T散货船螺旋桨课程设计.docx

1、T散货船螺旋桨课程设计 重 庆 交 通 大 学 船 舶 与 海 洋 工 程 专 业MAU型螺旋桨毕业设计计算书 设计题目35000吨螺旋桨图谱设计航海学院 二本船舶与海洋工程 专业 1001班设计者 张超（eb08040310）指导教师 赵藤重 庆 交 通 大 学完成日期2012年1 月2 日螺旋桨的设计任务书1螺旋桨的设计计算书3可以达到最大航速的计算3空泡校核3强度校核6螺距修正7重量及惯性矩计算7系柱特性计算8航行特性计算9螺旋桨计算总结10螺旋桨课程设计总结1135000吨散货船船用螺旋桨课程设计任务书1.前言本船阻力通过艾尔法来估算出结果得出阻力曲线。计算时以设计吃水T=11.5m情

2、况来进行。由于在艾尔法计算过程中已将本船的附体部分（舵、轴支架、舭龙骨等）考虑在其中，但考虑本船建造以后及在以后的使用过程中产生的表面粗糙度增加及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加10%。本船主机最大持续功率9480KW，额定转速为127转/分，考虑本船主机的经济性和长期使用后主机功率折损。在船速计算中按来考虑。螺旋桨转速为127转/分。2.船体主要参数水线长 180m垂线间长 175m型宽 B 30m型深 D 17m 设计吃水 d 11.5m桨轴中心高 3.343m排水量 47188t本船的 =1.788; =1.435; =5.858 ; =2.565 3主机参数 ： 型 号 6S50

3、MCC (大连船用柴油机厂) 一台额定功率 =9480kw (12889hp)额定转速 N=127 r/min减速比 1传送效率 =0.974.推进因子伴流分数 =0.5CB-0.05=0.50.785-0.05=0.34 (泰洛公式-单桨船) 推力减额 t=k=0.5880.34=0.2 (商赫公式-取k=0.588流线型舵)船身效率H =1.212相对旋转效率R =1 5.阻力计算由艾尔法估算船体有效功率曲线数据如下页表: 航速(节)12131415d=11.5m满载有效功率 (KW)2908368949916170110满载有效功率 (KW)3199 4058 5490 6787 6设计

4、任务我在本次设计中按d=11.5m，设计叶数为4叶的MAU型螺旋桨；完成所设计螺旋桨的设计计算书。绘制螺旋桨工作总图（2#图纸）。撰写设计总结。所有设计文件应具备电子文挡和纸质文挡各一份，纸质文挡应按封面、目录、计算书、工作总图、设计总结顺序装订成册。设计时间为1周，所有设计文件必须在18周星期五下午5点前交到指导教师处。7设计参考书船舶原理 盛振邦 上海交通大学出版社 MAU型螺旋桨系列图谱 人民交通出版社船舶推进 胡志安 人民交通出版社8纪律要求设计期间，所有同学应按正常的上下课时间进行作息，不得无故缺席。各班班长做好每天的考勤记录，所有同学必须遵守机房的管理规则。 35000吨散货船船用

5、螺旋桨课程设计计算书6.可以达到最大航速的计算采用MAU 4叶桨图谱进行计算.取功率储备10,轴系效率 =0.97螺旋桨敞水收到马力: PD=1Ps90R=1128890.900.971=11252hp 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的图谱列下表计算:表1-1 表1-1 B p-图谱计算 项 目 单位 数值假定航速Vkn12131415Va=(1-w)Vkn8.49.19.810.5PD11252112521125211252VA2.5204.502 249.806 300.653 357.251 PD0.5106106 106106Nr/min127127127127Bp

6、=NPD0.5/ VA2.565.828 53.890 44.776 37.682 Bp1/28.113 7.341 6.691 6.139 MAU4-40直径系数90.5837771.5P/D0.580.600 0.6250.65D5.986 5.947 5.942 5.911 O0.50.5270.550.574PTE=PDHOHp6431 6778 7074 7382 MAU4-55直径系数89.881.57570P/D0.6350.660.690.715D5.940 5.840 5.787 5.787 O0.490.5080.5350.558PTEHp6302 6533 6881 71

7、76 MAU4-70直径系数87.58074.569P/D0.650.670.70.72D5.787 5.732 5.749 5.705 O0.470.4950.5170.54PTEHp6045 6366 6649 6945 据1表中的计算结果可绘制PTE,直径系数，P/D,及效率对V的曲线，如下图1所示从PTE-f(v)曲线与船体满载有交马力曲线之交点，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及效率如表2所列。 表2 按图1设计计算的最佳要素MAUVmax/knP/D直径系数D/m效率4-401452071170956740.5634-551439070072957820.

