螺旋桨设计计算书.docx
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螺旋桨设计计算书
1.船舶主要要素1
2.船体阻力计算1
3.船身效率计算1
4.收到马力计算1
5.假定设计航速有效马力计算2
6.初步确定桨的要素3
7.拖力计算4
8.空泡校核4
9.确定螺旋桨的要素5
10.强度校核6
11.确定设计的螺旋桨各切面厚度7
12.螺距修正8
13.重量及惯性距计算9
14.螺旋桨计算总结9
15.螺旋桨型值表9
MAU型螺旋桨设计计算书
1.船舶主要要素（已知拖网渔船主要参数）
设计水线长
Lwl46.7m
垂线间长
L
pp=
=46m;
型宽
B:
=8.8m;
平均吃水
T:
=3.3m;
方形洗漱
cb
=0.678
棱形系数
C
p:
=0.69;
排水体积
▽=
=905.7m
排水量
△
=928.3t;
主机功率
MHP=1400HP;
转速
N
=370r/min;
桨轴线中心距基线高Zp=1.28m;
轴系传递效率ns=0.97
右旋
材料铝镍青铜
2.船身效率计算
根据汉克歇尔公式:
3=0.77Cp-0.28=0.2513
4.收到马力计算
储备功率10%
轴系数效率取ns=0.97
收到马力PD=MHPnsnr=1222.2HP（公制）
5.假定设计航速有效马力计算
序号
项目
单位
数值
1
假定设计航速Vs
Kn
11
12
13
14
2
V=Vs（1-
3）
Kn
8.25
9
9.75
10.5
3
Bp=NPd
0.5八/2.5/VA
66.169
53.230
43.577
36.207
4
o0.5
BP
8.134
7.296
6.601
6.017
5
91.8
83.5
76.8
70.8
6
MAU4-40
P/D
0.588
0.612
0.636
0.663
7
）
n0
0.496
0.527
0.553
0.580
8
THP=PqhnOnr
Hp
9
s
90.3
82.3
75.3
69.3
10
MAU4-55
P/D
0.63
0.655
0.682
0.710
11
）
n0
0.482
0.508
0.537
0.564
12
THP=PqhnOnr
Hp
13
s
89
81.2
74.6
68.4
14
MAU4-70
P/D
0.634
0.658
0.688
0.718
15
）
n0
0.467
0.494
0.517
0.543
16
THP=PqhnOnr
Hp
根据MAU4-40MAU4-55MAU4-70勺Bp-S图谱列下表计算。
据表中的计算结果可绘制THP--VS曲线，如下图1所示。
从THP--VS曲线EHP曲线交点处可获得:
MAU4-40Vs=11.08Kn
MAU4-55Vs=10.95Kn
MAU4-70Vs=10.82Kn
EHP
90
750
80
600
70
450.
60
■
300_
150
09101112Vs（Kn）
6.初步确定桨的要素
MAU
设计航速Vs（kn）
P/D
D（m）
n0
4-40
10.79
0.68
76.8
1.52
0.555
4-55
10.68
0.691
76.4
1.55
0.538
4-70
10.54
0.695
76.2
1.60
0.510
以上数据均由上图1查得
7.拖力计算
拖网航速Vs=4Kn
序号
计算项目
MAU4-40
MAU4-55
MAU4-70
1
直径d（m
1.52
1.55
1.60
2
VA=0.5145•Vs（1
—3）（m/s）
1.65
1.65
1.65
3
Q=DHP*75*60/2nN
846
846
846
4
假定转速Ni
300
340
360
300
340
360
300
340
360
5
J=60Va/N1D
0.217
0.192
0.181
0.22
0.194
0.183
0.224
0.198
0.187
6
25
KQ=3600Q/pN1D
0.039
0.031
0.028
0.042
0.033
0.029
0.047
0.037
0.033
7
J（查图谱）
0.194
0.196
0.201
8
Kq
0.033
0.035
0.039
9
Kt
0.248
0.252
0.254
10
N=60-Va/JD
335
337
335
11
T拖=（Q/D）•（Kt/KQ）（kgf）
4182
4060
3748
8.空泡校核
根据瓦根宁根限界限线计算
桨轴沉深hs=Tm-Zp=2.4m
计算温度20°C,则Pv=238kgf/m2
取水温20度，Pa-大气压为：
10330Kgf/m
2
P0-Pv=Pa-Pv+hs丫=12552kgf/m
序号
项目
单位
数值
MAU4-40
MAU4-55
MAU4-70
1
Vs
Kn
4
4
4
2
VA=0.5145（1—3）Vs
m/s
1.66
1.66
1.66
3
2
（0.7nND/60）
（m/s）2
348
