重慶交大螺旋槳圖譜課程設(shè)計(阻力與推進(jìn))

1、螺旋槳圖譜設(shè)計計算說明書“信海11號”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 阮永都 班 級 2013級船舶1 班 學(xué) 號 631318020110 小 伙 伴 唐曉婭、高偉 指導(dǎo)教師 趙藤 日期：2016年6月14日目 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、阻力計算2六、可以達(dá)到最大航速的計算2七、空泡校核4八、強(qiáng)度校核5九、螺距修正7十、重量及慣性矩計算7十一、敞水性征曲線的確定9十二、系柱特性計算10十三、航行特性計算10十四、螺旋槳計算總結(jié)12十五、槳轂形狀及尺寸計算13十六、螺旋槳總圖(見附頁)14十七、設(shè)計總結(jié)及體會14十八、設(shè)計參

2、考書14一、前言本船阻力委托七零八研究所五室進(jìn)行船模拖曳試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果得出阻力曲線。實(shí)驗時對吃水情況來進(jìn)行。雖然在船舶試驗過程中將本船附體部分（舵、軸支架、舭龍骨等）也裝在試驗?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)性和長期使用后主機(jī)功率折損。在船速計算中按來考慮。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70.36m垂線間長68.40m型寬 B15.80m型深H4.8 m設(shè)計吃水d3.50 m漿軸中心高1.30 m排水量2510 t本船的 =3.292； =1.

3、37； =4.329； =4.514三、主機(jī)主要參數(shù)型 號：8230ZC 二臺 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 ； 相對旋轉(zhuǎn)效率 五、阻力計算本船曾在七零八所水池進(jìn)行船模阻力試驗，表中數(shù)值為吃水3.5m時船的阻力試驗結(jié)果。表2 模型試驗提供的有效功率數(shù)據(jù)航速（節(jié)）1112131415d=3.5mEHP3.5（kw）466.9652.4917.61303.61824.71.15EPH 3.5536.9705.31055.21499.12098.4六、可以達(dá)到最大航速的

4、計算采用MAU 4葉槳圖譜進(jìn)行計算。 取功率儲備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的圖譜列表計算表3 按圖譜設(shè)計的計算表項目單位數(shù)值假定航速Vkn11.0012.0013.0014.0015.00kn9.18510.02010.85511.69012.52540.41232.51126.61522.11418.6116.365.705.164.704.31MAU4-4074686359530.640.680.710.740.760.5650.5950.6170.6420.664670.21705.8731.90761.55787.6

5、4MAU4-5572.866.161.856.2520.700.720.760.810.840.5470.5780.6030.6280.648648.86685.63715.29744.94768.67MAU4-7071.065.660.556520.720.7280.7580.7880.8250.5250.5540.5760.5970.615623.95657.16683.26708.17729.52根據(jù)上圖中的計算結(jié)果可繪制、及對V的曲線，如下圖。圖1 MAU4葉槳圖譜設(shè)計計算結(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應(yīng)的設(shè)計航速及螺旋槳最佳要素、D及如下表所示。表4

6、設(shè)計計算的最佳要素MAU4-4013.50 0.72560.82.280.6294-5513.430.77659.62.230.6144-7013.280.79059.22.180.582七、空泡校核按柏利爾空泡限界線中商船上限線，計算不發(fā)生空泡之最小展開面積比。槳軸沉深： 海水壓力： 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力：計算溫度 ：t=15 表5 空泡校核計算結(jié)果序號項目單位數(shù)值MAU4-40MAU4-55MAU4-701kn13.500 13.430 13.280 2m/s5.7995.7695.7043(m/s)2628.5601.237574.5784(m/s)2662.128 634.518 607.11

7、4 50.358 0.374 0.391 6(查圖)0.1480.1520.16279649.9119468.7689077.5628m21.882 1.877 1.764 9m22.089 2.110 1.991 100.512 0.541 0.534 據(jù)上表計算結(jié)果作圖，可求得不發(fā)生空泡的最小盤面比以及所對應(yīng)的最佳螺旋槳要素：圖2 空泡校核計算結(jié)果其中有： 八、強(qiáng)度校核按2001年規(guī)范校核t0.25R及t0.6R (見下表)，應(yīng)不小于按下式計算之值： 計算功率： G=7.6g/cm3 表6 強(qiáng)度校核計算表項目單位數(shù)值0.25R0.6R弦長bm0.4930.67763420725015114

