船舶推进课程设计8154L远洋渔船螺旋桨设计书.docx

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船舶推进课程设计8154L远洋渔船螺旋桨设计书

船舶推进课程设计8154L远洋渔船螺旋桨设计书

船舶与海洋工程学院

船舶推进螺旋桨设计书

8154L远洋渔船螺旋桨设计书

指导老师：

xxx

专业班级：

xxx

学生姓名：

xxx

学号：

xxx

邮箱：

xxx

完成日期：

2013/4/18

8154L远洋渔船螺旋桨设计

1．船型.............................................2

2．主机参数...........................................3

3．推进因子的确定.....................................3

4．桨叶数Z的选取.....................................3

5．AE/A0的估算.......................................3

6．桨型的选取说明.....................................4

7．根据估算的AE/A0选取2～3张图谱....................4

8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计.........4

9．空泡校核...........................................5

10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线................7

11.船舶系泊状态螺旋桨计算............................7

12．桨叶强度校核......................................8

13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算....................8

14．桨毂设计..........................................9

15．螺旋桨总图绘制...................................10

16．螺旋桨重量及转动惯量计算.........................10

17．螺旋桨设计总结...................................11

18．课程设计总结.....................................11

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8154L远洋渔船螺旋桨设计

8154L远洋渔船螺旋桨设计书

1.船型

单桨单舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型远洋渔船。

艾亚法有效功率估算表：

（按《船舶原理（上）》P285实例计算）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。

）

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8154L远洋渔船螺旋桨设计

2.主机参数

3．推进因子的确定

（1）伴流分数w本船为单桨渔船，故使用汉克歇尔公式估算w=0.77×CP-0.28=0.77×0.569-0.28=0.158

（2）推力减额分数t本船为单桨渔船，使用汉克歇尔公式t=0.77×CP-0.30=0.77×0.569-0.30=0.138R=1（3）相对旋转效率：

近似地取为η（4）船身效率

ηH=1-t=（1-0.158）/（1-0.138）=0.981-w

4．桨叶数Z的选取

根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找，故选用四叶。

5．AE/A0的估算（注意：

对于内河船及大径深比螺旋桨的船不一定适用！

）按公式AE/A0=（1.3+0.3×Z）×T/（p0-pv）D2+k进行估算，

其中：

T=PE=350×0.735/（（1-0.138）×13×0.5144）=44.63kN（1?

t）V

水温15℃时pv=174kgf/m2=174×9.8N/m2=1.705kN/m2

静压力p0=pa+γhs=（10330+1025×2）×9.8N/m2=121.324kN/m2

k取0.2

D允许=0.7×Td=（0.7～0.8）×2.90=2.03m～2.32m（单桨船）

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AE/A0=（1.3+0.3×Z）×T/（p0-pv）D2+k

=（1.3+0.3×4）×44.63/（（121.324-1.705）×2.032）+0.2=0.426

6．桨型的选取说明

目前在商船螺旋桨设计中，以荷兰的楚思德B型和日本AU型（包括其改进型MAU型）螺旋桨应用最为广泛。

由于本船为远洋渔船，教科书例子为MAU型，且其图谱资料较齐全，故选用MAU型更方便设计出螺旋桨。

7．根据估算的AE/A0选取2~3张图谱

根据AE/A0=0.426选取MAU4-40,MAU4-55两张图谱。

8．按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计得到2组螺旋桨的要素及VsMAX

功率储备取10%，轴系效率ηS=0.98，齿轮箱效率ηG=0.96螺旋桨敞水收到功率

PDO=Ps×（1-0.10）×ηR×ηS×η

G

=541×0.9×1×0.98×0.96=458.08kw=623hp

螺旋桨转速n=n/i=950r/min/3.97=239.3r/min列表查图谱可得：

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据1.1中艾亚法估算的有效功率及上表计算结果可绘制PTE、δ、P/D、D及η0对V的曲线，如图一所示：

图一

从P

TE-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计航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及η0如下表所列。

