螺旋桨设计说明书

信海 11号”学 院航运与船舶工程学院专业船舶与海洋工程学生姓名 李金檑班级船舶1403班学号 631418020315组 员李金檑、刘敬指导教师赵藤目录、八 、前言 二、船体主要参数 三、主机主要参数 四、推进因子五、阻力计算 2六、可以达到最大航速的计算 2七、空泡校核 4 八、强度校核九、螺距修正 7十、重量及惯性矩计算 7十一、敞水性征曲线的确定 9十二、系柱特性计算 10十三、航行特性计算 11十四、螺旋桨计算总结 12十五、桨毂形状及尺寸计算 13十六、螺旋桨总图（见附页） 14十七、设计总结及体会 14十八、设计参考书 14一、前言本船阻力委托七零八研究所五室进行船模拖曳试验，并根据试验结果得出阻 力曲线。实验时对d二3.4m吃水情况来进行。虽然在船舶试验过程中将本船附体 部分(舵、轴支架、舭龙骨等)也装在试验模型上，但考虑本船建造的表面粗糙 度及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加 15%。本船主机最大持续功率2 x 1080kw额定转速750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2x 1080kwx85%来考虑。螺旋 桨转速为300 转/分。二、船体主要参数表1船体主要参数水线长Lwl70.36m垂线间长LPP68.40m型宽B15.80m型深H4.8 m设计吃水d3.40 m浆轴中心高1.30 m排水量A2510 tB H L B本船的 =3.292；=1.41； pp =4.329；=4.647H d B d三、主机主要参数型 号：8230ZC 二台 额定功率：P =1080kw(1469hp) s额定转速： 750r/min减速比： 2.5传送效率：耳=0.95M四、推进因子伴流分数二0.165 ；推力减额t=0.165船身效率n = 1 ；相对旋转效率n = 1HR五、阻力计算航速（节）1112131415EHP3.4 (kw)457.1634.8890.01255.01766.11.15EPH 3.4525.7730.01023.51443.22031.4本船曾在七零八所水池进行船模阻力试验，表中数值为吃水3.4m时船的阻力试验结果。表 2 模型试验提供的有效功率数据d=3.4m六、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15%，轴系效率m=095 螺旋桨敞水收到马力：PD 二 1469 x 0.85 x 0.95 x 1 二 1186.218(hp)根据MAU4-40，MAU-55，MAU4-70的J歹-5图谱列表计算P表3按町-5图谱设计的计算表项目单位数值假定航速Vkn11.0012.0013.0014.0015.00kn9.18510.02010.85511.69012.525B = NP 0.5 .V 2.5PD A40.41232.51126.61522.11418.611vBP6.3575.7025.1594.7034.31474.0067.6061.8057.6053.00PD0.640.680.710.740.76MAU4-400.5620.5920.6180.6420.662P二P耳耳TE D H 0666.65702.24733.08761.55785.2872.265.961.256.252.2MAU4-550.700.720.760.790.83n00.5480.5780.6120.6280.648p 二 p n nTED H 0650.05685.63715.97744.94768.67571.864.260.056.052p/d0.710.740.770.800.835n00.5270.5580.5780.5980.614p 二 p n nTED H 0625.14661.91685.63709.36728.34MAU4-70根据上图中的计算结果可绘制Pte、5、PD及对V的曲线，如下图。2000180016001400120010008006004000.90.80.70.675601112131415V/kn55-420045图 1 MAU4 叶桨图谱设计计算结果从PTE- f（V ）曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可获得不同的盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素P；D、D及*如下表所示。表4设计计算的最佳要素MAUV / knmax4-40亘4-7013.6313.5613.410.7300.7780.79059.15845842.2421700.6320.6240.586七、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：h 二 T - Z 二 3.4-1.3 二 2.1msP计算温度：t=15C p 二 174kgf /m2 P = 1186.218hp p= 104.63kgf -s2 /m4vDp - p 二 p +y h - p0 v a s v二 10330 +1025 x 2.1 -174 二 12308 .5kgf / m2表5空泡校核计算结果序号项目单位MAU4-40数值MAU4-55MAU4-70Vmaxkn13.6313.5613.41V 二 0.5144V (1 -o)Amaxm/s5.8545.8245.760(0.7兀 ND 60)2(m/s)2606.605585.134569.285V 2=V 2+(3)0.7 R A(m/s)2640.874619.053602.463(P0 - PV)冷 PV2kgf0.3670.3800.3910.1510.1530.1559604.8409532.1109051.090A = T丄 pV2P20.7 RCm21.8971.9241.8539Ae A/1.067 - 0.229 PD)m22.1082.16510A /A A / D 2E o E 14 丿0.5350.5702.0910.565据上表计算结果作图，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：图 2 空泡校核计算结果其中有：A / A 二 0.568 P/D 二 0.781 D 二 2.20m耳二 0.62 V二 13.50knE 0 0 max八、强度校核按 2001 年规范校核 t0.25R 及 t0.6R （见下表 ），应不小于按下式计算之值A GA N 2 D3X 2 d1010 ZbY “1.36 ANt =Y =K - XZbne计算功率：N -1469x 0.95 1395.55hpeA A 二 0.568 P/D = 0.781 = 8G=7.6g/cm3N 二n 二300r/min 矿 Oeb 二 b 二 0.226DA /(0.1Z)二 0.226 x 2.20 x 0.568/0.4 二 0.706m 0.66R maxdb 二 0.7212 x b 二 0.509m0.25R0.66Rb 二 0.9911b 二 0.700m0.6 R0.66 R表6强度校核计算表项目单位0.25R数值0.6R弦长b0.50963425014100.70020715163534A = D / P (K K D / P )1120.7+ KD / P K30.742203.295796.548Y = 1.36AN /(Zbn )1 ee6846.3321799.7702材料系数K（铝镍青铜）X 二AGA N2D3/1010Zb2 dt = ,Y/(K - X )mm822334413801161.2651.3800.23677.36012653301002.3691.3800.14838.221MAU标准桨叶厚度tmm84.1547.96校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm8549.95实际桨叶厚度按t =0.0045D=9.90mm与t=85mm连直线决定:1.0R0.25Rt =90.01mm ， 0.2Rt =39.94mm ，0.7Rt =79.99mm ， 0.3Rt =29.93mm ，0.8Rt =69.98mm ， 0.4Rt =19.91mm ，0.9Rt =59.97mm ，0.5Rt=14.91mm0.95Rt =49.95mm，0.6R九、螺距修正根据尾轴直径的大小，决定毂径比d /D=0.18，此值与MAU桨标准毂径比相同，故对此项 h螺距无需修正。由于实际桨叶厚度小于 MAU 桨标准厚度，故无需因厚度差异进行 螺距修正。十、重量及惯性矩计算根据我国船舶及海洋工程设计院提出的公式:浆叶重量:G = 0.169丫Zb(0.5t +1 )(1 - )D(kgf)blmax 0.20.6 D=0.169 x 7600 x 4 x 0.706 x(0.5 x 0.09001 + 0.04995)x (1-0.18 )x 2.20=621.326 kgf桨毂重量:G = (0.88 - 0.6d / d)L yd2(kgf)n o K =(0.88-0.6x0.206/0.396)x0.396x7600x0.3962= 415.01kg螺旋桨惯性矩：当d / D 0.75T= 0.75 x 34.935 = 26.20mm0.75R叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径：r = 0.03D = 0.03x 2200 = 66.0mm1r = 0.044D = 0.044 x 2200 = 96.80mm2轴孔之锥度K : K 般为 ，取K = 后端轴孔直径d :10 16163d = 220 1 x 496 = 189.0mm3 16十六、螺旋桨总图（见附页）在螺旋桨总图中，需要画出桨叶的伸张轮廓、投射轮廓及侧投影轮廓。在伸 张轮廓上画出若干半径处的切面形状（一般画 89 个叶切面），在侧投影轮廓图 上画出桨叶的最大厚度线。根据船舶原理（下册）P110表8-4、P113表8-6给出的MAU模型桨的 轮廓尺寸坐标和叶切面尺寸坐标，可以绘出设计螺旋桨的总图。十七、设计总结及体会此次设计中，我们遇到了很多困难，大多都是由于平时上课不认真听讲导致 的，但在赵藤老师耐心的指导下，以及与同学交流讨论后，问题都得到了解决。 这次设计不仅让我对螺旋桨相关的知识内容有了更深刻的理解，同时也提升了我 使用的AutoCAD、Excel、Word等软件的能力。总的来讲，此次设计主要有以下 几点问题：1、一定要充分利用设计的原始数据，看清楚这些数据的单位，使用条件。 例如最任务书中提供的有效功率，它的单位是“kw”我们就需要把它乘于1.36 以转化成为马力，因为此后的各种计算步骤几乎都是以马力为单位进行计算的； 其次，还要把它除以 2，因为本次设计的船舶是双桨船，阻力会被分配到两个桨 上。2、查图谱的时候，一定要认真仔细，尽量减少误差。因为图谱设计是一个 连续的过程，每一组查到的数据经过过一系列处理之后，一点点误差都会被放大 很多倍，以至于得到的最终结果与真实情况差距很大。此次课程设计，令我感慨颇多，在这段日子里，学到了很多有实用东西，同 时巩固了很多学过的知识，填补了自己未触及的知识盲区。感谢赵藤老师，没有 您的悉心指导和热情关怀，我就不能这么快完成此次设计。感谢同组的刘敬同学 在设计过程中提出宝贵的意见和建议，感谢他帮助我在设计时攻克难关。 十八、设计参考书盛振邦.船舶原理（下）M.上海交通大学出版社.2MAU型螺旋桨系列图谱M.人民交通出版社.