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螺旋桨课程设计任务书.doc

1、1. 船舶重要参数 1）原始给定船舶数据船型：远洋散装货船，球鼻艏、球艉、单桨、半悬舵。总长 195.0 m 设计水线长 190.0 m 垂线间长 185.0 m 型宽 28.4 m 型深 15.8 m 设计吃水

2、 11.0 m 设计排水量 48755 t 型排水体积 47423 m3 方形系数 0.821 棱形系数 0.825 2）船舶有效马力曲线——船体船舶的有效马力曲线是表征船体阻力特性的曲线—可通过近似估算或船模阻力实验来拟定，相应于不同装载情况将有不同的有效马力曲线，一般有满载

3、和压载之分。此外考虑到由于风浪或污底等情况，则尚需增长一定百分数（20%左右）的有效马力裕度，通过下表可绘制附图二中的PE曲线。航速（kn） 12.0 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 压载(hp) 2500 3200 3610 4100 4650 5350 6240 7320 满载(hp) 3362 4263 4773 5313 5882 6573 7478 8898 120%超满载(hp) 4034 5115 5727 6376 7058 7887 8973 10677 2. 主

4、机与螺旋桨参数主机型号 6RLB66型柴油机1台主机发出功率额定转速螺旋桨型号 MAU型叶数 4叶桨数单桨旋向

5、右旋螺旋桨材料 ZQAL12-8-3-2(K=1.2) 材料桨轴距基线高度 3.6 m 3. 设计工况、参数设计功率按满载工况设计，设计转速螺旋桨直径 4. 推动因子的拟定伴流

6、分数推力减额分数螺旋桨直径轴系传送效率船身效率 5. 可以达成的最大航速设计海水密度：船后螺旋桨敞水受到马力（取）：

7、螺旋桨产生的扭矩：螺旋桨转速：螺旋桨转矩系数：以MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的敞

8、水性征曲线进行设计—插值计算：其中：，见教材P264附录图一MAU4-40敞水性征图谱，由J、P/D可查得KT、10KQ和η0 。表一敞水图谱设计表 MAU4-40 项目单位数值 P/D 1 假定航速 kn 13.000 14.000 15.000 16.000 ― 2 VA m/s 4.280 4.609 4.938 5.267 3 ― 0.370 0.398 0.427 0.455 4 KT ― 0.145 0.136 0.125 0.117 0.6 10KQ ― 0.16

9、0 0.155 0.145 0.140 5 KT ― 0.187 0.180 0.168 0.160 0.7 10KQ ― 0.220 0.210 0.200 0.195 6 KT ― 0.229 0.220 0.210 0.910 0.8 10KQ ― 0.286 0.280 0.270 0.260 7 KT ― 0.270 0.260 0.250 0.240 0.9 10KQ ― 0.360 0.350 0.340 0.330 8 MAU4-40 10KQ ― 0.217 0.217 0

10、217 0.217 注：由10KQ=0.217 和1～7行，插值求得KT、P/D、η0和PTE KT ― 0.185 0.184 0.178 0.170 P/D ― 0.695 0.710 0.724 0.734 η0 ― 0.502 0.537 0.558 0.568 PTE kn 5686.012 6082.447 6320.308 6433.576 其中：见教材P264附录图一MAU4-40敞水性征图谱，由J、P/D可查得KT、10KQ和η0 MAU-55 项目单位数值 P/D 1 假定航速

11、 kn 13.000 14.000 15.000 16.000 ― 2 VA m/s 4.280 4.609 4.938 5.267 3 ― 0.370 0.398 0.427 0.455 4 KT ― 0.137 0.126 0.116 0.104 0.6 10KQ ― 0.160 0.150 0.143 0.132 5 KT ― 0.184 0.173 0.164 0.152 0.7 10KQ ― 0.225 0.215 0.207 0.195 6 KT ― 0.232 0.220

