265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书解析.docx

1、265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书解析265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书指导老师： 专业班级：学生姓名：学 号：完成日期：2014/4/23目 录1船 型 32主机参数 43推进因子的确定 54桨叶数Z的选取 55AE/A0的估算 56桨型的选取说明 67根据估算的AE/A0选取23张图谱 68列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 69空泡校核 710计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 811. 船舶系泊状态螺旋桨计算 912桨叶强度校核 913桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 1014桨毂设计 1115螺旋桨总图绘制 1116螺旋桨重量及转动惯量计算 1217螺旋桨设计总结 1318课程

2、设计总结 13265总吨钢质围网渔船螺旋桨设计书1.船 型单桨，单舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型钢质围网渔船。设计水线长：LWL=39.50m垂线间长：LBP=37.00m型宽：B=7.60m型深：D=3.80m设计吃水：Td=2.90m方型系数：CB=0.554排水量：=463.3t棱型系数：CP=0.620纵向浮心坐标Xb= -1.08m纵向浮心位置xc=3.46%L/1/34.780.64 50.83宽度吃水比B/T2.62速度V(kn)111213Froude数vs/gLBP0.295 0.324 0.357 标准C0查图7-3265218196标准Cbc,查表7-50.5

3、90.5680.534实际Cb(肥或瘦)(%)4.48 0.717 2.4Cb修正(%)，瘦则查表7-64.380.3001.478Cb修正数量19.456.22 2.96 已修正Cb之C1248.8 220.12 201 B/T修正%-2.53 -3.56 -2.51 B/T修正数量，2-7.16 -7.55 -5.13 已修正B/T之C2276.412211.001 172 标准xc,%L，船中后，查表7-51.922.392.51实际xc，%L，船中后3.333.672.11相差%L，在标准后（+）前（-）0.930.110.3xc修正(%),查表7-71.30.17-0.23xc修正数

4、量，3-2.1-2.482已修正xc之C3255.41210.2198长度修正%=(Lwl-1.025Lpp)/Lwl*100%4.150.041 0.046 长度修正410.6768.78 0.012已修正长度之C4265.1 217.28 199 V3133117282199PE=0.64*V3/C4 (hp)255.6404.3 512.9 2.主机参数型号：6300C 标定功率：PS2 = 441kw标定转速：400 r/min减速比：j = 1.603推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨海上运输船，故使用泰勒公式估算 w=0.5CB-0.05=0.50.555-0.05=0.

5、0.2275 (2)推力减额分数t 使用汉克歇尔公式 t=0.50CP-0.12=0.500.620-0.12=0.19 (3)相对旋转效率： 近似地取为R =0.98 (4)船身效率H =(1-0.19)/(1-0.2275)=1.054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。5AE/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+0.3Z)T / (p0-pv)D2 + k进行估算，其中：T=297/(1-0.19)120.5144)=59.43kN 水温15时pv=174 kgf/m2=

6、1749.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力p0=pa+hs=(10330+10252)9.8 N/m2=121.324 kN/m2 k取0.2 D允许=0.7T=（0.70.8）2.90=2.03m2.32m （单桨船）y.2682413_ AE/A0 = (1.3+0.3Z)T / (p0-pv)D2 + k=（1.3+0.34）59.43/(121.324-1.705)2.032)+0.2 = 0.5016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。由于本船为近海运输船，教科书例子为MAU型，且其图谱资料较齐全

7、，故选用MAU型更方便设计出螺旋桨。7根据估算的AE/A0选取23张图谱 根据AE/A0=0.415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S=0.98，齿轮箱效率G=0.96螺旋桨敞水收到功率 PDO = Ps(1-0.10)RSG = 4410.90.980.980.96= 365.94kw = 490.53 hp 螺旋桨转速 n=j n=400r/min/1.6=250r/min列表查图谱可得：项目单位数量假定航速Vkn11 12 13 VA=VS*(1-w)kn8.5 9.410.

