T散货船螺旋桨课程设计.docx
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T散货船螺旋桨课程设计
重庆交通大学
船舶与海洋工程专业
MAU型螺旋桨
毕业设计计算书
设计题目35000吨螺旋桨图谱设计
航海学院二本船舶与海洋工程
专业1001班
设计者张超（eb08040310）
指导教师赵藤
重庆交通大学
完成日期2012年1月2日
螺旋桨的设计任务书…………………………………………1
螺旋桨的设计计算书…………………………………………3
可以达到最大航速的计算……………………………………3
空泡校核………………………………………………………3
强度校核………………………………………………………6
螺距修正………………………………………………………7
重量及惯性矩计算……………………………………………7
系柱特性计算…………………………………………………8
航行特性计算…………………………………………………9
螺旋桨计算总结………………………………………………10
螺旋桨课程设计总结…………………………………………11
35000吨散货船船用螺旋桨
课程设计任务书
1.前言
本船阻力通过艾尔法来估算出结果得出阻力曲线。
计算时以设计吃水T=11.5m情况来进行。
由于在艾尔法计算过程中已将本船的附体部分（舵、轴支架、舭龙骨等）考虑在其中，但考虑本船建造以后及在以后的使用过程中产生的表面粗糙度增加及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加10%。
本船主机最大持续功率9480KW，额定转速为127转/分，考虑本船主机的经济性和长期使用后主机功率折损。
在船速计算中按
来考虑。
螺旋桨转速为127转/分。
2.船体主要参数
水线长
180m
垂线间长
175m
型宽B30m
型深D17m
设计吃水d11.5m
桨轴中心高3.343m
排水量Δ47188t
本船的
=1.788;
=1.435;
=5.858;
=2.565
3．主机参数：
型号6S50MCC（大连船用柴油机厂）一台
额定功率
=9480kw（12889hp）
额定转速N=127r/min
减速比1
传送效率
=0.97
4.推进因子
伴流分数ω=0.5CB-0.05=0.5×0.785-0.05=0.34（泰洛公式---单桨船）
推力减额t=kω=0.588×0.34=0.2（商赫公式---取k=0.588流线型舵）
船身效率ηH=
=1.212
相对旋转效率ηR=1
5.阻力计算
由艾尔法估算船体有效功率曲线数据如下页表:
航速（节）
12
13
14
15
d=11.5m
满载有效功率（KW）
2908
3689
4991
6170
110％满载有效功率（KW）
3199
4058
5490
6787
6．设计任务
①我在本次设计中按d=11.5m，设计叶数为4叶的MAU型螺旋桨；②完成所设计螺旋桨的设计计算书。
③绘制螺旋桨工作总图（2#图纸）。
④撰写设计总结。
⑤所有设计文件应具备电子文挡和纸质文挡各一份，纸质文挡应按封面、目录、计算书、工作总图、设计总结顺序装订成册。
⑥设计时间为1周，所有设计文件必须在18周星期五下午5点前交到指导教师处。
7．设计参考书
①《船舶原理》盛振邦上海交通大学出版社
②MAU型螺旋桨系列图谱人民交通出版社
③《船舶推进》胡志安人民交通出版社
8．纪律要求
设计期间，所有同学应按正常的上下课时间进行作息，不得无故缺席。
各班班长做好每天的考勤记录，所有同学必须遵守机房的管理规则。
35000吨散货船船用螺旋桨
课程设计计算书
6.可以达到最大航速的计算
采用MAU4叶桨图谱进行计算.