9．空泡校核

由图解法求出不产生空泡的（AE/A0）MIN及相应的VsMAX、P/D、η0、D.按柏努利空泡限界线中渔船下限线，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2.0m

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p0-pv=pa+γhs-pv=（10330+1025×2-174）kgf/m2=12206kgf/m2计算温度t=15℃,pv=174kgf/m2PDO=458.08kw=623hp

ρ=104.63kgfs2/m4

据上述结果作图二，可求得不发生空泡的最小盘面比及对应的最佳螺旋桨要素:

图二

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由上图得最佳要素为：

AE/A0=0.513，P/D=0.844，D=2.17m，η0=0.675，VMAX=12.94kn

10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线

由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.844的敞水性征曲线内插得到MAU4-51.3、P/D=0.844的螺旋桨无因次敞水性征曲线如图三所示，其数据如下：

图三螺旋桨无因次敞水性征曲线

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=0.447,KQ=0.0370

计算功率PD=Ps×ηS×ηG=541×0.98×0.96=508.97kw=692hp

系柱推力减额分数取t0=0.04,

主机转矩Q=PD×60×75/（2πN）=692×60×75/（2×3.1416×239.3）=2071kgf.m系柱推力T=（KT/KQ）×（Q/D）=（0.447/0.0370）×（2071/2.17）=11530kgf

系柱推力T0=T×（1-t0）=11530×（1-0.04）=11068.8kgf

车叶转速N0=60T×（11068.8/（104.63×2.174×0.447））0.5

=196rpm

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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

式计算所得之值：

t=√Y/（K-X）（mm）

式中Y=1.36×A1×Ne/（Z×b×N）,X=A2×G×Ad×N2×D3/（1010×Z×b）

计算功率Ne=541×0.98×0.96=508.97kw=692hp

Ad=AE/A0=0.513，P/D=0.844，ε=10o，G=7.6gf/cm3,N=239.3rpm在0.6R处切面弦长

b0.66R=0.226×D×Ad/（0.1Z）=0.226×2.17×0.513/0.4=0.6290mb0.6R=0.9911×b0.66R=0.9911×0.6290=0.6234b0.25R=0.7212×b0.66R=0.7212×0.6290=0.4536m

13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算

最大切面在0.66R处，

b0.66R=2.26×AE/A0×D/Z=2.26×0.513×2.74/4=0.6290m

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最大厚度在轴线处tmax=0.05D=0.05×2.17×1000=108.5mm

实际桨叶厚度MAU型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下：

（单位：

如表示）

14．桨毂设计

按《船舶原理（下）》P156桨毂形状及尺度的相应公式计算最大连续功率PD=692hp，此时N=239.3rpm

（PD/N）1/3=（692/239.3）1/3=1.425

根据《船舶原理（下）》P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt=190mm采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8×190=342mm毂前后两端的直径d2=0.88×dh=0.88×342=300.96mmd1=1.10×dh=1.10×342=376.2mm桨毂长度l0=dh+100=442mm

减轻孔的长度l1=0.3×l0=0.3×442=132.6mm轴孔锥度取K=0.1

毂部筒圆厚度δ=0.75×t0.2R=0.75×88.102=66.08mm叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.033×2.14×1000=71.61mm，r2=0.044D=0.044×2.24×1000=95.48mm。

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15．螺旋桨总图绘制（附A3图纸的螺旋桨设计总图与计算书一起

装订成册）

16．螺旋桨重量及转动惯量计算

（按《船舶原理（下）》P101（7-49）-（7-53）式计算）铝青铜材料重量密度γ=8410kgf/m，

0.66R处叶切面的弦长（即最大弦长）b0.66=0.6290m，螺旋桨直径D=2.17m，t0.2=0.08810m，t0.6=0.04731m最大连续功率PD=692hp，此时N=239.3rpm

