螺旋槳設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、課程設(shè)計(jì) 螺旋槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書“信海11號(hào)”學(xué) 院 航運(yùn)與船舶工程學(xué)院 專 業(yè) 船舶與海洋工程 學(xué)生姓名 李 金 檑 班 級(jí) 船舶1403班 學(xué) 號(hào) 631418020315 組 員 李金檑、劉敬 指導(dǎo)教師 趙藤 目 錄一、前言1二、船體主要參數(shù)1三、主機(jī)主要參數(shù)1四、推進(jìn)因子1五、阻力計(jì)算2六、可以達(dá)到最大航速的計(jì)算2七、空泡校核4八、強(qiáng)度校核5九、螺距修正7十、重量及慣性矩計(jì)算7十一、敞水性征曲線的確定9十二、系柱特性計(jì)算10十三、航行特性計(jì)算11十四、螺旋槳計(jì)算總結(jié)13十五、槳轂形狀及尺寸計(jì)算13十六、螺旋槳總圖(見(jiàn)附頁(yè))14十七、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)14十八、設(shè)計(jì)參考書15一、前言本船阻

2、力委托七零八研究所五室進(jìn)行船模拖曳試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出阻力曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)吃水情況來(lái)進(jìn)行。雖然在船舶試驗(yàn)過(guò)程中將本船附體部分（舵、軸支架、舭龍骨等）也裝在試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕?，但考慮本船建造的表面粗糙度及螺旋槳等影響在換算本船阻力時(shí)再相應(yīng)增加15%。本船主機(jī)最大持續(xù)功率額定轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分，考慮本船主機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和長(zhǎng)期使用后主機(jī)功率折損。在船速計(jì)算中按來(lái)考慮。螺旋槳轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分。二、船體主要參數(shù)表1 船體主要參數(shù)水線長(zhǎng)70.36m垂線間長(zhǎng)68.40m型寬 B15.80m型深H4.8 m設(shè)計(jì)吃水d3.40 m漿軸中心高1.30 m排水量2510 t本船的 =3.292； =1.41； =4.329；

3、 =4.647三、主機(jī)主要參數(shù)型 號(hào)：8230ZC 二臺(tái) 額定功率：=1080kw(1469hp)額定轉(zhuǎn)速：750r/min 減速比：2.5傳送效率：=0.95四、推進(jìn)因子伴流分?jǐn)?shù) ； 推力減額 t=0.165船身效率 ； 相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 19五、阻力計(jì)算本船曾在七零八所水池進(jìn)行船模阻力試驗(yàn)，表中數(shù)值為吃水3.4m時(shí)船的阻力試驗(yàn)結(jié)果。表2 模型試驗(yàn)提供的有效功率數(shù)據(jù)航速（節(jié)）1112131415d=3.4mEHP3.4（kw）457.1634.8890.01255.01766.11.15EPH 3.4525.7730.01023.51443.22031.4六、可以達(dá)到最大航速的計(jì)算采用MAU 4

4、葉槳圖譜進(jìn)行計(jì)算。 取功率儲(chǔ)備15%，軸系效率：=0.95螺旋槳敞水收到馬力：根據(jù)MAU4-40，MAU-55，MAU4-70的圖譜列表計(jì)算表3 按圖譜設(shè)計(jì)的計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值假定航速Vkn11.0012.0013.0014.0015.00kn9.18510.02010.85511.69012.52540.41232.51126.61522.11418.6116.3575.7025.1594.7034.314MAU4-4074.0067.6061.8057.6053.000.640.680.710.740.760.5620.5920.6180.6420.662666.65702.24733.0

5、8761.55785.28MAU4-5572.265.961.256.252.20.700.720.760.790.830.5480.5780.6120.6280.648650.05685.63715.97744.94768.67MAU4-7071.864.260.056.0520.710.740.770.800.8350.5270.5580.5780.5980.614625.14661.91685.63709.36728.34根據(jù)上圖中的計(jì)算結(jié)果可繪制、及對(duì)V的曲線，如下圖。圖1 MAU4葉槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果從曲線與船體滿載有效馬力曲線之交點(diǎn)，可獲得不同的盤面比所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)航速及螺旋槳最佳要

