浙江海洋散货船螺旋桨设计

1课程设计成果说明书题目：散货船螺旋桨设计学生姓名：学号：学院：船舶与海洋工程学院班级：指导教师：浙江海洋学院教务处2013年6月3日2浙江海洋学院课程设计成绩评定表2012—2013学年第2学期学院船舶与海洋工程学院班级专业船舶与海洋工程学生姓名(学号)课程设计名称船舶快速性课程设计题目散货船螺旋桨设计指导教师评语指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩小组教师签名：年月日3浙江海洋学院课程设计任务书2012—2013学年第2学期学院船舶与建筑工程学院班级专业船舶与海洋工程学生姓名(学号)课程名称船舶快速性课程设计设计题目散货船螺旋桨设计完成期限自2013年6月10日至2013年6月17日共1周设计依据（1）通过课程设计使学生综合运用船舶推进课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关船舶设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握螺旋桨的一般设计方法和步骤，并绘制螺旋桨工艺总图。（3）提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计（CAD）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等船舶设计的基本技能。设计要求及主要内容设计要求1、设计一只右旋桨；2、计算书一份；3、绘制螺旋桨总图一张（用三号图纸）。设计内容见下页参考资料[1]王国强，盛振邦.《船舶推进》.上海.上海交通大学出版社[2]郭玲文.《AutoCAD2005实用教程》.北京.机械工业出版社[3]杨永祥，茆文玉，翁士纲.哈尔滨.哈尔滨工程大学出版社[4]应业炬.《船舶快速性》.北京.人民交通出版社指导教师签字王立军日期2013年6月3日4螺旋桨图谱设计摘要：螺旋桨是由若干桨叶组成，桨叶固定在桨榖上，各邻近叶片之间相隔的角度相等。本设计采用图谱设计法，设计时须结合船、机、桨三者匹配关系，结合船型和它的功能来设计。设计所采用的都是以MAU型四叶螺旋桨为标准，设计的目的是在船舶线型初步设计完成后，使用Excel，通过有效功率的估算或船模阻力试验设计时应从给定的船型及经验公式确定推进因子；计算最大航速；叶空泡校核，来确定螺旋桨主要参数；以及强度校核来确定桨叶的厚度，并进行螺距或浆叶厚度的修正；确定敞水性特征曲线的确定和航行特征计算;浆叶外形尺寸的计算并绘制螺旋桨的正视，侧视以及伸张轮廓图。关键词：MAU螺旋桨、图谱设计、CAD、单桨尾机型、Excel5目录1.船体主要参数…………………………………………………………………………………………62.主机与螺旋桨参数………………………………………………………………………………………63.设计工况…………………………………………………………………………………………………64.推进因子的决定…………………………………………………………………………………………75.可以达到最大航速的计算………………………………………………………………………………76.空泡校核…………………………………………………………………………………………………97.强度校核…………………………………………………………………………………………………98.螺距修正…………………………………………………………………………………………………119.重量及惯性矩计算………………………………………………………………………………………1110.敞水性征曲线之确定……………………………………………………………………………………1211.系柱特性计算……………………………………………………………………………………………1312.航行特性计算……………………………………………………………………………………………1313.螺旋桨计算总结…………………………………………………………………………………………1514.参考文献…………………………………………………………………………………………………166螺旋桨图谱设计1、船型主要参数船型：单浆、舵、钢质全焊接结构尾机型散货船。总长LOA60.50m设计水线长LWL56.60m垂线间长LPP55.00m型宽B9.70m型深D4.90m设计吃水d4.0m设计排水量△1450t方形系数CB0.635棱型系数CP0.697螺旋桨数12、主机与螺旋桨参数型号台数道依茨BV6M6281台最大持续功率1352hp额定转速750rpm螺旋桨转速360rpm螺旋桨型式：MAU系列螺旋桨叶数：四叶螺旋桨材料：ZQAL12-8-3-2（K=1.2）材料重度：7.4g/m3螺旋桨构造型式：整体式桨轴距基线高度1.48m旋向右旋3、设计工况1、设计功率：0.90Pmax2、船体有效马力曲线如下：航速V(kn)1314151617满载PE(hp)满载50062476091310971.1PE(hp)满载550686836100412064、推进因子的决定按经验公式决定伴流分数ω=0.5Cb-0.05=0.5×0.635-0.05=0.2675按经验公式决定推力减额分数ωt6.0=0.6×0.2675=0.22857取相对旋转效率Rη=1.0船身效率Ηh=(1-t)/(1-w)=（1-0.2285）/(1-0.2675)=1.05325、可以达到最大航速的计算采用MAU4叶桨图谱进行计算。