343
325
4
V0.7R2=Va2+（3）
（m/s）2
350.8
345.8
327.8
5
2
（T=（Po—Pv）/0.5PV0.7R
0.684
0.694
0.732
6
Tc（查瓦根宁根界限线）
0.234
0.245
0.255
7
T=（Q/D）•（Kt/Kq）
kgf
4183
4061
3748
8
2
Ap=T/（tc•0.5pV0.7R）
2m
0.97
0.92
0.86
9
Ae=Ap/（1.067-0.22P/D）
2m
1.054
1.009
0.944
10
AEAd=Ae‘/nD2/4
0.581
0.571
0.557
9.确定螺旋桨的要素
据上表计算结果作下图2所示，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。
由图可得：
A/A0=0.56；Vs=10.95Kn；P/D=0.69；D=1.56m；n。
=0.53
N=336r/min,有效拖力Te二T（1-t）=4060*（1-0.173）=3357.62kgf
10.强度校核
根据2001年《钢制海船入籍建造规范》校核t0.25R及t0.6R应不小于按下式计算之值:
Y=1.36AiNe/（ZbN）x=A2GANfB（1010Zb）
计算功率：
Ne=PsXns=600>0.97=582HP
D=1.56m
Ad二A/Ao=0.56
P/D=0.69&=10o
G=7.6g/cm3N=336r/min
b°.66R=0.226DAe/Ao/0.1Z=0.479
bo.25R=0.722b0.66R=0.346b0.6R=0.9911b0.66R=0.478
项目
数值
0.25R
0.6R
舷长b
0.346
0.478
k1
634
207
k2
250
151
k3
1410
635
k4
4
34
A1=D/P（k1-k2D/P°.7R）+k3D/P°.7R-k4
2490.2
886.5
Y=ANe/ZbN
3107.3
800.7
k5
82
23
k6
34
12
k7
41
65
ks
380
330
A=D/P（k5+k6£）+k7£+ks
1419.8
1193.4
材料系数K（锰铁黄铜）
1
1
x=AGANfD7（1010Zb）
0.166
0.102
t=[Y/（k-x）]0.5
61.0
35.0
AU标准桨厚度t'
60.5
36.17
校核结果
不满足要求
满足要求
实取桨叶厚度
61
35
11•确定设计的螺旋桨各切面厚度
实际桨叶厚度按t1.0r=0.003D=5.0mm与t0.25r=61.2mm连成直线决定:
图三。
从图中可得出各切面最大厚度为：
to.2R=64mmto.3R=57mmto.4R=49mmto.5R=42mm
to.6R=35mmto.7R=27mmto.8R=21mmto.9R=14mm
r/R
1.0
0.9.
0.8,
0.7.
0.6
0.5.
0.4,
0.3.
0.2
■i」Li.
102030405060
t（mm）
12.螺距修正
由于实际桨叶厚度小于标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。
设计桨（t/b）0.7R=0.027/0.9964b=0.055
标准桨（t/b）'.7r=0.0171D/（0.9964X）.31075D）=0.05523
1-s二Va/Np=（1-w）*V*30.866/Np=0.8089
△（t/b）0.7R设-（t/b）0.7R标*0.55/0.544]*0.75=0.000556
△（t/b）t=-2（P/D）0*（1-S）*△（t/b）0.7r=-2*0.67*0.8089*0.000556=-0.000603
修正后的螺距比为：
P/D=（P/D）「+△（t/b）t=0.69
13.重量及惯性距计算
采用船舶及海洋工程设计研究院公式：
桨叶重：
Gbi=0.169丫・Zbmax（0.5t0.2+t0.6）（1—d/D）D
=0.169•8410•4•0.64•（0.5•0.064+0.035）（1-0.18）•1.56
=325.8kgf
桨毂重：
G=（0.88—0.6•do/d）Lkyd
=130.8kgf
螺旋桨重量：
G=Gbl+Gn=325.8+130.8=456.6kgf
螺旋桨的惯性矩：
lmp=0.0948丫・Zb^ax（0.5t0.2+t0.6）D3
-1.56
=0.0948•8410•4•0.64（0.5•0.064+0.035）
2
=519.14kgf•cm-s
14.螺旋桨计算总结
螺旋桨直径
D=1.56m
螺距比
P/D=0.89
叶数
Z=4
型式
MAU型
盘面比
Ae/Ao=0.56
纵倾角
&=10°
螺旋桨效率
n0=0.53
设计航速
Vs=10.95kn
毂径比
db/D=0.18
旋向
右旋
材料
锰铁黄铜
15.螺旋桨型值表
螺旋桨桨叶轮廓尺寸表
r/R
0.2C
.30?