毂径dh=d=1.8×dt=1.8×0.190=0.342m，毂长Lk=lo=0.442m桨毂长度中央处轴径

d0=0.045+0.108（PD/N）1/3-0.5×KLK

=0.045+0.108×（692/239.3）1/3-0.1×0.442/2=0.177mdh/D=0.342/2.17=0.1576

则根据我国船舶及海洋工程设计研究院（708所）提出的公式：

桨叶重

3

Gbl=0.169γZbmax（0.5t0.2+t0.6）（1-d/D）D（kgf）

=0.169×8410×4×0.6290×（0.5×0.08810+0.04731）×（1-0.1576）×2.17=597.21kgf

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8154L远洋渔船螺旋桨设计桨毂重

Gn=（0.88-0.6d0/d）LKγd2（kgf）

=（0.88-0.6×0.177/0.342）×0.442×8410×0.3422=247.60kgf

螺旋桨重量

G=Gbl+Gn=544.81kgf

螺旋桨惯性矩

Imp=0.0948γZbmax（0.5t0.2+t0.6）D3

=0.0948×8410×4×0.6290×（0.5×0.08810+0.04731）×2.173

=1872.62kgf·m·s2

17．螺旋桨设计总结

18．课程设计总结

本次螺旋桨课程设计是我在《船舶推进》课程结束后就开始做的，主要的想法是借助这次课程设计一方面好好整理一下这个学期以来在《船舶推进》中所学的知识，另一方面作为对即将到来的期中考试的复习。

做完本次课程设计之后，我基本上到达了上述目的。

下面就是上次我在本次课程设计中的收获和遇到的困难。

在本次课设中我不但收获了相关知识，还收获了以后工作中需要的必要技能。

首先，对于船舶推进这么学科我有了更加系统的认识，比如说对于螺旋桨和船体的相互影响，我们就一定要尽量正确的估算伴流分数和推力减额，因为它们如果估算的不合理，则设计出来的螺旋桨就不是最优的，或处于轻载状态，或处于重载状态；比如螺旋桨的空泡校核，对于我们设计的螺

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8154L远洋渔船螺旋桨设计旋桨，一定要有足够的盘面比，否者我们设计的螺旋桨就会出现很严重的空泡现象，或对螺旋桨造成剥蚀损坏，从而影响螺旋桨的强度，或对螺旋桨的性能造成恶劣的影响，所以设计的过程中一定要进行空泡校核；又比如对于螺旋桨的强度校核，一定要按照规范一步步的来，不能有丝毫的错误，否者的话设计出来的螺旋桨就会安全性不够。

总而言之，螺旋桨的设计是一个综合的过程，需要我们考虑到各方面的设计要素，不断修改，不断优化。

其次，本次课程设计需要我们对autocad和excel等软件相当熟悉，所以在这次课程设计当中我对autocad和excel等软件的掌握技能得到了进一步的提高，这就会对以后的学习工作很有帮助。

当然，在本次课程设计当中，我也遇到了很多的问题，比如说估算船舶的有效马力时，设计航速的选取就是一个很重要的问题，因为如果设计航速选择不恰当的话，在螺旋桨终结设计中，有效推马力曲线和有效马力曲线将不会相交于一点，我在设计当中，就出了这一问题，导致我又倒回去重新选择设计航速以及估算有效马力，浪费了很多时间，另外一个问题就是单位的问题，很多地方都涉及到单位的匹配，如果单位选择不正确的话，数值上将会有很多的差距，我在查图时就没有考虑到相应速度的计算，船长要用英尺单位，在刚开始做课设时就很是困惑。

最后，还有一点就是螺旋桨的敞水性征曲线的绘制，需要我们进行多次插值，其中需要读取很多数据，如果采用excel进行数据处理将会省下不少的精力。

总之，在本次课程设计当中，我收获了很多，既包括相关的知识，又包括在以后工作中所需要的耐性和一丝不苟的精神。

在这里，我对给我们任课的王老师和杜老师表示深深的敬意，感谢他们在这段时间里给我们传授知识和做人的道理。

2014年4月19日

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