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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 265吨围网渔船螺旋桨设计书 指导老师: 杜月中 学生姓名: 衡星 学 号: U 12224 完成日期: /05/01 1. 船 型 单桨流线型平衡舵, 前倾首柱, 巡洋舰尾, 柴油机驱动, 中机型围网渔船。 设计水线长: LWL=39.50m 垂线间长: LBP=37.00m 型宽: B=7.60m 型深: D=3.80m 设计吃水: Td=2.90m
2、 方型系数: CB=0.554 排水量: Δ=463.3t 棱型系数: CP=0.620 纵向浮心坐标 Xb= -1.28m 纵向浮心位置 xc=3.46% L/Δ1/3 4.78 Δ0.64 50.83 宽度吃水比B/T 2.62 2．主机参数 型号: 6300ZC 标定功率: PS2 = 441kw 标定转速: 400 r/min 艾亚法有效功率估算表: 速度V(kn) 11 12 13 Froude数vs/√gL 0.297 0.325 0.352 标准C0查图9-4 26
3、0 215 160 标准Cbc,查表9-3 0.58 0.53 0.49 实际Cb(肥或瘦)(%) -4.48 4.52 13.06 Cb修正(%) 2.29 -7.51 -21.70 Cb修正数量Δ1 5.95 -16.14 -34.70 已修正Cb之C1 266 199 125 B/T修正% -3.44 -3.44 -3.44 B/T修正数量, Δ2 -9.15 -6.85 -4.30 已修正B/T之C2 257 192 121 标准xc,%L, 船中后 1.99 2.35
4、2.49 实际xc, %L, 船中后 3.46 3.46 3.46 相差%L, 在标准后 1.47 1.11 0.97 xc修正(%),查表9-5 0.6 0.2 1 已修正xc之C3 255 192 121 长度修正%=(Lwl-1.025Lpp)/Lwl*100% 4 4 4 长度修正Δ4 10.20 768.00 4.84 已修正长度之C4 265 200 126 V3 1331 1728 2197 PE=Δ0.64*V3*0.735/C4 (kW) 188 323 651
5、 3．推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨渔船, 故使用汉克歇尔公式估算 w=0。77×Cp-0.28=0.5×0.62-0.28=0.1974 (2)推力减额分数t 使用汉克歇尔公式 t=0.77×CP-0.3=0.77×0.62-0.3=0.1774 (3)相对旋转效率 近似地取为ηR =1.0 (4)船身效率 ηH =(1-t)/(1-w)=(1-0.1774)/(1-0.1974)=1.025 4．桨叶数Z的选取 根据一般情况, 单桨船多用四叶, 加之四叶图谱资料较为详尽、 方便查找, MAU图谱主要为四叶桨, 故选用四叶。
6、 5．AE/A0的估算 按公式AE/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-pv)D2 + k进行估算, 其中: T=PE/(1-t)V=323/((1-0.1774)×12×0.5144)=63.6kN 水温15℃时汽化压力pv=174 kgf/m2=174×9.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力p0=pa+γhs=(10330+1025×1.9)×9.8 N/m2=120.32 kN/m2 k取0.2 D允许=0.7×T=0.7×2.9=2.03y.2682413
7、 AE/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-pv)D2 + k =( 1.3+0.3×4) ×63.6/((120.32-1.705)×2.03×2.03)+0.2 = 0.525 6．桨型的选取说明 由于本船为近海渔船, MAU型螺旋桨更常见。故选用MAU型。 7．根据估算的AE/A0选取2~3张图谱 根据AE/A0=0.525选取MAU4-40, MAU4-55,MAU4-70三张图谱。 8．列
8、表按所选图谱( 考虑功率储备) 进行终结设计, 得到3组螺旋桨的要素及VsMAX 功率储备取10%, 轴系效率ηS=0.97, 螺旋桨敞水收到功率 PDO = Ps×0.9×ηS = 441×0.9×0.97 = 385kw = 523.8 hp (公制)。 由图谱可查得: 项目 单位 数值 1 假定设计航速Vs Kn 11 12 13 2 VA=(1-ω)Vs Kn 8.829 9.631 10.434 3 BP=NPD0.5/VA2.5 39.524 31.803 26.057 4 BP0.5 6.
