福建137总吨钢质灯光围网渔船螺旋桨设计书.docx
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福建137总吨钢质灯光围网渔船螺旋桨设计书
福建137总吨钢质灯光围网渔船螺旋桨设计书
福建137总吨钢质灯光围网渔船
螺旋桨设计书
指导老师：
廖浔莉
学生姓名：
陈驰
学号：
U200912158
完成时间：
2012.5.26
1
目录
1，船舶总体情况.....................................................................................................................1
2，主机参数：
.........................................................................................................................2
3，推进因子的确定.................................................................................................................2
4，桨叶数Z的选取.................................................................................................................25，AE/A0的估算....................................................................................................................2
6，桨型的选取说明.................................................................................................................3
7，根据估算的AE/A0选取2~3张图谱.................................................................................3
8，列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计.........................................................3
9，空泡校核.............................................................................................................................5
10，计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线.......................................................................6
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..................................7
12，桨叶强度校核...................................................................................................................7
13，桨叶轮廓及各半径切面的型值计算...............................................................................9
14，桨毂设计：
.......................................................................................................................9
15，螺旋桨总图.....................................................................................................................10
16，螺旋桨重量及转动惯量计算.........................................................................................10
17，课程设计总结.................................................................................................................11
2
1，船舶总体情况
1
2，主机参数：
3，推进因子的确定
（1）伴流分数?
本船为单桨海上渔船，故使用汉克歇尔公式估算?
?
0.77Cp?
0.28?
0.77?
0.627?
0.28?
0.203
（2）推力减额分数t
使用汉克歇尔公式
t?
0.77Cp?
0.30?
0.77?
0.627?
0.30?
0.183（3）相对旋转效率
近似地取为?
R?
1.0
（4）船身效率
?
H?
（1?
t）（1?
?
）?
（1?
0.183）（1?
0.203）?
1.025
4，桨叶数Z的选取
根据所给数据浆的叶数为Z?
4
5，AE/A0的估算
按公式：
AEA0?
（1.3?
0.3Z）T（p0?
pV）D2?
k
进行估算，
其中：
2
T?
PE76?
?
18.45kN（1?
t）Vs（1?
0.183）?
9.8?
0.5144
水温15℃时汽化压力
pV?
174kgfm2?
174?
9.8Nm2?
1.705kNm2
静压力
p0?
pa?
?
hs?
（10330?
1025?
1.5）?
9.8Nm2?
116.30kNm2
k取0.2
AEA0
?
（1.3?
0.3Z）T（p0?
pV）D2?
k
?
（1.3?
0.3?
3）?
18.45
?
0.446（116.30?
1.705）?
1.22?
0.2
6，桨型的选取说明
由于资料有限，而原数据上面显示此条船的螺旋桨为AU3-35型螺旋桨。
所以此课程设计中，选用MAU型螺旋桨。
7，根据估算的AE/A0选取2~3张图谱
根据AE/A0=0.446选取MAU4-40,MAU4-55两张图谱。
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
由于此船为渔船，所以功率储备取50%，轴系效率?
S?
0.98，齿轮箱效率?
G?
0.96
螺旋桨敞水收到功率
PD0?
PS?
0.5?
0.98?
?
S?
?
G?
147.1?
0.5?
0.98?
0.98?
0.96?
67.81kW?
92.18hp
3
由于此渔船有变速箱，并且变速比例为2:
1，所以螺旋桨的转速应该为主机转速的一半。
4
图1红色为MAU4-40，蓝色为MAU4-55
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
9，空泡校核
由图解法求出不产生空泡的（AEA0）min及相应的Vsmax、P/D、?
0、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1.5m
水温15℃时汽化压力
p2
V?
174kgfm?
174?
9.8Nm2?
1.705kNm2
p0?
pV?
p0?
?
hs?
pV?
（10330?
1025?
1.5?
174）kgf/m2?
11693.5kgf/m2PD0?
67.81kW?
92.18hp
?
?
104.63kgf?
s2/m4
5
序号123456789101112
项目
AE/A0VMAX
单位knm/s（m/s）（m/s）2
2
2
VA=0.5144*VMAX*（1-ω）
（0.7πND/60）V0.7R2=VA2+（4）
1
2
数值
MAU4-40MAU4-550.400.559.329.303.8213.813419.40434.00227050.5150.150
397.19411.72215390.5430.15811240.3300.3711.651
0.225
/2ρV0.7R2
1
ζ=（p0-pv）/（/2ρV0.7R）
ηc（查图6-22）推力T=75*PD*
η0/VA需要投射面积AP=T/（η
2
c*1
kgfm2m2m
2
11400.3350.3731.7440.214
/2
ρV0.7R）需要展开面积
AE=AP/（1.067-0.229*P/D）
A0=πD/4
需要的AE/A0
2
由于每一种型号的螺旋桨都满足空泡校核的要求，所以可以随机选择两种螺旋桨中的一种。
所以此处选择MAU4-40型螺旋桨。
所以后续计算中的参数为Vmax?
9.32kn
P/D?
0.74?
?
60.12D?
1.49m?
0?
0.63
10，计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线
直接作出MAU4-40的敞水性征曲线：
6
图2红色为KT，蓝色为10Kq
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=0.25,KQ=0.023。
计算功率PD=147.1*0.97=142.69kW=194hp
系柱推力减额分数取t0=1.04,
主机转矩
Q?
PD?
60?
75/（2?
N）?
194?
60?
75/（2?
?
750）?