6、素、D及如下表所示。表4 設(shè)計(jì)計(jì)算的最佳要素MAU4-4013.63 0.73059.12.240.6324-5513.560.77858.42.200.6244-7013.410.79058.42.170.586七、空泡校核按柏利爾空泡限界線中商船上限線，計(jì)算不發(fā)生空泡之最小展開(kāi)面積比。槳軸沉深： 計(jì)算溫度 ：t=15 表5 空泡校核計(jì)算結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值MAU4-40MAU4-55MAU4-701kn13.6313.5613.412m/s5.8545.8245.7603(m/s)2606.605585.134569.2854(m/s)2640.874 619.053 602.46350.

7、3670.380 0.391 6(查圖)0.1510.1530.15579604.8409532.1109051.0908m21.897 1.924 1.853 9m22.1082.165 2.091 100.535 0.570 0.565 據(jù)上表計(jì)算結(jié)果作圖，可求得不發(fā)生空泡的最小盤面比以及所對(duì)應(yīng)的最佳螺旋槳要素：圖2 空泡校核計(jì)算結(jié)果其中有： 八、強(qiáng)度校核按2001年規(guī)范校核t0.25R及t0.6R (見(jiàn)下表)，應(yīng)不小于按下式計(jì)算之值： 計(jì)算功率： G=7.6g/cm3 表6 強(qiáng)度校核計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值0.25R0.6R弦長(zhǎng)bm0.5090.700634207250151141063543

8、42203.295796.5486846.3321799.77028223341241653803301161.2651002.369材料系數(shù)K(鋁鎳青銅)1.3801.3800.2360.148mm77.36038.221MAU標(biāo)準(zhǔn)槳葉厚度mm84.1547.96校核結(jié)果滿足要求滿足要求實(shí)取槳葉厚度mm8549.95實(shí)際槳葉厚度按與連直線決定：九、螺距修正根據(jù)尾軸直徑的大小，決定轂徑比，此值與MAU槳標(biāo)準(zhǔn)轂徑比相同，故對(duì)此項(xiàng)螺距無(wú)需修正。由于實(shí)際槳葉厚度小于MAU槳標(biāo)準(zhǔn)厚度，故無(wú)需因厚度差異進(jìn)行螺距修正。十、重量及慣性矩計(jì)算根據(jù)我國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)院提出的公式：漿葉重量：槳轂重量：螺旋槳慣

9、性矩：當(dāng)時(shí)：其具體計(jì)算過(guò)程如下表：表7 重量及慣性矩計(jì)算項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)m0.706hp1186.217Nr/min300m0.09001m0.04995K0.5m0.3967600Z4dhm0.396Dm2.20m0.206621.316415.011036.326205718.01式中：為槳葉最大寬度（m）；為槳轂長(zhǎng)度中央處軸徑，可按下式估計(jì)，N分別為主機(jī)最大持續(xù)功率情況下的螺旋槳收到馬力（hp）和轉(zhuǎn)速（r/min）；分別為0.2R和0.6R處切面之最大厚度；K為軸轂配合的錐度；為轂長(zhǎng)（m）為材料重量密度（)為槳轂直徑（m）；D為螺旋槳直徑；十一、敞水性征曲線的確定由MAU4-40、MAU4-

10、55中P/D=0.7和P/D=0.8的敞水性征曲線內(nèi)插得到MAU4-56.8，P/D=0.781的敞水性征曲線。其具體計(jì)算表格如下：表1-9 設(shè)計(jì)槳的敞水特性數(shù)據(jù)表槳 型項(xiàng) 目0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 設(shè)計(jì)槳0.781 0.351 0.3251 0.2848 0.251 0.211 0.171 0.1250.075 0.031 0.781 0.408 0.36630.352 0.3180.274 0.245 0.189 0.139 0.081 圖3 設(shè)計(jì)槳的敞水特征曲線十二、系柱特性計(jì)算由圖1-3設(shè)計(jì)槳的敞水性征曲線得：時(shí)，計(jì)算功率：系柱推力減額分