12、0.210 0.199 0.8 10KQ ― 0.301 0.290 0.280 0.270 7 KT ― 0.277 0.266 0.255 0.244 0.9 10KQ ― 0.388 0.380 0.365 0.351 8 MAU4-55 10KQ ― 0.217 0.217 0.217 0.217 注：由10KQ=0.217 和1～7行，插值求得KT、P/D、η0和PTE KT ― 0.178 0.174 0.170 0.166 P/D ― 0.688 0.703 0.714 0.729

13、 η0 ― 0.483 0.508 0.533 0.554 PTE kn 5470.805 5753.972 6037.140 6275.001 MAU-70 项目单位数值 P/D 1 假定航速 kn 13.000 14.000 15.000 16.000 ― 2 VA m/s 4.280 4.609 4.938 5.267 3 ― 0.370 0.398 0.427 0.455 4 KT ― 0.130 0.118 0.107 0.093 0.6 10KQ

14、 ― 0.160 0.150 0.138 0.127 5 KT ― 0.181 0.170 0.158 0.144 0.7 10KQ ― 0.229 0.215 0.205 0.192 6 KT ― 0.234 0.220 0.209 0.195 0.8 10KQ ― 0.310 0.298 0.284 0.270 7 KT ― 0.284 0.270 0.260 0.245 0.9 10KQ ― 0.405 0.390 0.379 0.360 8 MAU4-70 10KQ ― 0.217

15、 0.217 0.217 0.217 注：由10KQ=0.217 和1～7行，插值求得KT、P/D、η0和PTE KT ― 0.172 0.171 0.166 0.160 P/D ― 0.683 0.702 0.715 0.732 η0 ― 0.467 0.499 0.520 0.534 PTE kn 5289.577 5652.032 5889.893 6048.467 由表一可绘制如教材P119图8-9所示，以V为横坐标，以PE、P/D、η0和PTE为纵坐标绘制图谱设计的计算曲线，图中曲线PE和曲线PTE的交点即为所求的

16、螺旋桨，将该交点平行纵轴与图中各取线的交点列于下表中。表二设计计算的最佳要素表盘面比 Vmax/ kn P/D 敞水效率η0 MAU4-40 14.812 0.722 0.555 MAU4-55 14.518 0.709 0.521 MAU4-70 14.400 0.707 0.509 6. 空泡校核（对表二所得的不同航速的盘面比进行校核）表三空泡校核计算结果序号项目单位数值 MAU-40 MAU-55 MAU-70 1 ― 0.4 0.55 0.7 2 kgf/m2 17915 17915 17

17、915 3 m/s 4.876 4.800 4.741 4 (m/s)2 23.779 22.844 22.474 5 m/s 25.438 25.438 25.438 6 (m/s)2 647.101 647.101 647.101 7 (m/s)2 669.880 669.945 669.575 8 kgf ．m-2 35044.772 35048.173 35028.816 9 ― 0.50624 0.50619 0.50647 10 查限界线图得 ― 0.183 0.183 0

18、184 11 推力 kgf 78932.986 75270.661 74452.120 12 m2 12.308 11.736 11.551 13 m2 13.650 12.973 12.763 14 m2 24.618 24.618 24.618 15 需要盘面比 ― 0.554 0.527 0.518 按柏利尔空泡限界线图，计算不发生空泡的最小展开面积比：桨轴浸深：11-3.6m=7.4m；；；；。根据表三的计算结果做图，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：，，，。

19、 7. 强度校核表四强度校核计算表序号项目单位数值 0.25R 0.60R 1 桨叶宽度b m 1.2071 1.6589 2 0.7R处D/P D/P0.7 1.4085 1.4089 3 D/P 1.4089 1.4089 4 K1 ― 634 207 K2 ― 250 151 K3 ― 1410 635 K4 ― 4 34 5 ― 2379.0059 852.3923 6 K5 ― 82 23 K6 ― 34 12 K7 ― 41 65

