螺旋桨设计计算说明书1汇总.docx

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螺旋桨设计计算说明书1汇总

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=5400×0.9×ηsηR

=5400×0.9×0.98×1.0

=4762.8（hp）

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

42.337

35.177

29.604

25.193

6.507

5.931

5.441

5.019

MAU

4-40

δ

75.73

70.17

65.08

60.53

P/D

0.640

0.667

0.694

0.720

ηO

0.558

0.582

0.605

0.627

PTE=PD·ηH·ηO

hp

2864

2987

3105

3218

MAU

4-55

δ

74.3

68.6

63.4

59.1

P/D

0.686

0.713

0.741

0.772

ηO

0.542

0.567

0.591

0.612

PTE=PD·ηH·ηO

hp

2782

2910

3033

3141

MAU

4-70

δ

73.7

67.8

63.2

58.5

P/D

0.693

0.723

0.753

0.790

ηO

0.522

0.545

0.565

0.584

PTE=PD·ηH·ηO

hp

2679

2797

2900

2997

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ηO如下表所列。

MAU

Vmax

P/D

δ

D

ηO

4-40

15.096

0.697

64.42

4.249

0.607

4-55

15.039

0.745

63.52

4.174

0.591

4-70

14.847

0.752

63.69

4.132

0.561

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

VA

Kn

15.096

15.039

14.847

2

VA=0.5144Vmax（1-w）

m/s

5.599

5.578

5.506

3

（0.7πND/60）2

（m/s）2

660.29

637.19

624.43

4

V20.7R=V2A+（3）

（m/s）2

691.6

668.2

654.7

5

σ=（p0-pv）/

ρV0.7R2

0.400

0.414

0.422

6

τc

0.161

0.166

0.170

7

T=PD·ηO·75/VA

kgf

38726

37847

36396

8

AP=T/

ρV0.7R2·τc

m2

6.648

6.522

6.251

9

AE=AP/（1.067-0.229P/D）

m2

7.327

7.276

6.986

10

AE/AO=AE/

πD2

0.517

0.531

0.521

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=0.530P/D=0.741D=4.182mηo=0.594Vmax=15.053kn

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=0.530,P/D=0.741,

，G=7.6gf/cm3,N=165rpm

b0.66R=0.226D·AE/AO/0.1Z=1.2523m

b0.25R=0.7212b0.66R=0.9032m

b0.6R=0.9911b0.66R=1.2412m

项目

单位

数值

0.25R

0.6R

弦长b

m

0.9032

1.2412

K1

634

207

K2

250

151

K3

1410

635

K4

4

34

A1=D/P（K1-K2D/P0.7）+K3D/P0.7-K4

2299

827

Y=A1Ne/ZbN

20409.4

5342.4

K5

82

23

K6

34

12

K7

41

65

K8

380

330

A2=D/P（K5+K6ε）+K7ε+K8

1186

1011

材料系数K（铝镍合金）

1.179

1.179

X=A2GAdN2D3/1010Zb

0.2633

0.1633

mm

149.29

72.52

MAU标准桨叶厚度t′

mm

160

91.17

校核结果

满足要求

满足要求

实取桨叶厚度

mm

161

92.7

实取桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=14.64mm与t0.25R=161mm连直线决定:

t0.2R=170.8mmt0.3R=151.2mm

t0.4R=131.7mmt0.5R=112.2mm

t0.6R=92.7mmt0.7R=73.2mm

t0.8R=53.7mmt0.9R=34.2mm

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=0.0732/（0.9964*1.2523）=0.05866

