350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计1.docx
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350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计1
350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计书
指导老师：
廖浔莉
学生姓名：
***
学号：
99141274
完成日期：
2002/6/20
350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计
1．船型：
单桨，单舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型沿海冷藏运输船
设计水线长：
LWL=25.5m;
垂线间长：
LPP=24.5m
型宽：
B=6.80m;
型深：
D=3.20m
设计吃水：
Td=2.30m;
方型系数：
CB=0.491
排水量：
Δ=197t;
棱型系数：
CP=0.571
纵向浮心坐标
Xb=-0.802m
纵向浮心位置
xc=-0.55%
L/Δ1/3
4.22
Δ0.64
29.41
宽度吃水比数B/T
2.83
艾亚法有效功率估算表：
2．主机参数：
型号：
6300ZC
标定功率：
Ne=441kW
标定转速：
380r/min
3．推进因子的确定
（1）伴流分数ω
本船为单桨海上运输船，故使用泰勒公式估算
ω=0.5*CB-0.05=0.5*0.611-0.05=0.256
（2）推力减额分数t
使用汉克歇尔公式
t=0.50*CP-0.12=0.50*0.626-0.12=0.193
（3）相对旋转效率
近似地取为ηR=1.0
（4）船身效率
ηH=（1-5）/（1-ω）=（1-0.193）/（1-0.256）=1.08
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，故选用四叶。
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=272/（（1-0.193*12*0.5144）=54.6kN
水温15℃时汽化压力pv=174kgf/m2=174*9.8N/m2=1.705kN/m2
静压力p0=pa+γhs=（10330+1025*2）*9.8N/m2=121.324kN/m2
k取0.2
D允许=0.7*T=0.7*3.15=2.2y.2682413_______________________________________________________________________________________________________________________
AE/A0=（1.3+0.3*Z）*T/（p0-pv）D2+k
=（1.3+0.3*4）*54.6/（（121.324-1.705）*2.2*2.2）+0.2
=0.436
6．桨型的选取说明
由于本船为近海运输船，B型原型螺旋桨比较适合在较不均匀速度场中工作的要求。
课本例子为MAU型，选用B型更能看出哪里有不同，
7．根据估算的AE/A0选取2~3张图谱
根据AE/A0=0.437选取B4-40,B4-55两张图谱。
8．列表按所选图谱（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=0.98，齿轮箱效率ηG=0.96
螺旋桨敞水收到功率PDO=Ps*0.9*0.98*ηS*ηG=441*0.9*0.98*0.98*0.96
=365.94kW=490.53hp（English）
由图谱可查得：
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。
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*2-174）kgf/m2=12206kgf/m2
计算温度t=15℃,pv=174kgf/m2,PDO=365.94kW=490.53hp（English）,
ρ=104.63kgf*s2/m4。
据上述结果作图二，可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。
AE/A0=0.505，P/D=0.735，D=1.63m，η0=0.573，VMAX=12.44kn。
图二
10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线
由B4-40,B4-55,P/D=0.735的敞水性征曲线内插得到B4-50.5,P/D=0.735的敞水性征曲线，其数据如下：
图三螺旋桨无因次敞水性征曲线
11．计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=0.298,KQ=0.0331。
计算功率PD=441*0.97=427.77kW=582hp
系柱推力减额分数取t0=1.04,
主机转矩
Q=PD*60*75/（2πN）=582*60*75/（2*3.1416*380）=1096.91kgf*m
系柱推力
T=（KT/KQ）*（Q/D）=（0.298/0.0331）*（1096.91/1.63）=6058.59kgf
车叶转速
N0=60*√T/（ρ*D4*KT）=60*（6058.59/（104.63*1.634*0.298））0.5=314.8rpm
12．桨叶强度校核
按我国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=0.505,P/D=0.735,ε=8º，G=7.6gf/cm3,N=380rpm
在0.6R处切面弦长b0.6=2.1867*AE/A0*D/Z=2.1867*0.505*1.63/4=0.45m
b0.25R=0.7212*b0.6R=0.8182*0.45=0.3682m
13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算
最大切面在0.6R处，b0.6R=2.1867*AE/A0*D/Z=2.1867*0.505*1.63/4=0.45m
轴线处最大厚度=0.045D=0.045*1.63*1000=73.35mm
实际桨叶厚度B型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下：
（单位：
mm）
14．桨毂设计：
最大连续功率PD=582hp，此时N0=314.8rpm
（PD/N）1/3=（582/314.8）1/3=1.23
根据中文课本P198图9-1可查得螺旋桨桨轴直径dt=163mm
采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8*163=293.4mm
毂前后两端的直径d2=0.88*dh=0.88*293.4=258.2mm
d1=1.10*dh=1.10*293.4=322.74mm
桨毂长度l0=dh+100=393.4mm
减轻孔的长度l1=0.3*l0=0.3*393.4=118mm
毂部筒圆厚度δ=0.75*t0.2R=0.75*59.66=44.74mm
叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.033*1.63*1000=53.8mm
r2=0.044D=0.044*1.63*1000=71.7mm
15．螺旋桨总图绘制（另见螺旋桨设计总图）
16．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=0.45m，
螺旋桨直径D=1.63m。
t0.2=0.05966m,t0.6=0.03227m;
最大连续功率PD=582hp，此时N0=314.8rpm
毂径d=0.167*dt=0.167*1.63=0.2934m
毂长LK=0.3934m
桨毂长度中央处轴径d0=0.045+0.108（PD/N）1/3-KLK/2
=0.045+0.108*（582/314.8）/3-0.1*0.3934/2
=0.092m
d/D=0.18
则根据我国船舶及海洋工程设计研究院提出的公式：
桨叶重Gbl=0.169γZbmax（0.5t0.2+t0.6）（1-d/D）D（kgf）
=0.169*8410*4*0.45*（0.5*0.05966+0.03227）*（1-0.18）*1.63
=212.35kgf
桨毂重Gn=（0.88-0.6d0/d）LKγd2（kgf）
=（0.88-0.6*0.092/0.2934）*0.3934*8410*0.2934*0.2934
=197.05kgf
螺旋桨重量G=Gbl+Gn=409kgf
螺旋桨惯性矩Imp=0.0948γZbmax（0.5t0.2+t0.6）D3
=0.0948*8410*4*0.45*（0.5*0.05966+0.03227）*1.63*1.63*1.63
=386kgf·m·s2
17．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，通过本次螺旋桨设计，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很有帮助。
课程设计的独立完成，我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，也有不少感触。
事非亲历不知难，像这种比较大的课程设计对一个学期的学习是一个很好的回顾，也能有不少收获。
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