20、K8 ― 380 330 7 ― 1384.3870 1181.4155 8 功率系数 ― 43235.5155 11272.1700 9 材料系数K ― 1.2 1.2 10 转速系数 ― 0.3031 0.1882 11 《规范》规定最小厚度 mm 219.5575 105.5496 12 MAU标准厚度 mm 214.2 122.1 13 校核结果 ― 不合格合格 14 实取桨叶厚度 mm 219.56 126.25 1）按中国船级社2023年《钢质海船入级与建造规范》校核和处的叶厚应不小于：，其

21、中；。主机额定功率：（即螺旋桨在船后实际收的效率）。；；；；；；（教材P110表8-4）；。 2）浆叶厚度的径向分布， ∴由教材P96线性分布的规定，实际厚度按和连直线决定，则各半径处的桨叶厚度如下：；；；；；；；。 8. 螺距修正决定毂径比为0.1800（AU型桨的毂径比都为0.18）。由于实际桨叶厚度大于MAU标准桨厚度，故需因厚度差进行螺距修正（以MAU4-55为基准桨）。（教材P110表8-4）标准螺旋桨：；设计螺旋桨：所以

22、修正后的螺距比 9. 敞水性征曲线的拟定《船体设计手册—总体分册》P321，螺距比按修正之前的数值P/D=0.710。由MAU4-40和MAU4-55，P/D=0.710（第一次插值）的敞水性征曲线，通过第二次插值得到MAU4-5375，P/D=0.710的敞水性征曲线：表五插值计算表 (a) 第一次插值 4- J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 40 P/D=0.7

23、 KT 0.295 0.270 0.242 0.210 0.178 0.141 0.103 0.061 0.018 10KQ 0.295 0.280 0.260 0.235 0.210 0.180 0.145 0.105 0.056 P/D=0.8 KT 0.335 0.310 0.283 0.252 0.220 0.184 0.146 0.106 0.064 10KQ 0.371 0.352 0.330 0.305 0.276 0.245 0.209 0.169 0.120 55 P/D=0.7 KT

24、0.305 0.277 0.246 0.210 0.172 0.135 0.090 0.048 0.000 10KQ 0.330 0.310 0.280 0.250 0.215 0.180 0.135 0.090 0.030 P/D=0.8 KT 0.350 0.323 0.290 0.258 0.220 0.180 0.140 0.095 0.050 10KQ 0.420 0.390 0.360 0.330 0.290 0.250 0.205 0.150 0.098 （b）第二次插值 J

25、 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 MAU4-40 P/D=0.710 KT 0.299 0.274 0.246 0.214 0.182 0.145 0.107 0.0655 0.0226 10KQ 0.303 0.287 0.267 0.242 0.217 0.187 0.151 0.111 0.0624 MAU4-55 P/D=0.710 KT 0.310 0.282 0.250 0.215 0.177 0.140 0.0950 0.0527 0.00500 10KQ

26、 0.339 0.318 0.288 0.258 0.223 0.187 0.142 0.0960 0.0368 Ad=0.529 KT 0.308 0..281 0.249 0.215 0.178 0.141 0.0967 0.0545 0.00746 10KQ 0.334 0.314 0.285 0.256 0.222 0.187 0.143 0.0981 0.0404 表六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 0.8 Ad=0.529 P/D=0.7

27、10 KT 0.308 0.281 0.249 0.215 0.178 0.141 0.0967 0.0545 0.00746 10KQ 0.334 0.314 0.285 0.256 0.222 0.187 0.143 0.0981 0.0404 η0 0 0.143 0.278 0.401 0.511 0.600 0.646 0.619 0.235 将上述计算结果绘制成图四，作为下面系柱设计和航行特性计算的数据依据。 10. 系柱特性计算螺旋桨在系泊状态（系柱）下即船速，螺旋桨的进速系数，螺旋桨的、达成最大值，螺旋桨处在