取功率储备10%，轴系效率S=0.98hp464.11920.198.09.01200ηη9.01352=×××=×××RSP根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的~PB图谱列表计算，见表2表1项目单位数值假定航速kn1314151617VA=V(1-w)kn9.522510.25510.987511.720012.4525BP44.427036.913531.065426.436622.7187√BP6.66536.07565.57365.14164.7664MAU4-40δ78.5171.4166.5262.4358.24P/D0.6450.6640.6850.7120.738η00.5540.5780.5980.6190.629PTE=PD*ηh*η0hp695.7982725.9411751.0602777.4352789.9947MAU4-55δ76.8270.4565.0160.5156.41P/D0.68000.70800.71210.76210.7912η00.53410.56110.58510.60510.6152PTE=PD*ηh*η0hp670.6791704.5899734.7328759.8518772.4114MAU4-70δ74.5068.4164.4060.2156.00P/D0.68500.71810.74500.7810.814η00.51440.54350.55920.57530.5951PTE=PD*ηh*η0hp645.5601681.9827702.0780722.1732747.2923据表中的计算结果可绘制TEP、、DP/及0对V的曲线，如图1所示。8η0δδη0δη图1从）（VfPTE~曲线与船体满载有效功率曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素DP/、D、0η如表3所列。表29MAUVmaxP/DδDη0d44-4014.7390.68569.652.08870.591Zp1.484-5514.5860.71867.141.99230.58ht2.524-7014.5300.73266.861.97660.562po-pv127396、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mZdp48.14==20/12739174-2.52*1025+103301γmkgfphpppvsav==+=计算温度422/63.104ρ,464.1192,/17415mskgfhpPmkgfptDv====℃，据表4的计算结果作图2，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。表3序号项目单位数值MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn14.73914.58614.532VA=0.5144Vmax(1-w)m/s5.5535.4965.4753(0.7πND/60)²（m/s)²758.8333690.5628679.56674V²0.7R（m/s)²789.6761720.7686709.54095σ0.30830.33780.34316τc0.1450.15360.15587Tkgf9517.38009438.21219180.54898Apm²1.58881.62951.58749AEm²1.74561.80541.765010AE/AO0.56910.57920.5754AE/A00.5712P/D0.716D1.99η00.575Vmax14.561Ne1324.96G7.4Ad0.571210b0.66R0.6422b0.25R0.4631b0.6R0.6365D/P1.3966图2η0η0（给定的）（）（要求的）（）7、强度校核按2001年《规范》校核Rt25.0及Rt6.0，应不小于按下式计算之值：ZbDNGAAXZbnNAYXKYtdee10322110,36.1,===计算功率hpNe464.11929.0*98.01352=×=min/360,/4.7,10ε7168.0/,5712.0/300rNcmgfGDPAAAEd======11b0.66R0.6422b0.25R0.4631b0.6R0.6365强度校核结果见表5表4项目单位数值0.25R0.6R弦长bm0.4630.637K1634207K2250151K31410635K4434A12363.09847.43Y4694.351225.01K58223K63412K74165K8380330A213791180材料系数K1.2001.200X0.32140.2000tmm73.09635.001MAU标准桨叶厚度t'mm76.143.4校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm76.143.48、螺距修正根据尾轴直径大小，决定毂径比18.0/=Ddh，此值与MAU桨标准毂径比相同，故对此项螺距无需修正。由于实际桨叶厚度与MAU桨标准厚度相同，故无需因厚度差异进行螺距修正。9、重量及惯性矩计算根据经验公式计算得：12桨叶重量()DDdttZbGb+=15.0γ169.06.02.0max1=0.169×7400×4×0.66283×(0.5×0.0807+0.0433)×(1-0.18)×1.990=439.197kgfd0=0.045+0.108(PD/N)1/3-KLK/2=0.045+0.108×(1192.464/360)1/3-(1/11)×0.4875/2=0.1429m桨毂重量20γ6.088.0dLddGKn==(0.88-0.6×0.1429/0.3330)×0.4875×7400×0.33302=kgf240.101=螺旋桨总重f679.299kg.1=+=nbGGG螺旋桨惯性矩()36.02.0max5.0γ0948.0DttZbImp+==0.0948×7400×4×0.66283×(0.5×0.0807+0.0433)×1.9903286.1482scmkgf=10、敞水性征曲线之确定由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.716的敞水性征曲线内插得到MAU4-40.1，P/D=0.716的敞水性征曲线（图3），其数据如表6所示。表500.10.20.30.40.50.60.7KT0.31380.28220.24900.21410.17630.13420.08670.0395KQ0.03430.03160.02860.02570.022280.01840.01420.009410KQ0.34330.31600.28650.25700.22220.18450.14250.094113图311