185.26kgf?
m系柱推力
T?
（KTKQ）?
（QD）?
（0.25/0.023）?
（185.26/1.49）?
1351.4kgf车叶转速
N0?
?
60?
194.26rpm
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：
tmm）
式中
7
Y?
1.36A1Ne
Zbn
e
A?
D
1P（KKDD
1?
2P）?
K3?
K4
0.7P0.7
X?
A2
2GAdneD3
1010Zb
AD
2?
P（K5?
K6?
）?
K7?
?
K8
计算功率
Ne?
147.1?
0.97?
142.69kW?
194hp
Ad?
AEA0?
0.40P/D?
0.74?
?
10?
G?
7.6gf/cm3ne?
375rpm在0.6R处切面弦长
bb
0.25?
0.7212max
D?
D?
0.7212?
0.332?
1.49?
0.357m
b0.9911bmax
0.6?
D?
D?
0.9911?
0.332?
1.49?
0.490m
项目单位数值
0.25R0.6R
弦长bm0.3570.49K1634207K2250151K31410635K4434A1=D/P（K1-K2D/P0.7）+K3D/P0.7-K42302828Y=1.36A1*Ne/（Z*b*ne）1134.0068297.2558K58223K63412K74165K8380330A2=D/P（K5+K6ε）+K7ε+K813601173材料系数K（铝青铜）kgf/cm31.2001.200X=A2*G*Ad*ne2*D3/（1010*Z*b）0.13470.0846t=√Y/（K-X）mm32.62716.325B标准桨叶厚度t′mm56.232.3校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm56.232.3
8
13，桨叶轮廓及各半径切面的型值计算
最大切面在靠近0.6R处，
bmax?
0.332D?
0.332?
1.49m?
0.49m
轴线处最大厚度
tmax?
0.045D?
0.045?
1.49?
1000mm?
67.05mm
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?
194hp，此时N0?
194.26rpm
?
PD
N0?
?
?
194/194.26?
?
0.99961313根据上交版《船舶原理（下）》课本P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt?
150mm
采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径：
dh?
1.8dt?
1.8?
150mm?
270mm
毂前后两端的直径：
d2?
0.88dh?
0.88?
270mm?
237.6mm
d2?
1.10dh?
1.10?
270mm?
297mm
桨毂长度：
l0?
dh?
100mm?
370mm
减轻孔的长度：
l1?
0.3l0?
0.3?
370mm?
111mm
毂部筒圆厚度：
?
?
0.75t0.2R?
0.75?
59.66mm?
44.75mm
叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径
r1?
0.033D?
0.033?
1.49?
1000mm?
49.17mm
r1?
0.044D?
0.044?
1.49?
1000mm?
65.56mm
9
15，螺旋桨总图
参看AutoCAD图纸。
图3MAU4-40螺旋桨总图
16，螺旋桨重量及转动惯量计算
铝青铜材料重量密度：
?
?
8410kgf/m3
0.6R处叶切面的弦长：
b0.6?
0.49m
螺旋桨直径：
D?
1.49m
t0.2?
0.05966m,t0.6?
0.03227m最大连续功率：
PD?
194hp，此时N0?
194.26rpm毂径：
d?
0.167dt?
0.167?
1.50m?
0.25m毂长：
LK?
0.3m7
桨毂长度中央处轴径：
10
d0?
0.045?
0.108（PD/N0）/3?
K?
LK/2
?
[0.045?
0.108?
（194/194.26）/3?
0.1?
0.37/2]m
?
0.062m
d/D?
0.168
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?
0.169?
?
Z?
bmax（0.5t0.2?
t0.6）（1?
d/D）?
D（kgf）
?
0.169?
8410?
4?
0.49?
（0.5?
0.05966?
0.03227）?
（1?
0.168）?
1.49（kgf）?
214.46kgf
桨毂重：
Gn?
（0.8?
8d00.6dLK/?
d）2kgf（）
0.25（）0.062?
/0.?
25）?
0.327kgf84100.6?
（0.8?
8?
?
142.kgf20
螺旋桨重量：
6kgf35G?
G214.4k6gf?
142.k2g0?
fbl?
Gn?
螺旋桨惯性矩：
Imp?
0.0948?
?
Z?
bma（0.5tx3?
t）D0.60.2
?
0.0948?
8410?
4?
0.49?
（0.5?
0.05966?
0.03227）?
1.493（kgf?
m?
s2）
?
321kgf?
m?
s2
17，课程设计总结
此次课程设计是大学以来第一次一个人独立完成的课程设计。
前前后后大概持续了两个礼拜的时间。
在这两个礼拜的时间中有不知道如何下手的困惑，有看不懂过程的烦躁，有数据错误的痛苦，还有全盘修改的怨恨。
但是无论如何，最后我用自己最大的努力和耐心完成了此次课程设计的任务。
可以说收获颇多：
此次课程设计让我对螺旋桨的知识有了更深入的了解，巩固了以前所学的知识点；此次课程设计也让我对螺旋桨的设计步骤有了全面的把握，有利于我以后的学习与工作；此次课程设计也让我发现了原来课程设计模板中存在的一些问题（例如J与?
之间的关系在模板中存在错误），在这种过程中让我更加坚定了实事求是的思想。
虽然我们马上就要迈入大四了，但是希望我们学院以后的专业课能够更多地搞一些课程设计，因为课程设计可以让同学们在实践的过程中对书本上的知识有更加深入的理解，有利于同学们对于专业知识掌握。
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