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螺旋桨设计计算说明书

某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书

姓名：

XXX

班级：

XXX

学号：

XXX

联系方式：

XXX

日期：

XXX

1.已知船体的主要参数

船长L=118.00米

型宽B=9.70米

设计吃水T=7.20米

排水量△=5558.2吨

方型系数CB=0.658

桨轴中心距基线高度Zp=3.00米

由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：

航速V（kn）

13

14

15

16

有效马力PE（hp）

2160

2420

3005

4045

2.主机参数

型号6ESDZ58/100柴油机

额定功率Ps=5400hp

额定转速N=165rpm

转向右旋

传递效率ηs=0.98

3.相关推进因子

伴流分数w=0.279

推力减额分数t=0.223

相对旋转效率ηR=1.0

船身效率

4.可以达到最大航速的计算

采用MAU四叶桨图谱进行计算。

取功率储备10%，轴系效率ηs=0.98

螺旋桨敞水收到马力：

PD=4762.8

根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的

--δ图谱列表计算：

项目

单位

数值

假定航速V

kn

13

14

15

16

VA=（1-w）V

kn

9.373

10.094

10.815

11.536

Bp=NPD0.5/VA2.5

42.34

35.18

29.60

25.19

6.51

5.93

5.44

5.02

MAU

4-40

δ

75.82

70.11

64.99

60.75

P/D

0.640

0.667

0.694

0.720

ηO

0.5576

0.5828

0.6055

0.6260

PTE=PD·ηH·ηO

hp

2862.09

2991.44

3107.95

3213.18

MAU

4-55

δ

74.35

68.27

63.57

59.33

P/D

0.686

0.713

0.741

0.770

ηO

0.5414

0.5672

0.5909

0.6112

PTE=PD·ηH·ηO

hp

2778.94

2911.36

3043.28

3137.21

MAU

4-70

δ

73.79

67.79

63.07

58.70

P/D

0.693

0.723

0.754

0.786

ηO

0.5209

0.5456

0.5643

0.5828

PTE=PD·ηH·ηO

hp

2673.71

2800.49

2891.86

2991.44

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对应的设计航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及η15012O如下表所列。

MAU

Vmax

P/D

δ

D

ηO

4-40

15.12

0.695

64.2

4.241

0.600

4-55

15.03

0.739

63.3

4.157

0.589

4-70

14.80

0.745

63.5

4.106

0.558

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hf=T－Zp=7.2－3.00=4.2m

p0－pv=pa+γhs－pv=10300+1025×4.2-174

=14461kgf/m2

计算温度t=15°C,Pv=174kgf/m2,PD=4762.8hp,ρ=104.63kgfs2/m4

序号

项目

单位

数值

MAU4-40

MAU4-55

MAU4-70

1

Vmax

Kn

15.12

15.03

14.80

2

VA=0.5144Vmax（1-w）

m/s

5.608

5.574

5.489

3

（0.7πND/60）2

（m/s）2

657.81

632.01

616.59

4

V20.7R=V2A+（3）

（m/s）2

689.25

663.08

646.72

5

σ=（p0-pv）/

ρV0.7R2

0.401

0.417

0.427

6

τc

0.164

0.169

0.174

7

T=PD·ηO·75/VA

kgf

38220

37448

36344

8

AP=T/

ρV0.7R2·τc

m2

6.463

6.391

6.164

9

AE=AP/（1.067-0.229P/D）

m2

7.119

7.110

6.881

10

AE/AO=AE/

πD2

0.503

0.524

0.519

按上述结果作图,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=0.535P/D=0.730D=4.160ηo=0.588Vmax=15.03

