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船舶螺旋桨的设计与计算过程.解析

某沿海单桨散货船螺旋桨

设计计算说明书

刘磊磊

2008101320

2011年7月

某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书

1.已知船体的主要参数

船长 L = 118.00 米

型宽 B = 9.70 米

设计吃水 T = 7.20 米

排水量 △ = 5558.2 吨

方型系数 CB = 0.658

桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米

由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：

航速V（kn）	13医疗箱	14	15	16
有效马力PE（hp）	2160	2420	3005	4045

2.主机参数

型号 6ESDZ58/100 柴油机

额定功率 Ps = 5400 hp

额定转速 N = 165 rpm

转向右旋

传递效率 ηs=0.98

3.相关推进因子玻璃丝包线

伴流分数 w = 0.279

推力减额分数 t = 0.223

相对旋转效率 ηR = 1.0

船身效率

4.可以达到最大航速的计算

采用MAU四叶桨图谱进行计算。

取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98

螺旋桨敞水收到马力：

PD = 4762.8 hp

根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的--δ图谱列表计算：

项目		单位	数值
假定航速V		kn	13	14	15	16
VA=(1-w)V		kn	9.373	10.094	10.815	11.536
Bp=NPD0.5/VA2.5			69.013042	69.01304	69.01304225	69.01304225
			268.96548	323.7116	384.6505072	451.9996707
MAU 4-40	δ		75.6	72.10878	64.87977369	60.744
	P/D		0.64	0.667321	0.685420561	0.720498
	ηO		0.5583333	0.582781	0.605706806	0.62606
	PTE =PD·ηH·ηO	hp	2863.9907	2989.395	3106.994626	3211.4377
MAU 4-55	δ		74.629121	68.63576	63.56589147	59.341025
	P/D		0.6860064	0.713099	0.740958466	0.7702236
	ηO		0.5414217	0.567138	0.590941438	0.6111996
	PTE =PD·ηH·ηO	hp	2777.2419	2909.156	3031.255144	3135.1705 丁酮肟
MAU 4-70	δ		73.772563	67.77185	63.03055556	58.68503
	P/D		0.69254	0.723162	0.754280639	0.7861101
	ηO		0.5210725	0.54571	0.565792779	0.5828644
	PTE=PD·ηH·ηO	hp	2672.8601	2799.238	2902.2542	2989.8239

据上表的计算结果可绘制PTE、δ、P/D及ηO对V的曲线，如下图所示。

从PTE—f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及ηO如下表所列。

MAU	Vmax	P/D	δ	D	ηO
4-40	15.137	扫读笔0.68919	64.1006	4.239876691	0.608622
4-55	15.037	0.74201	63.3998	4.165819112	0.59173872
4-70	14.851	0.749606	63.68688	4.132919936	0.563077426

5.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 hf =T－Zp=7.2－3.00=4.2m

p 0－p v = pa + γhs－pv = 10300+1025×4.2-174

= 14461kgf/m2

计算温度t = 15°C ,Pv = 174kgf/ m2 , PD = 4762.8hp, ρ= 104.63kgfs2/m4

序号	项目	单位	数值
序号	项目	单位	MAU4-40	MAU4-55	MAU4-70
1	Vmax	Kn	5.614046889	5.576958649	5.507974522
2	VA=0.5144Vmax(1-w)	m/s	657.4605465	634.6935143	624.7082313
3	(0.7πND/60)2	(m/s)2	688.978069	665.795982	655.0460146
4	V20.7R=V2A+32	(m/s)2	0.401205334	0.415174744	0.421988181
5	σ=(p 0- p v) /ρV0.7R2		0.401205334	0.415174744	0.421988181
6	Τc(柏利尔空泡限界图)		0.16	0.162	0.163333333
7	T=PD·ηO·75/VA	kgf	38725.33823	37901.48027	36517.3961
8	AP=T /ρV0.7R2·τc	m2	6.714962773	6.716975401	6.524195084
9	AE=AP / (1.067-0.229P/D)	m2
10	AE/AO=AE /πD2		7.385771885	7.487601521	7.286833423
		铁水脱硫剂

按上述结果作图,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 = 0.549200516 P/D= 0.741852486 D= 4.166m

ηo=0.591857369 Vmax= 15.03775 kn

6.强度校核

按1983年<<规范>>校核t0.25R及t0.6r,应不小于按下式计算之值:

t=, , X=A2GAdN2D3/1010Zb

计算功率Ne=5400×0.98=5292hp

AD = AE / AO = 0.549200516, P/D=0.741852486,，G=7.6gf/cm3 ,N=165rpm

b0.66R =0.226D·AE / AO/0.1Z=0.226*0.549200516*4.166m/0.4=1.292702683 m

b0.25R=0.7212b0.66R = 0.93229717 m

b0.6R =0.9911b0.66R = 1.281197629 m

项目	单位	数值
项目	单位	0.25R	0.6R
弦长b	m	634	207
K1		250	151
K2		1410	635
K3		4	34
K4		2297.004326	826.6232412
A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K4		19755.28708	5173.296683
互动教学系统Y=A1Ne/ZbN		82	23
K5		34	12
K6		41	65
K7		380	330
K8		1185.183816	1010.409249
A2=D/P(K5+K6ε)+K7ε+K8		1.179	1.179
材料系数K（铝镍合金）		0.26112086	0.161991195
X=A2GAdN2D3/1010Zb		146.7063535	71.32164252
	mm	159.3495	90.8188
MAU标准桨叶厚度t′	mm	满足要求	满足要求
校核结果		146.7063535	85.04785519
实取桨叶厚度	mm	634	207

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