9、287 5.639 5.105 5 MAU4-40 δ 73.5 67.3 61.8 6 P/D 0.655 0.684 0.718 7 η0 0.568 0.596 0.622 8 THP=PDȠHȠ0Ƞr HP 304.96 319.99 333.95 9 MAU4-55 δ 72.3 65.8 60 10 P/D 0.698 0.725 0.762 11 η◦ 0.552 0.580 0.607 12 THP=PDȠHȠ0Ƞr HP 296.37 311.40 325.90
10、 13 MAU4-70 δ 71.7 65.1 59.7 14 P/D 0.706 0.74 0.778 15 η◦ 0.53 0.558 0.578 16 THP=PDȠHȠ0Ƞr HP 284.55 299.59 310.33 据上表结果可绘制PTE、 δ、 P/D及η0对V的曲线, 如图一所示 图一 从PTE-f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点, 可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η0如下表所列。 MAU VMAX(kn)
11、 P/D δ D η0 4-40 11.98 0.684 67.4 1.62 0.595 4-55 11.92 0.723 66.3 1.59 0.578 4-70 11.84 0.734 66.1 1.57 0.554 9．空泡校核, 由图解法求出不产生空泡的( AE/A0) MIN及相应的VsMAX、 P/D、 η0、 D. 按柏努利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由船体型线图取2.0m p0-pv = pa+γhs-pv =(10330+1025×1.9-174) kgf/m2 = 12103.
12、5 kgf/m2 计算温度t =15℃, pv = 174 kgf/m2 PDO = 523.8 hp ρ=104.63 kgf×s2/m4 校核如下列表: 序号 项目 单位 数值 MAU-40 MAU-55 MAU-70 1 AE/A0 0.4 0.55 0.7 2 VMAX kn 11.98 11.92 11.84 3 VA=0.5144*VMAX*(1-ω) m/s 4.95 4.92 4.89 4 (0.7πND/60)2 (m/s)2 564.08 543.38 529.8 5 V0.7R2
13、VA2+(4) (m/s)2 588.58 567.59 553.71 1/2ρV0.7R2 30782.86 29684.77 28959.14 6 σ=(p0-pv)/(1/2ρV0.7R2) 0.393 0.408 0.418 7 τc(查图5-20) 0.16 0.165 0.168 8 推力 T=75*PD*η0/VA kgf 4722 4615 4451 9 需要投射面积AP=T/(τc*1/2ρV0.7R2) m2 0.959 0.942 0.915 10 需要展开面积 AE
14、AP/(1.067-0.229*P/D) m2 1.053 1.045 1.018 11 A0=πD2/4 m2 2.061 1.986 1.936 12 需要的AE/A0 0.511 0.526 0.526 据上述结果作图二, 可求得不发生空泡的最小盘面比及对应的最佳螺旋桨要素: AE/A0=0.524, P/D=0.718, D=1.59m, η0=0.581, VMAX=11.93kn 图二 10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 由MAU4-40,MAU4-55,
15、P/D=0.718的敞水性征曲线内插得到MAU4-52.4 P/D=0.718的敞水性征曲线, 其数据如下: J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 KT 0.301 0.278 0.257 0.228 0.186 0.145 0.102 0.045 10KQ 0.325 0.312 0.282 0.253 0.225 0.185 0.152 0.098 η0 0 0.168 0.299 0.405 0.515 0.612 0.623 0.603 图三 螺旋桨无因次敞水性征曲线 11. 计
16、算船舶系泊状态螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速N0 由敞水性征曲线得J=0时, KT=0.301, KQ=0.0325 计算功率 PD=441×0.97=427.77kw=582hp 系柱推力减额分数取 t0=0.04, 主机转矩 Q=PD×60×75/(2πN)=582×60×75/(2×3.1416×400)= 1042.07 kgf.m 系柱推力 T=(KT/KQ)×(Q/D)=(0.301/0.0325)×(1042.07/1.59)= 6070 kgf 车叶转速 N0=60×√T/(ρ×D4×KT)=60×(6070/(104.63×1.594×0.301))0