8、5444-701423063175659300.523367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 hs=T-Zp=11.5-3.343=8.175mpo-pv=pa+hs-pv=10330+1025*8.175-174=18535 kgf/m2计算温度 t=15 pv=174kgf/m2 PD=2372.44hp =104.63kgf*s2/m4空泡校核计算结果序号项目 数值单位MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn14.5214.3914.232VA=0.5144Vmax(1-w）m/s5.228 5.182 5.124 3（0.

9、7ND/60）2(m/s)2696.85 723.63 761.15 4V20.7R=VA2+(3)(m/s)2724.19 750.48 787.40 50.5V0.7R237885.75 39261.28 41193.03 6=(po-pv)/0.5V0.7R20.489 0.472 0.450 7平均推力系数（查图6-20）0.180.1750.178T=PD*0*75/VAkgf90873 88599 86137 9Ap=T/0.5V0.7R2*(7)m213.326 12.895 12.300 10AE=AP/(1.067-0.229P/D)m214.738 14.222 13.33

10、4 11AE/AO=AE/(D2/4)0.583 0.542 0.483 据表8-29计算结果作图2，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=0.545 P/D=0.701 D=5.778m o=0.545 Vmax=14.39kn8.强度校核按2001年规范校核t0.25R及t0.6R,(见表8-30)，应不小于按下式计算之值：按2001年规范校核t0.25R及t0.6R,应不小于按下式计算之值： 计算功率Ne=128890.97 =12502hpAd= AE/AO=0.544 P/D=0.701 =8 G=7.6 g/cm2 N=ne=127 r/minb0.66

11、R=0.226DAd/(0.1Z)=0.2265.7780.544/(0.14) =1.7759mb0.25R=0.7212b0.66R=0.72121.7759=1.2808mb0.6R=0.9911b0.66R=0.99111.7759=1.7601m强度校核计算表项目单位 数值0.25R0.6R弦长bm1.28081.76010.7R处D/P D/P0.71.42651.4265D/P1.42651.4265K1查表7-2634207K2250151K31410635K4434A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K42403.04 859.84 Y=1.36A1Ne

12、/(Zbne)62796.36 16350.70 K5查表7-28223K63412K74165K8380330A2=D/P(K5+K6)+K7+K81213 1020 材料系数K（铝镍青铜）1.1791.179X=A2GAdN2D3/(1010Zb)0.3046 0.1863 t=Y/（K-X）1/2 mm268.0 128.3 MAU标准浆叶厚度t/ mm221.0 126.0 校核结果不满足要求满足要求实取浆叶厚度 mm268152.4实际桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=20.22mm 与t0.25R= 268mm 连直线决定: t0.2= 284.5mm t0.3=251.5mm

13、t0.4=218.4mm t0.5=185.4mmt0.6= 152.4mm t0.7=119.3mmt0.8=86.3mm t0.9=53.3mm9,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 ，故对此项需修正。dh=478.862=957.72m 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 (t/b)0.7R=0.1033/(0.99641.7759)=0.0584标准桨 (t/b)0.7R=0.0171D/(0.99640.31075D)=0.055231- s=VA/NP=(1-w)V30.866/(NP)=0.7

14、14.3930.866/(1274.05)=0.604 (t/b)0.7=(t/b)0.7设-(t/b)0.7标0.55/0.5440.75= 0.00192 (P/D)t=-2(P/D)o(1-s)(t/b)0.7R=-20.7010.6040.00192=-0.001626修正后的螺距比P/D=(P/D)o+(P/D)t=0.701-0.001626=0.699410.重量及惯性矩计算根据MAU桨切面的面积数据用我国船舶及海洋工程设计院提出的的公式算得：浆叶重量 Gb1=0.169Zbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-dh/D)D =0.169760041.7759(0.50.284

