船舶推进课程设计

重庆交通大学

航海学院

螺旋桨图谱设计 课程设计说明书

课题：螺旋桨图谱设计 专业：船舶与海洋工程 班级： 二班 学号：631118020211 学生姓名：何瑞峰 指导教师：赵藤 日期：2014.6.12

目录

1.船体主要参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2.主机参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 3.推进因子的决定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 4.可以达到的最大航速的计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 5.空泡校核。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 6.强度校核。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 7.螺距修正。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 8.重量及惯性矩计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 9.敞水性征曲线之确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 10.系柱特性计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 11.航行特性计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 12.螺旋桨计算总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 13.螺旋桨制图（见附页）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 14.课程总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19

1.船体主要参数

水线长 Lwl 70.36 m 垂线间长 Lpp 68.40 m 型宽 B 15.80 m 型深 D 4.80 m 设计吃水 d 3.50 m 桨轴中心高

zp

1.30 m

排水量 Δ 2510 t 本船的

本船在708所水池进行船模阻力试验，吃水3.5m时船的阻力试验结果。即有效功率曲线数据如表1-1所示。

表1-1 模型试验提供的有效功率曲线数据 航速（节） 满载(Kw) d=3.5m 1.15满载 (Kw)

BD=3.292;

Dd=1.412;

LppB=4.329 ; =4.647

Bd11 466.9 536.9 12 13 14 15 652.4 917.6 1303.6 1824.7 705.3 1055.2 1499.1 2098.4

2.主机主要参数

型 号 8230ZC 二台 额定功率 Ps=1080kw (1469hp) 额定转速 N=750r/min 减速比 2.5 传送效率 s=0.95

3.推进因子

伴流分数 ω=0.165； 推力减额 t=0.165 船身效率 H=1； 相对旋转效率 R =1

4.可以达到的最大航速的计算

采用MAU型叶数为4叶螺旋桨的图谱进行计算。 采用功率储备15%轴系效率。

轴系桨敞水收到的马力:PD14690.85SR

14690.850.951  1186.22(hp)根据MAU440、MAU455、MAU470的Bp图表1-2计算

表1-2按Bp图谱设计的计算表

kn 11 12 13 14 15 kn 9.19 10.02 10.86 11.69 12.53 34.44 34.44 34.44 34.44 34.44 255.68 317.81 388.22 467.24 555.19

300 300 300 300 300 40.41 32.51 26.61 22.11 18.61 6.36 5.70 5.16 4.70 4.31 71.37 66.60 61.57 57.25 53.80 0.572 0.602 0.629 0.649 0.667

0.640 0.667 0.698 0.731 0.773 m 2.185 2.224 2.228 2.231 2.246 hp 678.518 714.104 746.132 769.857 791.209 71.55 65.40 60.71 56.25 52.50 0.553 0.585 0.611 0.635 0.655 0.700 0.723 0.754 0.790 0.834 m 2.191 2.184 2.197 2.192 2.192 hp 655.980 693.939 724.780 753.250 776.974

70.30 64.30 59.70 55.27 51.27 0.537 0.564 0.590 0.611 0.633 0.720 0.748 0.777 0.810 0.848 m 2.152 2.148 2.160 2.154 2.141 hp 637.000 669.028 699.870 724.780 750.877

根据表1-2中的计算结果可绘制PTE、、P/D、及o对V的曲线，如图1-1所示。

图1-1MAU4 叶桨图谱设计计算结果

从PTEf(V)曲线与满载有效马力曲线之交点，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o如表1-3所列。

表1-3 按图1-1设计计算的最佳要素

4-40 4-55 4-70 13.545 13.445 13.34 0.716 0.769 0.788 59.11 58.68 58.18 2.228 2.196 2.160 0.597 0.622 0.641