28、重载”状态。系柱状态下，要对主机转矩、推力、转速的计算，由敞水性征得时，，。计算功率：，主机转矩：，系柱推力：，螺旋桨转速：。 11. 航行特性计算船体、螺旋桨和主机之间互相联系，航行特性曲线反映了船体、螺旋桨和主机三者的关系。对于三个不同的转速、和情况下进行计算的结果如表七所示。表七航行性能计算表项目单位数据 V kn 13.000 14.000 15.000 16.000 17.000 m/s 4.2

29、80 4.609 4.938 5.267 5.597 J ― 0.370 0.398 0.427 0.455 0.484 KT ― 0.190 0.178 0.168 0.159 0.148 10KQ ― 0.234 0.224 0.213 0.203 0.193 PTE hp 5845 5897 5964 6020 5954 PS hp 10169 9735 9257 8822 8388 项目单位数据 V kn 13.000 14.000 15.000 16.000 17.000

30、 m/s 4.280 4.609 4.938 5.267 5.597 J ― 0.402 0.433 0.464 0.495 0.526 KT ― 0.177 0.167 0.156 0.143 0.130 10KQ ― 0.222 0.212 0.202 0.188 0.175 PTE hp 4602 4676 4680 4576 4420 PS hp 7497 7159 6822 6349 5910 项目单位数据 V kn 13.000 14.000 15.000 16.000

31、 17.000 m/s 4.280 4.609 4.938 5.267 5.597 J ― 0.441 0.475 0.509 0.543 0.577 KT ― 0.164 0.151 0.137 0.124 0.108 10KQ ― 0.208 0.196 0.182 0.169 0.153 PTE hp 3549 3519 3421 3033 3056 PS hp 5333 5025 4666 4333 3923 其中：；将上述计算结果绘制成图五。由图五可以求得：压载航行时，可达最大

32、航速为15.350kn，主机功率为9150 hp。 120%超满载航行时，可达最大航速为13.640 kn，主机功率为9870 hp。满载航行时，，可达最大航速为14.650 kn，主机功率为9450 hp。与设计规定基本一致。 12. 重量及惯性矩计算根据我国船舶及海洋工程设计研究院提出的近似公式计算（见教材P99）：桨叶重：；桨毂重：；螺旋桨总重量：其中：为桨叶最大宽度（m）。为桨毂长度中央处轴径，可按下式估算：（K取1/15）螺旋桨惯性矩：当时和分别为主机最大连续功率情况下的螺旋桨收到马力(hp)和转速(r/min)；分别为0.2R

33、和0.6R处切面之最大厚度(m)； K为轴毅配合的锥度；为毂长(m)；为材料重量密度(kgf /m3)； Z为桨叶数； d为桨毂直径(m)； D为螺旋桨直径(m) 。；（教材P110表8-4）；；由毂径比可得：；；估算得出：桨叶重：；桨毂重：；螺旋桨总重量：；螺旋桨惯性矩： 13. 螺旋桨的设计总结螺旋桨直径 5.6m 螺距比

34、 0.710 型式 MAU 盘面比 0.529 叶数 4 纵倾角螺旋桨效率 0.525 设计航速

35、 14.57kn 毂径比 0.18 旋向右旋材料 ZQAL12-8-3-2 重量 14366.597kg 惯性矩 20238

36、3.612kg 做图附表一：MAU螺旋桨桨叶轮廓尺寸表（实际尺寸）叶片宽度以最大叶片宽度%表达 r/R 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.66 0.7 0.8 0.9 0.95 1.0 从母线到叶片随边的距离% 27.96 33.45 38.76 43.54 47.96 49.74 51.33 52.39 48.49 42.07 17.29 实际距离（mm） 467.98 559.87 648.75 728.75 802.73 832.53 8

37、59.14 876.88 811.60 704.15 289.39 从母线到叶片随边的距离% 38.58 44.25 48.32 50.80 51.15 50.26 48.31 40.53 25.13 13.55 0.00 实际距离（mm） 645.74 740.64 808.76 850.27 856.13 841.23 808.595 678.37 420.62 226.79 0.00 叶片宽度% 66.54 77.70 87.08 94.34 99.11 100.00 99.64 92.92 73.62 55.