取功率储备10﹪,轴系效率
=0.97
螺旋桨敞水收到马力:
PD=1·Ps·90﹪·
·ηR=1×12889×0.90×0.97×1=11252hp
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的
图谱列下表计算:
表1-1
表1-1Bp-δ图谱计算
项目
单位
数值
假定航速V
kn
12
13
14
15
Va=（1-w）V
kn
8.4
9.1
9.8
10.5
PD
11252
11252
11252
11252
VA2.5
204.502
249.806
300.653
357.251
PD0.5
106
106
106
106
N
r/min
127
127
127
127
Bp=NPD0.5/VA2.5
65.828
53.890
44.776
37.682
Bp1/2
8.113
7.341
6.691
6.139
MAU4-40
直径系数
90.5
83
77
71.5
P/D
0.58
0.600
0.625
0.65
D
5.986
5.947
5.942
5.911
ηO
0.5
0.527
0.55
0.574
PTE=PDηHηO
Hp
6431
6778
7074
7382
MAU4-55
直径系数
89.8
81.5
75
70
P/D
0.635
0.66
0.69
0.715
D
5.940
5.840
5.787
5.787
ηO
0.49
0.508
0.535
0.558
PTE
Hp
6302
6533
6881
7176
MAU4-70
直径系数δü
87.5
80
74.5
69
P/D
0.65
0.67
0.7
0.72
D
5.787
5.732
5.749
5.705
ηO
0.47
0.495
0.517
0.54
PTE
Hp
6045
6366
6649
6945
据1表中的计算结果可绘制PTE,直径系数，P/D,及效率对V的曲线，如下图1所示
从PTE-f（v）曲线与船体满载有交马力曲线之交点，可获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及效率如表2所列。
表2按图1设计计算的最佳要素
MAU
Vmax/kn
P/D
直径系数
D/m
效率
4-40
14．52
0．711
70．9
5．674
0.563
4-55
14．39
0．700
72．9
5．782
0.544
4-70
14．23
0．631
75．6
5．930
0.52336
7．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=11.5-3.343=8.175m
po-pv=pa+γhs-pv=10330+1025*8.175-174=18535kgf/m2
计算温度t=15℃
pv=174kgf/m2PD=2372.44hpρ=104.63kgf*s2/m4
空泡校核计算结果
序号
项目
数值
单位
MAU4-40
MAU4-55
MAU4-70
1
Vmax
kn
14.52
14.39
14.23
2
VA=0.5144Vmax（1-w）
m/s
5.228
5.182
5.124
3
（0.7πND/60）2
（m/s）2
696.85
723.63
761.15
4
V20.7R=VA2+（3）
（m/s）2
724.19
750.48
787.40
5
0.5ρV0.7R2
37885.75
39261.28
41193.03
6
σ=（po-pv）/0.5ρV0.7R2
0.489
0.472
0.450
7
平均推力系数（查图6-20）
0.18
0.175
0.17
8
T=PD*η0*75/VA
kgf
90873
88599
86137
9
Ap=T/[0.5ρV0.7R2*（7）]
m2
13.326
12.895
12.300
10
AE=AP/（1.067-0.229P/D）
m2
14.738
14.222
13.334
11
AE/AO=AE/（πD2/4）
0.583
0.542
0.483
据表8-29计算结果作图2，可求得不发生空泡的最小盘面比以及对应的最佳螺旋桨要素。
AE/AO=0.545P/D=0.701D=5.778mηo=0.545Vmax=14.39kn
8.强度校核
按2001年规范校核t0.25R及t0.6R,（见表8-30），应不小于按下式计算之值：
按2001年《规范》校核t0.25R及t0.6R,应不小于按下式计算之值：
计算功率Ne=12889×0.97=12502hp
Ad=AE/AO=0.544P/D=0.701ε=8°G=7.6g/cm2
N=ne=127r/min
b0.66R=0.226DAd/（0.1Z）=0.226×5.778×0.544/（0.1×4）
=1.7759m
b0.25R=0.7212b0.66R=0.7212×1.7759=1.2808m
b0.6R=0.9911b0.66R=0.9911×1.7759=1.7601m
强度校核计算表
项目
单位
数值
0.25R
0.6R
弦长b
m
1.2808
1.7601
0.7R处D/PD/P0.7
1.4265
1.4265
D/P
1.4265
1.4265
K1
查表7-2
634
207
K2
250
151
K3
1410
635
K4
4
34
A1=D/P（K1-K2D/P0.7）+K3D/P0.7-K4
2403.04
859.84
Y=1.36A1Ne/（Zbne）
62796.36
16350.70
K5
查表7-2
82
23
K6
34
12
K7
41
65
K8
380
330
A2=D/P（K5+K6ε）+K7ε+K8
1213
1020
材料系数K（铝镍青铜）
1.179
1.179
X=A2GAdN2D3/（1010Zb）
0.3046
0.1863
t=[Y/（K-X）]1/2
mm
268.0
128.3
MAU标准浆叶厚度t/
mm
221.0
126.0
校核结果
不满足要求
满足要求
实取浆叶厚度
mm
268
152.4
实际桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=20.22mm与t0.25R=268mm连直线决定:
t0.2=284.5mmt0.3=251.5mm
t0.4=218.4mmt0.5=185.4mm
t0.6=152.4mmt0.7=119.3mm
t0.8=86.3mmt0.9=53.3mm