L
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9（
）.951
.0
从母线到叶片随边的距离
140
168
194
218
240
257
263
243
211
86
从母线到叶片导边的距离
194
2232
43
256
257
243
204
127
69
叶片宽度
334
3914
37
474
497
500
467
370
280
叶片厚度
64
57
49
42
35
27
21
14
10
8
从导边至最厚点的距离
107
1261
40
154
173
201
212
181
141
MAU型螺旋桨切面尺寸表
r/R
0.2
叶宽b
334
334
334
334.
334
334
334
最大厚
度t
64
64
64
64
64
64
64
X
0
7
「13
201
33
50
67
Y°
22
33
38
421
49
55
59
Yu
22
16
12
10
6
3
2
0.3
叶宽b
391
391
「0.391
391]
391
391
391
最大厚
度t
57
57
57
57
57
57
57
X
0
8
P16
23]
39
59
78
Yo
20
29
34
38
43
48
52
Yu
20
14
11
9
6
3
1
0.4
叶宽b
437
437
「437
437]
437
437
437
最大厚
度t
50
50
50
50
50
50
50
X
0
9
「17
26:
44
66
87
Yo
17
26
30
331
38
42
46
Yu
17
12
9
7
5
3
1
0.5
叶宽b
474
474
|474
474]
474
474
474
最大厚
度t
42
42
042
42
42
42
42
X
0
10
「019
291
48
72
96
Yo
15
22
025
281
32
36
39
Yu
15
10
8
6
4
2
1
0.6
叶宽b
497
497
1497
497I
497
497
497
最大厚
度t
35
35
35
35
35
35
35
X
0
11
「22
331
54
81
109
Yo
12
17
20
231
26
30
32
Yu
12
8
6
5
3
2
1
0.7
叶宽b
500
500
1500
500I
500
500
500
最大厚
度t
28
28
28
28
28
28
28
X
0
13
25
38I
63
94
127
Yo
8
12
14
16I
20
23
25
Yu
8
6
4
3
2
1
0
0.800
叶宽b
467
467
1467
467I
467
467
467
最大厚
度t
20
20
20
20
20
20
20
X
0
13
27
40I
66
99
132
Yo
4
7
8
10I
13
16
18
Yu
4
3
2
2
1
1
0
0.900
叶宽b
370
370
1370
370I
370
370
370
最大厚
度t
13
13
13
13
13
13
13
X
0
11
23
4
57
85
113.
Yo
1
3
4
5
7
10
11
Yu
1
1
0
0
0
0
0
0.950
叶宽b
280
280
280
280
280
280
280
最大厚
度t
9
9
9
9
9
9
9
X
0
9
17
26
44
65
87
Yo
1
2
3
4
5
7
8
Yu
0
0
0
0
0
0
0
续表:
334
334
334
334
334
334
334
334
334
334
064
64
P64J
64
64
64
64
64
64
P64
100
107
134
167
201
234
267
301
318
J334
64
64
63
58
50
41
29
16
10
3
0
0
P0|
0
0
0
0
0
0
:
0
391
391
391J
391
391
391
391
391
391
|391
57
57
57
57
57
57
57
57
57
57
117
125
:
156J
195
234
273
312
51
371
390
57
57
56J
51
44
36
26
14
9
J3
0
0
0'
0
0
0
0
0
0
0
437
437
437J
437
437
437
437
437
437
1437
50
50
50J
50
50
50
50
50
50
|50
131
140
175'
219
262
306
350
394
416
437
49
50
48J
45
39
31
22
13
7
12
0
0
0J
0
0
0
0
0
0
10
474
474
474'
474
474
474
474
474
474
474
42
42
42
42
42
42
42
42
42
42
144
154
192J
239
286
333
380
427
450
1—474
42
42
411
38
33
27
19
11
6
12
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
497
497
—4971
497
497
497
497
497
497
1—497
35
35
35J
35
35
35
35
35
35
135
163
174
212
260
307
355
402
450
474
498
35
35
r34J
31
27
22
16
9
5
r2
0
0
0J
0
0
0
0
0
0
10
500
500
500
500
500
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