38、62 0.00 实际距离（mm） 1113.72 1300.51 1457.51 1579.02 1658.86 1673.76 1667.73 1555.25 1232.22 930.94 0.00 导边到最厚点的距离以叶片宽度% 32.00 32.00 32.00 32.50 34.90 37.90 40.20 45.50 48.90 50.00 0.00 实际距离（mm） 356.39 416.16 466.40 513.18 578.94 634.35 670.43 707.64 602.56 465.47 0.

39、00 叶片厚度用D的%表达 4.06 3.59 3.12 2.65 2.18 1.90 1.71 1.24 0.77 0.54 0.30 实际距离（mm） 232.89 206.23 179.57 152.91 126.25 110.25 99.58 72.92 46.26 32.93 19.60 做图附表二：MAU型叶切面尺寸表说明：X坐标以叶宽的%表达；Y坐标以Y最大的%表达；下方为实际尺寸，单位mm。 r/R 0.2 X 0.00 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00

40、 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00 100.00 　 0 22.27 44.55 66.82 111.37 167.06 222.74 334.12 356.39 445.49 556.86 668.23 779.60 890.98 1002.35 1058.03 1113.72 Y0 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75

41、 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 　 81.51 120.75 139.15 154.06 177.11 198.54 214.92 232.42 232.89 227.65 209.48 182.00 147.07 105.38 58.92 34.93 10.48 Yu 35.00 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.

42、00　 0.00　 0.00　　 81.51 56.48 44.37 34.73 23.29 12.58 5.47 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 r/R 0.3 X 0.00 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00 100.00 　 0.00 26.01

43、 52.02 78.03 130.05 195.08 260.10 390.15 416.16 520.20 650.26 780.31 910.36 1040.41 1170.46 1235.48 1300.51 Y0 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 72.18　 106.93 123.22 136.42 156

44、84 175.81 190.14 205.82 206.23 201.59 185.50 161.17 130.23 93.32 52.18 30.93 9.28 Yu 35.00 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　　 72.18 50.01 39.29 30.93 20.62 11.14 4.85 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　

45、 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 r/R 0.4 X 0.00 2.00 4.00 6.00 10.00 15.00 20.00 30.00 32.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 95.00 100.00 　 0.00 29.15 58.30 87.45 145.75 218.63 291.50 437.25 466.40 583.00 728.76 874.51 1020.26 1166.01

46、 1311.76 1384.63 1457.51 Y0 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 　 62.85 93.11 107.29 118.79 136.56 153.08 165.56 179.21 179.57 175.53 161.52 140.33 113.40 81.26 45.43 26.94 8.08

47、Yu 35.00 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　　 62.85 43.55 34.21 26.94 17.96 9.70　 4.22　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 r/R 0.5 X 0.00 2.03 4.06 6.09 10.16 15.

48、23 20.31 30.47 32.50 40.44 50.37 60.29 70.22 80.15 90.07 95.04 100.00 　 0.00 32.05 64.11 96.16 160.43 240.48 320.70 481.13 513.18 638.56 795.35 951.99 1108.79 1265.58 1422.22 1500.70 1579.02 Y0 35.00 51.85 59.75 66.15 76.05 85.25 92.20 99.80

49、 100.00 97.75 89.95 78.15 63.15 45.25 25.30 15.00 4.50 　 53.52 79.28 91.36 101.15 116.29 130.36 140.98 152.60 152.91 149.47 137.54 119.50 96.56 69.19 38.69 22.94 6.88 Yu 35.00 24.25 19.05 15.00 10.00 5.40 2.35 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　

50、 0.00　 0.00　 0.00　 0.00　　 53.52 39.08 29.13 22.94 15.29 8.26 3.59 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00　 r/R 0.6 X 0.00 2.18 4.36 6.54 10.91 16.36 21.81 32.72 34.90 42.56 52.13 61.76 71.28 80.85 90.43 95.21 100.00 　 0.00 36.16

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