15、5+0.1524)(1-0.18)5.778 = 12737.276kgf dt=dh/2=478.86mm LK=2.5dt=2.5*478.86=1197.15(mm)=1.197m d0=0.045+0.108(PD/N)1/3-KLK/2 =0.045+0.108(11252/127)1/3-(1/15)1.197/2 =0.4866m 注：锥度K取1/15浆毂重量 Gn=(0.88-0.6d0/ dh)LKdh 2 (kgf) =(0.88-0.60.4866/1.04) 1.19776000.9582 =5003.348 kgf螺旋桨重量 G=Gb1+Gn=12737.276+50

16、03.348=17740.624 kgf螺旋桨惯性矩： 当dh/D=0.18时： Imp=0.0948Zbmax（0.5t0.2+t0.6）D3 =0.0948760041.7759(0.50.2845+0.1524) 5.7783 =290897.163 kgfcms29敞水性征曲线之确定由MAU4-40,MAU4-55,P/D=0.701 的敞水性征曲线 内插得到MAU4-54.5 ,P/D=0.701的敞水性征曲线 （见图8-28）其数据见表8-31 图3 设计桨的敞水性征曲线表1-4 设计浆的敞水数据表J00.10.20.30.40.50.60.7KT0.310.280.2550.22

17、0.180.1350.1000.04KQ0.0330.0310.0280.0260.0220.0180.0140.00910.系柱特性计算由图8-28得J=0时，KT=0.310 KQ=0.033计算功率PD=128890.97=12502系柱推力减额分数取t0=0.04,主机转矩Q=(PD6075)/(2N)=125026075/(23.14127)=70538.894kgf.m系柱推力T=(KTQ)/(KQD)=0.3193333.32/(0.0342.502)=114682.952kgf螺旋桨转速N=60T/(D4KT)1/2=60114682.952/(104.635.77840.31

18、0) 1/2=106.865r/min11航行特性计算取转速为N=127r/min, N=117r/min, N=107r/min进行计算，结果如表8-32所示。 图8-29 航行特性曲线项目单位 数值Vkn1213141516VA=0.5144(1-w)Vm/s4.321 4.681 5.041 5.401 5.761 N=127r/min n=2.12r/sJ=VA/nD0.353 0.383 0.412 0.442 0.471 KT0.190.180.170.160.14KQ0.0230.0220.0210.020.018PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp6566 6739

19、 6854 6912 6451 Ps=KQ2nn2D5/75s*Rhp12747 12193 11639 11084 9976 N=117r/min n=1.95r/sJ=VA/nD0.384 0.415 0.447 0.479 0.511 KT0.180.170.160.140.13KQ0.0220.0210.01950.0180.017PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp5263 5385 5458 5117 5068 Ps=KQ2nn2D5/75s*Rhp9488 9057 8410 7763 7332 N=107r/min r=1.78r/sJ=VA/nD0.419 0.4

20、54 0.489 0.524 0.559 KT0.170.150.130.120.11KQ0.0210.01950.0180.01750.0165PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp4142 3959 3695 3654 3573 Ps=KQ2nn2D5/75s*Rhp6889 6397 5905 5741 5413 将上述计算结果绘成图4。将上述计算结果绘成上图由图中可求得压载航行时可达最大航速约为V=kn，主机马力为hp。110超满载航行时可达最大航速约为V=13.8kn，主机马力为hp。满载航行时可达最大航速成约为V=14.04kn，主机马力为hp，与设计的要求基本一致。12螺旋桨计算总结螺旋桨直径 D=5.778m 螺距比 P/D=0.6994型式 MAU叶数 Z=4盘面比 AE/AO=0.545纵倾角 = 8o 螺旋桨效率 O=0.545设计航速 VMAX=14.39Kn毂径比 dh/D=0.18旋向 右旋材料 铝镍青铜重量 17740.624 kgf惯性矩 290897.163 kgfcms2