17、5 = 329.5 rpm 12．桨叶强度校核 按中国1990《钢质海船入级与建造规范》校核t0.25R及t0.6R, 应不小于按下式计算所的之值: t=√Y/(K-X) (mm) 式中Y=A1×Ne/(Z×b×N),X=A2×G×Ad×N2×D3/(1010×Z×b) 计算功率Ne=441×0.97=427.77kw=582hp Ad= AE/A0=0.524, P/D=0.718, ε=8º, G=7.6gf/cm3, N=400rpm b0.66R =0.226DAd/(0.1Z)=0.226*1.59*0.524/(0.1*4)=0.47m
18、 在0.6R处切面弦长 b0.6=0.9911b0.66R=0.9911*0.47=0.466m b0.25R=0.7212×b0.6R=00.7212*0.47=0.339m 项目 单位 数值 0.25R 0.6R 弦长b m 0.339 0.466 K1 634 207 K2 250 151 K3 1410 635 K4 4 34 A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K4 2358 846 Y=A1*Ne/(Z*b*N) 2607.5625 680.4
19、398 K5 82 23 K6 34 12 K7 41 65 K8 380 330 A2=D/P(K5+K6ε)+K7ε+K8 1201 1016 材料系数K( 铝镍青铜) kgf/cm3 1.179 1.179 X=A2*G*Ad*N2*D3/(1010*Z*b) 0.2269 0.1396 t=√Y/(K-X) mm 52.332 25.586 B标准桨叶厚度t′ mm 60.8 34.7 校核结果 满足要求 满足要求 实取桨叶厚度 mm 60.8 34.7 13
20、桨毂设计 最大连续功率PD=582hp, 此时N0=329.5 rpm 根据中文课本P198图9-1可查得螺旋桨桨轴直径dt=159mm 采用整体式螺旋桨, 则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8×159=286.2mm 毂前后两端的直径d2=0.88×dh=0.88×286.2=251.9mm d1=1.10×dh=1.10×286.2=314.82mm 桨毂长度l0=dh+100=396.2mm 减轻孔的长度l1=0.3×l0=0.3×396.2=118.86mm 毂部筒圆厚度δ=0.75×t0.2R=0.75×64.5=48.38mm 叶面、 叶背与毂连接处的圆弧半
21、径 r1=0.033D=0.033×1.59×1000=52.47mm, r2=0.044D=0.044×1.59×1000=69.96mm 14．螺旋桨重量及转动惯量计算 铝青铜材料重量密度γ=8410kgf/m3 , 0.6R处叶切面的弦长 b0.6=0.466m, 螺旋桨直径D=1.59m, t0.2=0.0645 m, t0.6= 0.0347m 最大连续功率PD=582hp, 此时N0=329.5 rpm 毂长LK=0.3962m 桨毂长度中央处轴径 d0 =0.045+0.108(PD/N)1/3-KLK/2 =0.045+0.108×(582/32
22、9.5)/3-0.1×0.3934/2=0.148m d/D=0.18 则根据中国船舶及海洋工程设计研究院( 708所) 提出的公式: 桨叶重 Gbl=0.169γZbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-d/D)D(kgf) =0.169×8410×4×0.466×(0.5×0.0645+0.0347)×(1-0.18)×1.59 =231.25kgf 桨毂重 Gn=(0.88-0.6d0/d)LKγd2(kgf) =(0.88-0.6×0.148/0.2862)×0.3962×8410×0.2862×0.2862 =155
23、5kgf 螺旋桨重量 G= Gbl +Gn= 386.8kgf 螺旋桨惯性矩 Imp=0.0948γZbmax(0.5t0.2+t0.6)D3 =0.0948×8410×4×0.466×(0.5×0.0645+0.0347)×1.59×1.59×1.59 =400kgf·m·s2 15． 螺旋桨总图绘制( 详见螺旋桨设计总图) 16.设计总结 本次课程设计的内容较之以前几次课程设计来说是比较复杂的, 经过本次螺旋桨设计, 我对本课程的知识有了一个系统的了解, 这对于我们的后续课程学习
24、很有帮助。这次做的是一个渔船螺旋桨设计, 在分析了给定的船型后, 接着就是照着图谱设计步骤一步一步做。如根据δ−pB图谱进行螺旋桨终结设计, 空泡校核确定最佳桨型参数, 计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线, 强度校核看是否满足要求好以此为是否修正螺距比的依据, 画螺旋桨总图等等。做这几步时给自己最大的感触是要认真对待, 仔细计算, 另外就是要特别注意老师提到的单位换算问题, 自己由于没有弄好功率的单位换算, 导致在计算和画图时出现了错误, 后来纠正后才得到满意结果。 在此次课程设计中遇到了各种问题, 经过各种办法最终也得到了解决。课程设计的独立完成, 从中体会到了不少平时无从得知的东西, 像方法、 态度等问题, 均有不少感触。事非亲历不知难, 像这种比较大的课程设计对一门课程的学习是一个很好的回顾, 也能有不少收获。
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