9,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，故对此项需修正。
dh=478.86×2=957.72m
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（t/b）0.7R=0.1033/（0.9964×1.7759）=0.0584
标准桨（t/b）0.7R=0.0171D/（0.9964×0.31075D）=0.05523
1-s=VA/NP=（1-w）V×30.866/（NP）
=0.7×14.39×30.866/（127×4.05）=0.604
△（t/b）0.7=[（t/b）0.7设-（t/b）0.7标×0.55/0.544]×0.75=0.00192
△（P/D）t=-2（P/D）o（1-s）△（t/b）0.7R
=-2×0.701×0.604×0.00192=-0.001626
修正后的螺距比
P/D=（P/D）o+△（P/D）t=0.701-0.001626=0.6994
10.重量及惯性矩计算
根据MAU桨切面的面积数据用我国船舶及海洋工程设计院提出的的公式算得：
浆叶重量Gb1=0.169γZbmax（0.5t0.2+t0.6）（1-dh/D）D
=0.169×7600×4×1.7759×（0.5×0.2845+0.1524）×（1-0.18）×5.778
=12737.276kgf
dt=dh/2=478.86mm
LK=2.5×dt=2.5*478.86=1197.15（mm）=1.197m
d0=0.045+0.108（PD/N）1/3-KLK/2
=0.045+0.108×（11252/127）1/3-（1/15）×1.197/2
=0.4866m
注：
锥度K取1/15
浆毂重量Gn=（0.88-0.6d0/dh）LKγdh2（kgf）
=（0.88-0.6×0.4866/1.04）×1.197×7600×0.9582
=5003.348kgf
螺旋桨重量
G=Gb1+Gn=12737.276+5003.348
=17740.624kgf
螺旋桨惯性矩：
当dh/D=0.18时：
Imp=0.0948γZbmax（0.5t0.2+t0.6）D3
=0.0948×7600×4×1.7759×（0.5×0.2845+0.1524）×5.7783
=290897.163kgf•cm•s2
9．敞水性征曲线之确定
由MAU4-40,MAU4-55,P/D=0.701的敞水性征曲线内插得到MAU4-54.5,P/D=0.701的敞水性征曲线（见图8-28）其数据见表8-31
图3设计桨的敞水性征曲线
表1-4设计浆的敞水数据表
J
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
KT
0.31
0.28
0.255
0.22
0.18
0.135
0.100
0.04
KQ
0.033
0.031
0.028
0.026
0.022
0.018
0.014
0.009
10.系柱特性计算
由图8-28得J=0时，KT=0.310KQ=0.033
计算功率PD=12889×0.97=12502
系柱推力减额分数取t0=0.04,
主机转矩Q=（PD×60×75）/（2π×N）
=12502×60×75/（2×3.14×127）=70538.894kgf.m
系柱推力
T=（KTQ）/（KQD）=0.319×3333.32/（0.034×2.502）=114682.952kgf
螺旋桨转速N=60×[T/（ρD4KT）]1/2
=60×[114682.952/（104.63×5.7784×0.310）]1/2
=106.865r/min
11．航行特性计算
取转速为N=127r/min,N=117r/min,N=107r/min进行计算，结果如表8-32所示。
图8-29航行特性曲线
项目
单位
数值
V
kn
12
13
14
15
16
VA=0.5144（1-w）V
m/s
4.321
4.681
5.041
5.401
5.761
N=127r/minn=2.12r/s
J=VA/nD
0.353
0.383
0.412
0.442
0.471
KT
0.19
0.18
0.17
0.16
0.14
KQ
0.023
0.022
0.021
0.02
0.018
PTE=KTρn2D4（1-t）V/145.6
hp
6566
6739
6854
6912
6451
Ps=KQ2πnρn2D5/75ηs*ηR
hp
12747
12193
11639
11084
9976
N=117r/minn=1.95r/s
J=VA/nD
0.384
0.415
0.447
0.479
0.511
KT
0.18
0.17
0.16
0.14
0.13
KQ
0.022
0.021
0.0195
0.018
0.017
PTE=KTρn2D4（1-t）V/145.6
hp
5263
5385
5458
5117
5068
Ps=KQ2πnρn2D5/75ηs*ηR
hp
9488
9057
8410
7763
7332
N=107r/minr=1.78r/s
J=VA/nD
0.419
0.454
0.489
0.524
0.559
KT
0.17
0.15
0.13
0.12
0.11
KQ
0.021
0.0195
0.018
0.0175
0.0165
PTE=KTρn2D4（1-t）V/145.6
hp
4142
3959
3695
3654
3573
Ps=KQ2πnρn2D5/75ηs*ηR
hp
6889
6397
5905
5741
5413
将上述计算结果绘成图4。
将上述计算结果绘成上图
由图中可求得压载航行时可达最大航速约为V=kn，主机马力为hp。
110
超满载航行时可达最大航速约为V=13.8kn，主机马力为hp。
满载航行时可达最大航速成约为V=14.04kn，主机马力为hp，与设计的要求基本一致。
12．螺旋桨计算总结
螺旋桨直径D=5.778m
螺距比P/D=0.6994
型式MAU
叶数Z=4
盘面比AE/AO=0.545
纵倾角ε=8o
螺旋桨效率ηO=0.545
设计航速VMAX=14.39Kn
毂径比dh/D=0.18
旋向右旋
材料铝镍青铜
重量17740.624kgf
惯性矩290897.163kgf•cm•s2
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