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1、 集装箱船螺旋桨设计计算说明书 班级：船舶11-3 学号： 姓名：孙凯凯 指导老师：刘大路 1.已知船体的重要参数 设计水线长 Lwl=91.6 垂线间长 Lpp=90.0m 型宽
2、 B = 16.7m 设计吃水 T = 5.3m 排水体积 ▽ =6253.2m³ 排水量 △ = 6409.6t 方型系数 CB = 0.785 桨轴中心距基线高度 Zp = 1.
3、90m 棱形系数 Cp = 0.790 由模型实验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V（kn） 10 11 12 13 14 有效马力PE（hp） 763 1066 1535 2254 1922 2. 主机参数 主机功率 Ps=2900kw 主机转速 N
4、 755r/min 转向 右旋 减速比 i=3.355:1 传递效率 ηs=0.97(已将减速箱考虑在内） 3.相关推动因子 伴流分数 w = 0.3425 推力减额分数
5、 t = 0.275 相对旋转效率 ηR = 1.0 船身效率 4.可以达成最大航速的计算 采用MAU四叶桨图谱进行计算。取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.97 螺旋桨敞水收到马力： PD = =0.9×2900×1.36×0.97×1.0=2531.7hp r/min 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的--δ图谱列表计算： 项 目
6、 单位 数 值 假定航速V kn 11 12 13 14 VA=(1-w)V kn 7.2325 7.89 8.5475 9.205 Bp=NPD0.5/VA2.5 96.3526 77.516 63.458 52.726 9.816 8.239 7.966 7.261 MAU 4-40 δ 106.5 97.5 89.8 83 P/D 0.562 0.575 0.592 0.612 ηO 0.451 0.4775 0.505 0.525 PTE =PD·ηH
7、·ηO hp 1712.261 1812.870 1917.277 1993.208 MAU 4-55 δ 106 96.5 88.5 81.8 P/D 0.598 0.615 0.635 0.655 ηO 0.4332 0.46 0.487 0.51 PTE =PD·ηH·ηO hp 1644.682 1746.430 1848.938 1936.260 MAU 4-70 δ 104.5 95.5 87.5 80.67 P/D 0.6 0.618 0.638 0.661 ηO
8、 0.42 1.4475 0.4725 0.495 PTE=PD·ηH·ηO hp 1594.567 1698.973 1793.887 1879.311 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相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 13.91 0.58 85.6 3.30 0.53 4-55 13.78 0.623 85.6 3.
9、27 0.496 4-70 13.71 0.631 84.9 3.22 0.479 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=5.1—1.90=3.2m p 0－p v = pa + γhs－pv = 10300+1025×3.2-174 = 13406kgf/m2 计算温度t = 15°C ,Pv = 174kgf/ m2 , PD = 3443.1hp, ρ= 104.63kgfs2/m4 序号 项目 单位 数值 MAU4-40 MAU4-55
10、MAU4-70 1 Vmax Kn 13.91 13.78 13.71 2 VA=0.5144Vmax(1-w) m/s 4.58 4.54 4.51 3 (0.7πND/60)2 (m/s)2 780.63 766.5 743.24 4 V20.7R=V2A+（序号3) (m/s)2 801.77 787.11 763.58 5 σ=(p 0- p v) / ρV0.7R2 0.32 0.325 0.336 6 τc 0.13 0.135 0.142 7 T=PD·ηO·75/VA kgf 29882.8
11、28212.2 27426.5 8 AP=T /ρV0.7R2·τc m2 5.48 5.08 4.84 9 AE=AP / (1.067-0.229P/D) m2 5.87 5.50 5.24 10 AE/AO=AE /πD2 0.69 0.65 0.64 按上述结果作图如下,可求得不发生空泡的最小盘面比以及相应的最佳螺旋桨要素 AE / AO = 0.64 P/D= 0.63 D=3.24m ηo=0.48 Vmax= 13.73kn 6.强度校核 按2023年<<规范>>校核t
12、0.25R及t0.6r,应不小于按下式计算之值: t=, , X=A2GAdN2D3/1010Zb 计算功率Ne=3944×0.97=3826hp Ad = AE / AO =0.64, P/D= 0.63 , ，G=7.6g/cm3 ,N=ne=231r/min b0.66R =0.226D·Ad/(0.1Z)=0.226×3.24×0.64÷0.4=1.1716m b0.25R=0.7212b0.66R = 0.845m b0.6R =0.9911b0.66R = 1.1612m 项 目 单 位 数 值 0.25R 0.6R
13、弦长b m 0.845 1.1612 K1 634 207 K2 250 151 K3 1410 635 K4 4 34 A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K4 3922 1494 Y=A1Ne/(Zbne) 19218.69 5327.42 K5 82 23 K6 34 12 K7 41 65 K8 380 330 A2=D/P(K5+K6ε)+K7ε+K8 1358.79 1038.89 材料系数K（铝镍合金） 1.17
14、9 1.179 X=A2GAdN2D3/1010Zb 0.355 0.197 mm 152.72 73.66 MAU标准桨叶厚度t′ mm 123.9 70.6 校核结果 不满足规定 不满足规定 实取桨叶厚度 mm 153 74 实取桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=11.34mm与t0.25R=153mm连直线决定: t0.2R =162.4mm t0.3R =143.6mm t0.4R = 134.7mm t0.5R =105.8mm t0.6R = 86.9mm
15、t0.7R = 67mm t0.8R = 49.1mm t0.9R = 30.2mm 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 0.7R =0.067/(0.9964×1.1716)=0.05739 标准桨 0.7R = 0.0171×3.24/(0.9964×0.3616×3.24)=0.04746
16、 (取MAU4—55为基准桨） 1－s = ==0.64×13.73×30.866/（231×2.0412）=0.5744 △0.7R =〔0.7R设－0.7R标×〕×0.75=0.012453 △t=－20(1－s) △0.7R =-2×0.63×0.5744×0.012453 =-0.009013 修正后的螺距比： =0＋△t =0.63+0.009013=0.64 8.重量及惯性矩计算 桨叶重 桨毂重 螺旋桨重量 2688.23+869.22=2557.45 螺旋桨惯性矩 =19304.7 9.敞
17、水特性曲线 由于校核后所得盘面比AE / AO = 0.64，所以无需由MAU4-55,MAU4-70,P/D=0.63 的敞水特性曲线内插得到MAU4-64,P/D= 0.63 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： 设计桨的敞水特性数据表 J 0 0.2 0.4 0.6 10KQ 0.28 0.2328 0.1668 0.1181 KT 0.2759 0.2157 0.1378 0.0502 设计桨的敞水性征
18、曲线 10. 系柱特性计算 由上图得J=0时，KT=0.2759，KQ=0.028. 计算功率 PD=3944×0.97=3825.68hp 系柱推力减额分数取t0=0.04 主机转矩 系数推力 螺旋桨转速 11.螺旋桨计算总结 螺旋桨直径 D=3.24m 螺距比 P/D=0.64 型式
19、 MAU 叶数 Z=4 盘面比 AE/A0=0.64 纵倾角 螺旋桨效率 ηo=0.48 设计航速
20、 Vmax= 13.73kn 毂径比 dh/D=0.18 旋向 右旋 材料 铝镍青铜 重量 2557.45kg 惯性矩 19304.7kgf·cm·s2
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