标准桨

0.7R=0.0171*D/（0.9964*0.31075*D）=0.05522

1－s=

=

=

=0.655

△

0.7R=〔

0.7R设－

0.7R标×

〕×0.75=-0.000668

△

t=－2

0（1－s）△

0.7R=-2*0.741*0.655*（-0.000668）=0.000648

修正后的螺距比：

=

0＋△

t=0.741+0.000648=0.7416

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3641kgf

桨毂重量

螺旋桨重量

桨叶惯性矩440kgf•m•s2

桨毂惯性矩

螺旋桨总惯性矩

（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

0.833*0.171

0.0960

1

0.096

0.2R

0.04R2

0.0192R

0.00384R2

0.3

0.674

0.973*0.151

0.0990

4

0.396

0.3R

0.09R2

0.1188R

0.03564R2

0.4

0.674

1.091*0.132

0.0971

2

0.194

0.4R

0.16R2

0.0776R

0.03104R2

0.5

0.6745

1.181*0.112

0.0892

4

0.357

0.5R

0.25R2

0.1785R

0.08925R2

0.6

0.6745

1.241*0.093

0.0788

2

0.156

0.6R

0.36R2

0.0936R

0.05616R2

0.7

0.677

1.248*0.073

0.0617

4

0.247

0.7R

0.49R2

0.1729R

0.12103R2

0.8

0.683

1.164*0.054

0.0429

2

0.086

0.8R

0.64R2

0.0688R

0.05504R2

0.9

0.695

0.922*0.034

0.0218

4

0.087

0.9R

0.81R2

0.0783R

0.07047R2

1

0.7

0

0

1

0

R

R2

0

0

∑（6）=

1.619

∑（9）=

0.8077R

∑（10）=

0.46247R2

9.敞水特性曲线

由MAU4-40,MAU4-55,P/D=0.741的敞水特性曲线内插得到MAU4-53,P/D=0.741的敞水特性曲线，其数据如下：

Z

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

0.365

0.349

0.326

0.298

0.262

0.221

0.173

0.112

KT

0.3217

0.301

0.272

0.247

0.209

0.160

0.110

0.049

ηo

0

0.153

0.272

0.400

0.502

0.595

0.661

0.672

10.螺旋桨计算总结

螺旋桨直径D=4.182

螺距比P/D=0.7416

型式MAU

叶数Z=4

盘面比AE/AO=0.530

纵倾角

螺旋桨效率ηo=0.594

设计航速15.053kn

毂径比dh/D=0.18

旋向右旋

材料铝镍青铜

重量

惯性矩

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

418.2

350.1431

483.1373

833.2804

t0.2r

41.8

35.0

48.3

83.3

t0.3r

627.3

418.8943

554.1427

973.037

t0.3r

62.7

41.9

55.4

97.3

t0.4r

836.4

485.3914

605.1113

1090.503

t0.4r

83.6

48.5

60.5

109.1

t0.5r

1045.5

545.2514

636.1683

1181.42

t0.5r

104.6

54.5

63.6

118.1

t0.6r

1254.6

600.603

640.5514

1241.154

t0.6r

125.5

60.1

64.1

124.1

t0.66r

1380.06

622.894

629.4059

1252.3

t0.66r

138.0

62.3

62.9

125.2

t0.7r

1463.7

642.8055

604.9861

1247.792

t0.7r

146.4

64.3

60.5

124.8

t0.8r

1672.8

656.0799

507.5571

1163.637

t0.8r

167.3

65.6

50.8

116.4

t0.9r

1881.9

607.2402

314.703

921.9432

t0.9r

188.2

60.7

31.5

92.2

t0.95r

1986.45

526.8426

169.6866

696.5292

t0.95r

198.6

52.7

17.0

69.7

t1.0r

2091

216.5227

0

0

t1.0r

209.1

21.7

0.0

0.0

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

59.78

0

46.10

0

31.52

0

21.96

0

2.84

16.67

88.10

41.42

21.81

67.93

31.94

27.06

45.98

21.88

31.32

31.40

15.01

28.21

7.22

1.37

33.33

102.05

32.54

43.62

78.69

25.09

54.11

53.77

16.78

62.76

38.21

11.31

56.33

10.77

0.92

50.00

112.98

25.62

65.43

87.12

19.76

81.17

60.02

13.21

94.08

43.85

8.75

84.54

13.99

0.70

83.33

129.89

17.08

109.05

100.16

13.17

135.41

69.71

8.76

156.72

52.45

5.64

140.87

19.65

0.41

124.99

145.61

9.22

163.58

112.27

7.11

203.05

78.61

4.64

235.08

60.28

3.00

211.31

25.55

0.24

166.66

157.48

4.01

218.10

121.43

3.09

270.70

85.10

2.09

313.45

66.32

1.28

281.75

29.91

0.10

249.98

170.46

0

327.15

131.44

0

406.11

92.51

0

470.29

73.05

0

422.71

34.10

0

266.65

170.80

0

348.96

131.70

0

433.16

92.70

0

526.57

73.20

0

450.83

34.20

0

333.31

166.96

0

436.20

128.74

0

528.24

90.61

0

589.33

71.55

0

506.24

33.74

0

416.64

153.63

0

545.25

118.46

0

647.01

83.38

0

699.14

65.84

0

575.48

31.72

0

499.97

133.48

0

654.30

102.92

0

766.54

72.45

0

808.82

57.21

0

644.81

28.39

0

583.30

107.86

0

763.35

83.17

0

897.11

58.54

0

918.62

46.23

0

714.14

23.72

0

666.62

77.29

0

872.40

59.59

0

1003.47

41.95

0

1028.31

33.12

0

783.38

17.64

0

749.95

43.21

0

981.45

33.32

0

1122.38

23.45

0

1138.11

18.52

0

852.71

10.53

0

791.62

25.62

0

1035.98

19.76

0

1181.70

13.91

0

1192.89

10.98

0

887.28

6.63

0

833.28

7.69

0

1090.50

5.93

0

1241.15

4.17

0

1247.79

5.01

0

921.94

2.34

0

叶切面画图尺寸

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

6.0

0

4.6

0

3.2

0

2.2

0

0.3

1.7

8.8

4.1

2.2

6.8

3.2

2.7

4.6

2.2

3.1

3.1

1.5

2.8

0.72

0.1

3.3

10.2

3.3

4.4

7.9

2.5

5.4

5.4

1.7

6.3

3.8

1.1

5.6

1.08

0.1

5.0

11.3

2.6

6.5

8.7

2.0

8.1

6.0

1.3

9.4

4.4

0.9

8.5

1.40

0.1

8.3

13.0

1.7

10.9

10.0

1.3

13.5

7.0

0.9

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0.6

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1.96

0.0

12.5

14.6

0.9

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11.2

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20.3

7.9

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6.0

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0.0

16.7

15.7

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6.6

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0

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0

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0

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0

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0

弧长a

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α

β

0.2r（0.0702）

22

27.1

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26

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20

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30

29

8

14.7