11、數(shù)取：主機(jī)轉(zhuǎn)矩：系柱推力：螺旋槳轉(zhuǎn)速：十三、航行特性計(jì)算取轉(zhuǎn)速為300，285，270進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果如下：表9 航行特性計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值kn1112131415m/s4.7255.1545.5846.0136.443N=300r/min0.4300.4690.5080.5470.5860.1990.1840.1680.1500.1320.0270.0260.0240.0220.020hp769.233775.910767.476737.958695.789hp1600.6761545.3801426.5041307.6291188.754N=285r/min0.4520.4930.5340

12、.5750.6170.1900.1740.1560.1370.1170.0280.0250.0230.0200.018hp662.835662.201643.172608.286556.591hp1426.8911274.0091172.0891019.208917.287N=270r/min0.4770.5210.5640.6070.6510.1800.1620.1420.1220.0990.0250.0240.0210.0190.016hp563.589553.342525.447486.166422.6921083.2521039.922909.931823.271693.281圖4 航

13、行特性曲線由圖中可求得滿載航行時(shí)可達(dá)最大航速約為V=13.629kn，主機(jī)馬力為1350.11hp。115%超載航行時(shí)可達(dá)最大航速約為V=13.233kn，主機(jī)馬力為1396.94hp，與設(shè)計(jì)基本一致。十四、螺旋槳計(jì)算總結(jié)表10 螺旋槳計(jì)算結(jié)果表螺旋槳直徑D=2.20m設(shè)計(jì)航速螺距比轂徑比型式MAU旋向右旋葉數(shù)Z=4材料 鎳鋁青銅盤面比重量縱傾角慣性矩螺旋槳效率十五、槳轂形狀及尺寸計(jì)算轂和轂帽的形狀必須使水流順滑地流過(guò)，避免產(chǎn)生漩渦。其尺度及形狀可根據(jù)船舶實(shí)際情況和造船實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。本船實(shí)際選取整體式螺旋槳，其相應(yīng)尺寸計(jì)算如下：螺旋槳軸的軸徑：利用船舶原理（下冊(cè)）P157 圖8-40來(lái)確定，得

14、出螺旋槳的轂徑：轂前后兩端的直徑、：減輕孔長(zhǎng)度：槳轂長(zhǎng)度：轂部筒圓厚度：葉面、葉背與轂連接處的圓弧半徑： 軸孔之錐度：一般為，取后端軸孔直徑：十六、螺旋槳總圖(見(jiàn)附頁(yè))在螺旋槳總圖中，需要畫出槳葉的伸張輪廓、投射輪廓及側(cè)投影輪廓。在伸張輪廓上畫出若干半徑處的切面形狀（一般畫89個(gè)葉切面），在側(cè)投影輪廓圖上畫出槳葉的最大厚度線。根據(jù)船舶原理（下冊(cè)）P110 表8-4、P113 表8-6 給出的MAU模型槳的輪廓尺寸坐標(biāo)和葉切面尺寸坐標(biāo)，可以繪出設(shè)計(jì)螺旋槳的總圖。十七、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)此次設(shè)計(jì)中，我們遇到了很多困難，大多都是由于平時(shí)上課不認(rèn)真聽(tīng)講導(dǎo)致的，但在趙藤老師耐心的指導(dǎo)下，以及與同學(xué)交流討論后，問(wèn)題都得到了解決。這次設(shè)計(jì)不僅讓我對(duì)螺旋槳相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容有了更深刻的理解，同時(shí)也提升了我使用的AutoCAD、Excel、Word等軟件的能力?？偟膩?lái)講，此次設(shè)計(jì)主要有以下幾點(diǎn)問(wèn)題：1、一定要充分利用設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，看清楚這些數(shù)據(jù)的單位，使用條件。例如最任務(wù)書中提供的有效功率，它的單位是“kw”，我們就需要把它乘于1.36以轉(zhuǎn)化成為馬力，因?yàn)榇撕蟮母鞣N計(jì)算步驟幾乎都是以馬力為單位進(jìn)行計(jì)算的；其次，還要把它除以2，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的船舶是雙槳船，阻力會(huì)被分配到兩個(gè)槳上。2、查圖譜的時(shí)候，一定要認(rèn)真仔細(xì)，盡量減少誤差。因?yàn)閳D譜設(shè)計(jì)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，每一組查到的數(shù)