu3镍铝青铜 旋向 右旋 3．推动因子决定 依照船型资料，单桨渔船,伴流分数 w=0.77CP-0.28=0.286 依照经验公式，单桨渔船，推力减额分数 t=0.77CP-0.30=0.266 取相对旋转效率
5、 中机型 ηR=1.0 船身效率 η==1.028 4.可以达到最大航速计算 采用MAU 4 叶桨图谱进行计算，取功率储备10％。 轴系效率 ηS=0.97 螺旋桨敞水收到马力：PD=PSηSηR﹙1-10％﹚ =2200×0.97×1×0.9=1920.6 hp 依照MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70-δ列下表： 表一 项目 单位 数值 假定速度 kn 10 11 12 13 VA=(1-w)V kn 7.14 7.854 8.568 9.282 Bp=NP0.5D/VA2.5 90.081
6、 70.982 57.105 46.749 (Bp)0.5 9.491 8.425 7.557 6.837 MAU4-40 δ 103 94 86 79 P/D 0.57 0.58 0.6 0.62 n0 0.46 0.488 0.518 0.545 PTE=PDn0ns hp 908.223 963.506 1022.738 1076.047 MAU4-55 δ 102.2 93 85 77.5 P/D 0.595 0.615 0.635 0.665 n
7、0 0.44 0.47 0.5 0.528 PTE=PDn0ns hp 868.735 927.967 987.199 1042.482 MAU4-75 δ 101.5 92 84 76.5 P/D 0.605 0.625 0.645 0.675 n0 0.428 0.458 0.483 0.515 PTE=PDn0ns hp 845.042 904.274 953.634 1016.815 由上表一计算成果可绘制PTE，δ，P/D及ηO对V曲线如下 从PTE-f(V)曲线与船体
8、满载有效马力曲线之交点，可获得不同盘面比所相应设计航速及螺旋桨最佳要素P/D，D及η0，数据如下 表二 MAU Vmax/kn P/D δ D/m η0 4-40 11.829 0.572 87.28 2.633 0.529 4-55 11.731 0.606 87.06 2.604 0.509 4-70 11.637 0.617 86.89 2.578 0.490 5.空泡校核 按柏利尔空泡校核限界线中渔船下限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。 桨轴深度 hS=T-ZP=6-2=4 m
9、 P0-PV=Pa+rhs-Pv=10330+1025×4－174=14256kgf/m2 计算温度为15℃ PV = 174 kgf/m2 PD=1920.6hp ρ=104.63kgfs2/m4 空泡校核成果如下 表三 序号 项目 单位 数值 MAU4-40 MAU4-55 MAU4-70 1 P/D 0.572 0.606 0.617 2 η0 0.529 0.509 0.490 3 D m 2.633 2.604 2.578 4 Vmax kn 11.829 11.731
10、11.637 5 VA=0.5144Vmax(1-w) m/s 4.345 4.309 4.274 6 Vt=(0.7πND/60)2 (m/s)2 730.105 714.111 699.922 7 (V0.7R)2=(VA)2+（Vt）2 (m/s)2 748.981 732.675 718.189 8 σ=(P0-Pv)/（0.5ρ(V0.7R)2） 0.364 0.372 0.379 9 τC（查图6-20） 0.126 0.132 0.138 10 T=PDη075/VA kgf 17
11、536.421 17018.289 16508.675 11 AP=T/(0.5ρ(V0.7R)2τC) m2 3.552 3.364 3.184 12 AE=AP/(1.067-0.229P/D) m2 3.795 3.623 3.440 13 AE/A0=AE/(ΠD2/4) 0.697 0.680 0.659 由上表成果作图如下 由上图可求得不发生空泡最小盘面比与所相应最佳螺旋桨要素如下 AE/A0=0.664 P/D=O.616 D=4.78m η0=0.494 Vmax=11.659kn 6.强度校核
12、 按《规范》校核t0.25R及t0.6R,应不不大于按下式计算之值： t=， Y= ,X= 计算功率Ne=2200×0.97=2134hp Ad=AE/A0=0.664 P/D=O.616 ε=100 G=7.6g/kg N=ne=280r/min 叶片最大宽度b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.226×2.584×0.664/0.4 =0.969 m b0.25R=0.7212b0.66R=0.699m b0.25R=0.7212b0.66R=0.969
13、m 强度校核计算如下表四 表四 项目 单位 数值 0.25R 0.6R 叶片最大宽度b0.66R=0.226DAd/(0.1Z) m 0.969 0.969 弦长b m 0.699 0.961 K1 634.000 207.000 K2 250.000 151.000 K3 1410.000 635.000 K4 4.000 34.000 D/P 1.623 1.623 D/P0.7 1.623 1.623 A1=(D/P)(K1-K2D/P0
14、7)+K3D/P0.7-K4 2655.344 934.945 Ne=0.97PD hp 1862.982 1862.982 Y=1.36A1Ne/(Zbne) 8591.828 2201.350 K5 82.000 23.000 K6 34.000 12.000 K7 41.000 65.000 K8 380.000 330.000 Ad=AE/A0 0.664 0.664 ε=10o 度 10.000 10.000 A2=D/P(K5+K6ε)+K7ε+