5.空泡校核

按柏利尔空泡限界限中商船上界限，计算不发生空泡之最小展开面积比。

轴桨沉深 hsdzp3.501.302.20m

popvpahspv1033010252.2174

2 12411kgf/m

计算温度

104.63kgf.s2/m4

t15OC

pv174kgf/m2

PD1186.22hp

图1-2空泡校核计算结果

表1-4空泡校核计算结果

数据 序号 项目 单位

1 12411 12411 12411 2 kn 13.55 13.45 13.34

数据 序号 项目 单位 3 5.82 5.78 5.73

4 33.873 33.375 32.831 5 D m 2.228 24.486 2.196 24.134 2.16 23.738 6 599.550 582.452 563.512 7 633.423 615.827 596.343 8

33137.549 32216.976 31197.674 9 10 0.375 0.385 0.398 11 0.148 0.151 0.158

12 9798.46 9578.71 9269.53 13 1.998 1.969 1.881 14 2.212 2.210 2.121 15 3.897 3.786 3.662

16 0.568 0.584 0.579

根据表1-4计算结果作图1-2，可求得不发生空泡的最小盘面比及所对应的最佳螺旋桨要素。

AE/AO0.58 P/D0.775 D2.19m o0.619 Vmax13.428

6.强度校核

按《规范》校核t0.25R及t0.6R，应不小于按下式计算之值：

A2GAdN2D31.36A1NeY t Y X 10Zbn10ZbKXe计算功率 Ne1080KW

AdAE/AO0.58 P/D0.775 10O G7.6g/cm3 ne300r/min

b0.66R0.226DAd/(0.1Z)0.2262.190.579/0.4 0.7164m

b0.25R0.7212b0.66R0.5167m

b0.6R0.9911b0.66R0.7100m

表1-5 强度校核计算表

序号 项目 单位 所校核的叶切面 0.25R 0.6R 1 0.5167 0.71 2 1.29 1.29

序号 项目 单位 所校核的叶切面 0.25R 0.6R

634 207 3 250 151 1410 635

4 34 4 2216.735 800.901 5 82 23

34 12 41 65 6 380 330

7 1164.66 1003.51 8 5251.178 1380.708 9 0.234 0.147

10 1.38 1.38 11 67.704 33.463 12 83.77 47.74

13 满足要求 满足要求 14 84 48

实际桨叶厚度t1.0R0.0045D7.86mm 与t0.25R84mm连直线决定。 t0.288.9mm t0.379.1mm t0.469.2mm t0.559.3mm t0.649.4mm t0.739.5mm t0.829.6mm t0.919.7mm

7.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，故对此项螺距无需修正。

由于实际桨叶厚度就是标准桨叶厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。

t0.03950.05534

b0.99640.7164t0.0171D标准桨 ()0.7R = 0.05522

b0.99640.31075D设计桨 ()0.7R =

1－s=

ttt0.55()0.7[()0.7设()0.7标]0.75(0.055340.055220.95)0.750.00216bbb0.579PPt()t2()0(1s)()0.7R DDb 20.7750.6870.002160.0023

VA(1)V30.8660.83513.42830.8660.687 NPNP3001.67925修正后螺距比

8.重量及惯性矩计算

根据MAU桨切面的面积数据用积分方法计算得: 直径 D=2.19m 切面弦长 bmax=0.7164m 毂径 d=0.40m 切面厚度 t0.2=0.0889m 毂长 Lk=0.50m t0.6=0.0494m 转速 N=300r/min 收到功率 Pd=1186.22kw 叶数 Z=4 轴毂配合锥度 K=0.08 材料密度 ρ=7600Kg／m3

PPP()o()t0.7750.00230.7727 DDD

KLK(m) 21186.221/30.080.5 0.0450.108()0.1958m

3002d桨毂重 Gn(0.880.6o)Lkd2(kg)

d0.1958 (0.880.6)0.576000.42356.47kg

0.4桨毂长度中央处轴径：do0.0450.108(PD/N)1/3

桨叶重量 Gb0.169Zbmax(0.5t0.2t0.6)(1)D(kg)155.08kg

螺旋桨总重 GGbGn356.47155.08511.55kg

桨叶惯性矩 Imp(0.06480.167)Zbmax(0.5t0.2t0.6)D3(kgf.cm.s2) 0.09537.60040.716493.852.1932045.92kgf.cm.s2