8、106354342219.529799.627120.6061868.0928223341241653803301335.2241164.756材料系數(shù)K(鋁鎳青銅)1.381.380.2780.177mm80.38339.406MAU標(biāo)準(zhǔn)槳葉厚度mm85.3048.61校核結(jié)果滿足要求滿足要求實(shí)取槳葉厚度mm8649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，故對此項螺距無需修正。十、重量及慣性矩計算根據(jù)我國船舶及海洋工程設(shè)計院提出的公式：漿葉重量：槳轂重量：為槳轂長度中央處軸徑，可按下式估計：螺旋槳慣性矩：當(dāng)時：當(dāng)時：其具體計算過程

9、如下表：表7 重量及慣性矩計算項目單位數(shù)據(jù)m0.683hp1186.217Nr/min300m0.09106m0.05055K0.083m0.5017600Z4dhm0.4014Dm2.23m0.195616.499361.05977.54209725.00式中：為槳葉最大寬度（m）；為槳轂長度中央處軸徑，可按下式估計，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（m）為材料重量密度（)Z為槳葉數(shù)；為槳轂直徑（m）；D為螺旋槳直徑；螺旋槳總慣性矩：十一、敞水性征曲線的確定由MAU4-40、MAU

10、4-55中P/D=0.7和P/D=0.8的敞水性征曲線內(nèi)插得到P/D=0.774的敞水性征曲線。其具體計算表格如下：表8 設(shè)計槳的敞水特性數(shù)據(jù)表J0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9KT0.7740.3360.3050.2730.2390.2030.1630.1210.0750.03110KQ0.7740.3880.3600.3300.2990.2650.2270.1840.1370.084 其具體計算結(jié)果如下：圖3 設(shè)計槳的敞水特征曲線十二、系柱特性計算由圖1-3設(shè)計槳的敞水性征曲線得：時，計算功率：系柱推力減額分?jǐn)?shù)?。褐鳈C(jī)轉(zhuǎn)矩：系柱推力：螺旋槳轉(zhuǎn)速：十三、航行特性計

11、算取轉(zhuǎn)速為300，285，270進(jìn)行計算，其結(jié)果如下：將上述計算結(jié)果繪制成圖如下：表9 航行特性計算表項目單位數(shù)值kn1112131415m/s4.7255.1545.5846.0136.443N=300r/min0.4240.4620.5010.5390.5780.1940.1790.1630.1470.1310.0260.0240.0230.0210.019hp791.654796.847786.089763.460728.959hp1652.8701525.7261462.1541335.0101207.866N=285r/min0.4460.4870.5270.5680.6080.18

12、50.1680.1520.1350.1170.0250.0230.0220.020.018hp681.322674.961661.569632.776587.577hp1362.621253.611199.111090.10981.09N=270r/min0.4710.5140.5560.5990.6420.1750.1570.140.1210.1020.0240.0220.020.0180.016hp578.438566.118546.886509.025459.7451112.2541019.566926.879834.191741.503圖4 航行特性曲線由圖中可求得滿載航行時可達(dá)最大航

13、速約為V=13.612kn，主機(jī)馬力為1390.8hp。115%超載航行時可達(dá)最大航速約為V=13.243kn，主機(jī)馬力為1438.2hp，與設(shè)計基本一致。十四、螺旋槳計算總結(jié)表10 螺旋槳計算結(jié)果表螺旋槳直徑D=2.23m設(shè)計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、槳轂形狀及尺寸計算轂和轂帽的形狀必須使水流順滑地流過，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)驗確定。本船實(shí)際選取整體式螺旋槳，其相應(yīng)尺寸計算如下：螺旋槳軸的軸徑：利用船舶原理（下冊）P157 圖8-40來確定，得出螺旋槳的轂徑：轂前后兩端的直徑、：減輕孔長度

14、：槳轂長度：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(見附頁)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）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)計螺旋槳的總圖。十七、設(shè)計總結(jié)及體會這次設(shè)計是對船舶的螺旋槳進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計中遇到了很多苦難，但在趙藤老師耐心的指導(dǎo)下，然后與同學(xué)交流討論最后都得到了解決。這次設(shè)計不僅讓我對螺旋槳相關(guān)的知識有了更深入的理解，也提升了自己AutoCAD、Excel、Word等軟件的使用技巧，增強(qiáng)了自己分析問題，找出解決問題方法的能力。綜合起來，在這次設(shè)計中，主要有以下幾點(diǎn)值得注意：1、一定要弄清楚設(shè)計的原始數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)應(yīng)該得到怎樣的處理。例如題目最開始給的有效功率數(shù)據(jù)，它的單位是kw，首先就要把它乘于1.36化成馬力，因為以后的計算表格中幾乎都是以馬力為單位進(jìn)行計算的；其次，還要把它除以2，因為船舶總的阻力會被分配到兩個槳上。2、查圖譜的時候，一定要十分的小心，避免錯誤。因為圖譜設(shè)計