8、6 BP=n*(PDO)0.5/VA2.526.3 21.2 16.5 Bp5.014.61 3.2 MAU4-4061.200 5649.210 P/D0.725 0.74 0.700 00.613 0.64 0.67 D=*VA/nm2.021 2.08 2.08 PTE=PD0*0HRhp312.9 324.7 336.8 MAU4-5561.154.1 47.2 P/D0.778 0.818 0.854 00.606 0.644 0.667 D=*VA/nm2.021 2.035 2.075 PTE=PD0*0HRhp310.939 319.5 332.32 据1.1中艾亚法估算的有效

9、功率及上表计算结果可绘制PTE、P/D、D及0对V的曲线，如图一所示：图一从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计航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及0如下表所列。MAUVMAX(kn)P/DD(m)04-4011.650.7357.7 2.09 0.632 4-5511.620.8056.80 2.03 0.620 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、0、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2.0mp0-pv = pa+hs-pv =(10330+1025

10、2-174) kgf/m2 = 12206 kgf/m2计算温度t =15, pv = 174 kgf/m2 PDO = 365.94 kw = 490.53 hp =104.63 kgf s2/m4序号项目单位数值MAU4-40MAU4-551AE/A00.40 0.55 2VMAXkn11.5111.62 3VA=0.5144*VMAX*(1-w)m/s4.71 4.642 4(0.7ND/60)2(m/s)2362.3 350 5V0.7R2=VA2+(4)(m/s)2385.2 370.01/2V0.7R220130.61219387.126=(p0-pv)/(1/2V0.7R2)0.

11、606 0.631 7c(查图6-20）0.160.1668 8推力T=75*PD*0/VAkgf5020 4933 9需要投射面积AP=T/(c*1/2V0.7R2)m21.56 1.523 10需要展开面积 AE=AP/(1.067-0.229*P/D)m21.732 1.719 11A0=D2/4m23.503.27 12需要的AE/A00.5 0.53 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: 图二由上图得最佳要素为：AE/A0=0.52 P/D=0.79， D=2.17 m， 0=0.62， VMAX=11. 6kn10计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线

12、 由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.788 的敞水性征曲线内插得到MAU 4-524、P/D=0.788的螺旋桨无因次敞水性征曲线如图三所示，其数据如下：J00.10.20.30.40.50.60.70.8KT0.342 0.316 0.286 0.250 0.214 0.175 0.141 0.087 0.041 10KQ0.40 0.376 0.351 0.317 0.284 0.248 0.201 0.152 0.094 00.003 0.145 0.263 0.372 0.482 0.581 0.642 0.68 0.616 图三 螺旋桨无因次敞水性征曲线11. 计算船舶系

13、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=0.342, KQ=0.04计算功率 PD= PsSG=4410.980.96=414.8kw=564.7hp系柱推力减额分数取 t0=0.04,主机转矩Q=PD6075/(2N)=564.16075/(23.1416250)= 1617 kgf.m系柱推力T=(KT/KQ)(Q/D)=(0.339/0.0395)(1835.5/2.24)= 6684.9kgf系柱推力T0=T（1- t0）=7032.5（1- 0.04）=6428.5 kgf车叶转速N0=60T/(D4KT)=60(6418/(104.63240.3

14、42)0.5 = 194 rpm12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： t=Y/(K-X) (mm)式中Y=A1Ne/(ZbN),X=A2GAdN2D3/(1010Zb)计算功率Ne=4410.980.96=414.86kw=564.2hpAd= AE/A0=0.53， P/D=0.79， =10， G=7.6gf/cm3, N=250rpm在0.6R处切面弦长 b0.6R=1 AE/A0D/Z=0.63 m b0.25R=0.7212b0.6R =0.46m项目单位数值0.25R0.6R弦长bm0.4570.63K16