15、K8 1475.065 1212.143 材料系数K(Cu3镍铝青铜) 1.380 1.380 材料密度G(Cu3镍铝青铜) g.cm-3 7.600 7.600 D 2.584 2.584 X=A2GAdN2D2/(1010Zb） 0.139 0.083 t=[Y(K-X)]0.5 mm 103.245 53.427 MAU原则螺旋桨厚度t, mm 98.838 56.331 校核成果 不满足规定 满足规定 实取桨叶厚度 mm 103.4 59.4 各半径出实际桨
16、叶厚度分布如下表五 表五 实际桨叶厚度 单位 数据 T1.0R=0.0035D mm 9.044 T0.2R mm 109.7 T0.3R mm 97.1 T0.4R mm 84.5 T0.5R mm 71.9 T0.6R mm 59.4 T0.7R mm 46.8 T0.8R mm 34.2 T0.9R mm 21.6 7.螺距修正 依照尾轴直径大小，决定毂径比d/D=0.18,此值与MAU桨原则毂径比相似，故对此项螺距无需修正。由于实际桨叶厚度不不大于原则厚度，故需因厚度差别进行螺距修正。 设计
17、桨 （）0.7R==0.04847 原则桨 （）0.7R==0.04576 1-s====0.5765 取AU4-55为基准桨 a为基准螺旋桨展开面积比为0.55 a=﹛1＋1.1[﹙﹚-﹙﹚]﹜×AE/A0 = AE/A0=0.664 Δ（）0.7=［（）0.7设-（）0.7标 ×]×0.75 =(0.0487-0.04576×﹚×0.75=0.007925 Δ﹙﹚=-2﹙﹚﹙1-s﹚Δ﹙﹚ =-2×0.616×0.5765×0.007925=-0.00563 修正后螺距比： =﹙﹚＋Δ﹙﹚=0.616-0.0056
18、3=0.610 8.敞水性征曲线之拟定 由MAU4-55,MAU4-70,P/D=0.616敞水性征曲线内插得到MAU4-66.4，P/D=0.616敞水性征曲线。 设计桨敞水性征曲线数据如下 表六 J 0.0000 0.1000 0. 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000 MAU4-66.4 KT 0.2720 0.2460 0.2106 0.1775 0.1339 0.0848 0.0456 - KQ 0.0276 0.0251 0.0215 0.01
19、90 0.0151 0.0118 0.0073 0.0034 由上表数据，绘出设计桨敞水性征曲线如下图 9.系柱特性计算 由上图J=0时，K=0.272，K=0.0276. 计算功率 P=220×0.97=2134hp 系柱推力减额分数取t=0.04 主机转矩 Q===5919.03kgf·m 系柱推力 T==﹙0.272/0.0276﹚×﹙5919.03/2.584﹚ =22574.485kgf 螺旋桨转速 N= 60=253.083r/min 10.航行特性计算
20、 取转速为280r/min,270r/min,260r/min进行计算，航行计算如下表7 项目 单位 数值 V kn 10.0000 11.0000 12.0000 13.0000 VA=0.5144(1-w)V m/s 3.6728 4.0401 4.4074 4.7747 N=280r/min J=VA/nD 0.3046 0.3350 0.3655 0.3960 KT 0.1763 0.1644 0.1508 0.1359 KQ 0.0188 0.0177 0.0164
21、 0.0152 PTE=KTρn2D4(1-t)V/145.6 hp 903.1123 925.8984 926.6563 904.9901 PS=KQ2πnρn2D5/(75ηSηR) hp 1991.4396 1872.2381 1739.9175 1612.3932 N=270r/min J=VA/nD 0.3159 0.3474 0.3790 0.4106 KT 0.1721 0.1590 0.1443 0.1284 KQ 0.0184 0.0172 0.0159 0.
22、0147 PTE=KTρn2D4(1-t)V/145.6 hp 819.5655 832.8672 824.6957 795.0319 PS=KQ2πnρn2D5/(75ηSηR) hp 1748.4138 1630.9084 1507.8377 1396.5302 N=260r/min J=VA/nD 0.3280 0.3608 0.3936 0.4264 KT 0.1667 0.1525 0.1370 0.1206 KQ 0.0180 0.0166 0.0153 0.0142
23、 PTE=KTρn2D4(1-t)V/145.6 hp 735.9595 740.7108 726.0917 692.2258 PS=KQ2πnρn2D5/(75ηSηR) hp 1522.5114 1409.5655 1298.4266 1203.5520 把上表计算成果绘制如下图 由上图可求得压载航行时可达最大航速约为V=11.934kn,主机马力为1748.6hp。 110％超载航行时可达最大航速约为V=11.35kn，主机马力为1825.8hp。 满载航行，N=280r/min时，可达最大航速为V=11.616kn,主机马力为1791.2hp,与设计规定基本一致。 12. 螺旋桨计算总结 螺旋桨直径 2.584m 螺距比 P/D=0.61 型式 MAU 叶数 Z=4 盘面比 AE/AO=0.664 纵倾角 10O 螺旋桨效率 0.494 设计航速 Vmax=11.659kn 毂径比 dh/D=0.18 旋向 右旋 材料 Cu3镍铝青铜
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