6.强度校核

按1983年<<规范>>校核t0.25R及t0.6r,应不小于按下式计算之值:

t=

X=A2GAdN2D3/1010Zb

计算功率Ne=5400×0.98=5292hp

AD=AE/AO=0.535,P/D=0.730,

，G=7.6gf/cm3,N=165rpm

b0.66R=0.226D·AE/AO/0.1Z=1.2575

b0.25R=0.7212b0.66R=0.9069

b0.6R=0.9911b0.66R=1.2463

项目

单位

数值

0.25R

0.6R

弦长b

m

0.9069

1.2463

K1

643

207

K2

250

151

K3

1410

635

K4

4

34

A1=D/P（K1-K2D/P0.7）+K3D/P0.7-K4

2327

836

Y=A1Ne/ZbN

20572.56

5378.93

K5

82

23

K6

34

12

K7

41

65

K8

380

330

A2=D/P（K5+K6ε）+K7ε+K8

1193

1013

材料系数K（铝镍合金）

1．179

1.179

X=A2GAdN2D3/1010Zb

0.2621

0.1619

mm

148.79

71.65

MAU标准桨叶厚度t′

mm

159．1965

90.688

校核结果

满足要求

满足要求

实取桨叶厚度

mm

160

92.13

实取桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=14.56与t0.25R=160连直线决定:

t0.2R=169.68t0.3R=150.30

t0.4R=130.88t0.5R=111.52

t0.6R=92.13t0.7R=72.72

t0.8R=53.34t0.9R=33.95

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=0.05805

标准桨

0.7R=0.05522

1－s=

=

=（1-0.279）*15.03*30.866/（165*3.0368）=0.6675

△

0.7R=〔

0.7R设－

0.7R标×

〕×0.75=-0.001126

△

t=－2

0（1－s）△

0.7R=2*0.730*0.6675*0.001126=0.00109

修正后的螺距比：

=

0＋△

t=0.730+0.00109=0.731

8.重量及惯性矩计算

根据MAU桨切面的面积数据用积分方法计算得：

桨叶重量3681.5.5kgf

桨毂重量1896.2kgf

螺旋桨重量5577.7kgf

桨叶惯性矩443.5kgf.m.s^2

桨毂惯性矩`30.9kgf.m.s^2

螺旋桨总惯性矩474.4kgf.m.s^2

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

r/R

面积系

数Ka

弦长╳最大

厚度b╳t

切面面

积（m2）

S=Kabt

辛式

系数

SM

（4）╳（5）

r

r2

（6）╳（7）

（6）╳（8）

0.2

0.674

0.1419915

0.0957023

1

0.0957023

0.416

0.173056

0.039812149

0.016561854

0.3

0.674

0.1468587

0.0989827

4

0.3959309

0.624

0.389376

0.247060905

0.154166005

0.4

0.674

0.1433527

0.0966197

2

0.1932394

0.832

0.692224

0.160775212

0.133764976

0.5

0.6745

0.1322990

0.0892357

4

0.3569423

1.040

1.0816

0.371220466

0.386069284

0.6

0.6745

0.1148199

0.0774460

2

0.1548920

1.248

1.557504

0.193305249

0.241244951

0.7

0.677

0.09113624

0.0616992

4

0.2467969

1.456

2.119936

0.359336358

0.523193737

0.8

0.683

0.06233081

0.0425719

2

0.08514391.872

1.664

2.768896

0.141679428

0.235754568

0.9

0.695

0.03143179

0.0218451

4

0.087382.0804

1.872

3.504384

0.163576085

0.306214431

1

0.7

0

0

1

0

2.08

4.3264

0

0

∑（6）=

1.6160287

∑（9）=

1.676765852

∑（10）=

1.996969807

9.敞水特性曲线

由MAU4-40,MAU4-55,P/D=0.731的敞水特性曲线内插得到MAU4-53.5,P/D=0.731的敞水特性曲线，其数据如下：

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

10KQ

0.372

0．354

0.322

0.294

0.262

0.222

0.184

0.132

KT

0.334

0.303

0.278

0.244

0.205

0.163

0.123

0.074

10.螺旋桨计算总结

螺旋桨直径4.160

螺距比0.731

型式MAU

叶数Z=4

盘面比AE/AO=0.535

纵倾角

螺旋桨效率ηo=0.588

设计航速Vmax=15.03

毂径比dh/D=0.18

旋向右旋

材料铝镍青铜

重量5577.7kgf

惯性矩474.4kgf.m.s^2

11.附录

螺旋桨制图数据。

高度

母线距随边

母线距导边

叶宽

实

际

尺

寸

高度

母线距随边

母线距导边

叶宽

画

图

尺

寸

t0.2r

0.416

0.351597

0.4851435

0.8367405

t0.2r

41.6

35.1597

48.51435

83.67405

t0.3r

0.624

0.42063375

0.55644375

0.9770775

t0.3r

62.4

42.06338

55.64438

97.70775

t0.4r

0.832

0.487407

0.607624

1.095031

t0.4r

83.2

48.7407

60.7624

109.5031

t0.5r

1.040

0.5475155

0.63881

1.1863255

t0.5r

104

54.75155

63.881

118.6326

t0.6r

1.248

0.603097

0.64321125

1.24630825

t0.6r

124.8

60.3097

64.32113

124.6308

t0.66r

1.3728

0.6254805

0.6320195

1.2575

t0.66r

137.28

62.54805

63.20195

125.75

t0.7r

1.456

0.64547475

0.60749825

1.252973

t0.7r

145.6

64.54748

60.74983

125.2973

t0.8r

1.664

0.65880425

0.50966475

1.168469

t0.8r

166.4

65.88043

50.96648

116.8469

t0.9r

1.872

0.60976175

0.31600975

0.9257715

t0.9r

187.2

60.97618

31.60098

92.57715

t0.95r

1.976

0.52903025

0.17039125

0.6994215

t0.95r

197.6

52.90303

17.03913

69.94215

t1.0r

2.080

0.21742175

5

t1.0r

208

21.74218

叶切面实际尺寸

0.2r

0.4r

0.6r

0.7r

0.9r

x

y0

yu

X

y0

yu

x

y0

yu

x

y0

yu

x

y0

yu

0

0.05939

　0

0

0.04581

　0

0

0.03132

　0

0

0.02182

0

0

0.00282

0

0.01673

0.08752

0.04115

0.02190

0.06751

0.03174

0.02717

0.04570

0.02174

0.03145

0.03120

0.01491

0.02833

0.00716

0.00136

0.03347

0.10138

0.03232

0.04380

0.07820

0.02493

0.05434

0.05344

0.01668

0.06302

0.03796

0.01124

0.05656

0.01069

0.00092

0.05020

0.11224

0.02545

0.06570

0.08658

0.01963

0.08151

0.05965

0.01313

0.09447

0.04356

0.00869

0.08489

0.01389

0.00070

0.08367

0.12904

0.01697

0.10950

0.09953

0.01309

0.13597

0.06928

0.00871

0.15737

0.05210

0.00560

0.14146

0.01950

0.00041

0.12551

0.14465

0.00916

0.16425

0.11158

0.00707

0.20390

0.07813

0.00461

0.23606

0.05988

0.00298

0.21219

0.02536

0.00024

0.16735

0.15644

0.00399

0.21901

0.12067

0.00308

0.27182

0.08458

0.00207

0.31475

0.06588

0.00127

0.28292

0.02969

0.00010

0.25102

0.16934

0.32851

0.13062

0.40779

0.09195

0.47225

0.07257

0.42447

0.03385

0.26776

0.16968

0.35041

0.13088

0.43496

0.09213

0.52875

0.07272

0.45270

0.03395

0.33470

0.16586

0.43801

0.12794

0.53043

0.09006

0.59178

0.07108

0.50834

0.03349

0.41837

0.15263

0.54752

0.11773

0.64970

0.08287

0.70204

0.06541

0.57787

0.03149

0.50204

0.13260

0.65702

0.10228

0.76972

0.07200

0.81218

0.05683

0.64748

0.02818

0.58572

0.10715

0.76652

0.08265

0.90083

0.05818

0.92244

0.04592

0.71710

0.02354

0.66939

0.07678

0.87602

0.05922

1.00764

0.04169

1.03258

0.03291

0.78663

0.01751

0.75307

0.04293

0.98553

0.03311

1.12704

0.02331

1.14284

0.01840

0.85625

0.01046

0.79490

0.02545

1.04028

0.01963

1.18661

0.01382

1.19784

0.01091

0.89096

0.00659

0.83674

0.00764

1.09503

0.00589

1.24631

0.00415

1.25297

0.00498

0.92577

0.0023

叶切面画图尺寸

0.2r

0.4r

0.6r

0.7r

0.9r

x

y0

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