15、34207K2250151K31410635K4434A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K42190 791.5Y=A1*Ne/(Z*b*N)3342.222 873.264 K58223K63412K74165K8380330A2=D/P(K5+K6)+K7+K81654.1 1274.32材料系数K（铝青铜）kgf/cm31.2 1.2 X=A2*G*Ad*N2*D3/(1010*Z*b)0.189 0.108 t=Y/(K-X)mm4824.4MAU标准桨叶厚度t,查表8-14mm78.6 44.4 校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm78.6 44.4 13

16、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/A0D/Z=2.260.532.048/4=0.617 m最大厚度在轴线处tmax= 0.05D=0.052.0471000=102.36mm 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）叶片宽度/m叶片厚度/mm从导边至最厚点的距离/mr/R从母线到叶片随边的距离从母线到叶片导边的距离叶片宽度0.20.17530.241920.41683.210.13350.30.29730.277450.48773.50.15590.40.24340.303670.54564.10.17480.50.

17、27310.318560.59154.350.19170.60.31110.315440.62738.840.23720.660.30000.320120.62144.560.21620.70.32170.303560.62435. 040.25120.80.33220.253320.58325.710.26520.90.30510.157300.46115.290.22510.950.26420.082910.33711.430.174410.10816.1814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=565hp，此时N=225 rpm (PD/N)1/

18、3= (565/250) 1/3= 1.35 根据船舶原理（下）P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径dt=185mm采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8185=333mm毂前后两端的直径d2=0.88dh=0.88333=293mmd1=1.10dh=1.10333=366mm桨毂长度l0=dh+100=433mm减轻孔的长度l1=0.3l0=0.3433=130mm轴孔锥度取K=0.1毂部筒圆厚度=0.75t0.2R=0.7584=62.4mm叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.0332.01000=67.56mm，r2=0.044D=0.0442.0

19、1000=90mm。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=8410kgf/m3 ，0.66R处叶切面的弦长(即最大弦长） b0.66=0.62m，螺旋桨直径D=2. m，t0.2=0.08m，t0.6= 0.0381m最大连续功率PD=564.25hp，此时N=250rpm毂径dh=d=1.8dt=1.80.185=0.333m， 毂长Lk=lo=0.433m桨毂长度中央处轴径d0 =0.045+0.108(PD/N)1/3-0.5KLK=0.045+0.

20、108(565/250)1/3-0.10.433/2=0.165m dh/D=0.333/2=0.16 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 Gbl=0.169Zbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-d/D)D(kgf) =0.169841040.63(0.50.08+0.03883)(1-0.1627)2 =489.2kgf 桨毂重 Gn=(0.88-0.6d0/d)LKd2(kgf) =(0.88-0.60.165/0.333)0.43384100.3332 =235.9kgf 螺旋桨重量 G= Gbl +Gn= 723.7kgf 螺旋桨惯性矩 Imp=0

21、.0948Zbmax(0.5t0.2+t0.6)D3 =0.0948841040.63(0.50.08+0.04383)2.042.042.04 =1380.2kgfms217螺旋桨设计总结螺旋桨直径：D=2.04m设计航速：VMAX=11.64kn螺距比：P/D=0.79m毂径比：dh/D=0.163m型式：MAU旋向：右旋盘面比：AE/AO=0.53材料：铝青铜叶数：Z=4总重量：718.1kgf螺旋桨效率：0=0.661惯性矩：1389.2kgfms2纵倾角：=1018课程设计总结 做课设时刚好刚上很多学科结课和写双学位论文，实在有点仓促，其中不足之处还请多多包涵。 感觉这次课设虽然格外繁琐，但做得却很有意义，让我全方位复习了平日所学，尤其是一些平时没自己动手算过的地方，另外也让我重温了一下许久没碰的CAD的使用。 做课设时最大的困难莫过于对公式对应情况和公式所用单位的核算不清楚，常常算出一些离谱的值，不得不多次返工。 最后，多谢老师尽心尽责的授课，平日的耳蘸目染使得我们获益良多。 2014年4月24日星期四