9.敞水特性曲线之确定

由MAU4-55,MAU4-70,P/D=0.775的敞水特性曲线内插得到MAU4-58,P/D= 0.775 的敞水特性曲线（如图1-3)，其数据如下表1-6。

dDdD

图1-3 设计桨的敞水特性曲线

图1-6 设计桨的敞水特性数据表

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.348 0.316 0.282 0.245 0.206 0.165 0.121 0.072 0.010 - 0.404 0.378 0.345 0.310 0.274 0.234 0.190 0.139 0.080 0.010

10.系柱特性曲线

由图1-4得J0时，KT0.348,KQ0.0404 计算功率 PD14690.951395.55hp, 系柱推力减额分数取to0.04， 主机转矩 QPD60751395.5560753333.34kgf.m 2N23.14300KTQ0.3483333.3413110.7kgf KQD0.04042.19系柱推力 T螺旋桨转速 N60

11.航行特性计算

T237.4r/min D4KT取转速为300r/min，290r/min，280rmin进行计算，结果如表1-7所示

表1-7 航行特性计算表

项目 单位 数值

11 12 13 14 15 4.72 5.15 5.58 6.01 6.44 0.43 0.47 0.51 0.55 0.59 0.194 0.177 0.161 0.143 0.126

0.0262 0.0246 0.023 0.0213 0.0195 736.4 732.9 722.2 690.8 652.2 1521.5 1428.6 1335.6 1236.9 1132.4

0.45 0.49 0.53 0.57 0.61 0.187 0.17 0.151 0.135 0.116 0.0256 0.024 0.0222 0.0205 0.0185

663.3 657.8 633.0 609.4 561.0 1342.9 1258.9 1164.5 1075.3 970.4 0.46 0.50 0.55 0.59 0.63

0.181 0.164 0.143 0.126 0.107 0.025 0.0233 0.0214 0.0195 0.0175 598.5 591.6 558.8 530.2 482.4

1180.4 1100.1 1010.4 920.7 826.2

图1-4航行特性曲线

由图中可求得15%超载时最大航速约为V=14.4kn，主机马力约为1250hp。

满载航行，N=300r/min时可达最大航速约为V=14.8kn，主机马力为1190hp，与设计要求基本一致。

12.螺旋桨计算总结

螺旋桨直径 螺距比 型式 叶数

盘面比

纵倾角

D=2.19m P/D=0.775 MAU Z=4

螺旋桨效率

设计航速

桨径比

旋向 材料 重量 惯性矩

内旋 铝镍青铜 511.55kg 2045.92kgf·cm·s2

13.螺旋桨制图（见附页）

14.设计小结

对于本课程设计主要是依据课本模板进行设计，设计过程中，计算数据，读图谱，记录数据是3个至关重要的环节，当然思路也是很重要的，其中很多细节很容易 很容易出错。同而由于对本课程由于学得不好，有很多知识的模糊点，所以很多公式都是依葫芦画瓢，不知道其中蕴含深意。

当然对于该设计自己提前把表格做好了，这为后来的设计带来了很多方便，但是自己毕竟是第一次做，所以很多时候会卡壳，特别是在标准桨叶厚度选取和桨毂锥度和毂径的地方，想了很久翻了很多资料，最后弄明白了，但也只是略懂，所以在结束之后在给同学解答时才发现自己错了些，但是错都错了，由于任务繁重，所以没有去重新修改。在前面的数值计算及查图读值还算顺利，至少思路明确，用CAD画曲线也没什么问题，但最后在绘制螺旋桨图时，光原理就好久才明白，最后明白了，在绘图过程中也是犯错多多，这绘图的确是一细心工作，在绘制叶切面一开始自己都犯了很多错，要不坐标原点错，要不点描错，最后根据辅助线确定轮廓线时还犯了迷糊，正视图和侧视图画出来图形很不光顺，特别是叶稍部分相当于估计画的，不然按实际画出来很不协调，在毂径绘制时候自己最后觉得自己还是错了

的。

对于本次课程设计我想仔细是非常必要的，希望以后自己加以提升自己吧。同时还有另外一个心得，有时候踏踏实实做出来的不一定好，但

是

还

是

该

坚

持

自

己

的

原

则

吧

。