螺旋桨图谱课程设计天津大学仁爱学院
姓名：陈旭东
学号： 6010207038
专业：船舶与海洋工程
班级： 2班
日期： 2013.6.30
螺旋桨图谱课程设计
一．已知船体的主要参数
船 型：双机双桨多用途船
总 长: L=150.00m 设计水线长: WL L =144.00m 垂线 间长: PP L =141.00m 型 深: H=11.00m 设计 吃水: T=5.50m 型 宽: B=22.00m 方形 系数: B C =0.84 菱形 系数: P C =0.849 横剖面系数: M C =0.69 排水 量: ?=14000.00t 尾轴距基线距离: P Z =2.00m 二．主机参数
额定功率: MCR=1714h 额定转速: n=775r/min
齿轮箱减速比: i=5 旋向: 右旋 齿轮箱效率: G η=0.97 三．推进因子的确定
伴流分数 ω=0.248 ;推力减额分数 ; t=0.196 相对旋转效率 R η=1.00 ;船身效率 ;H η=11t
ω
--=1.0691 四．可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。
取功率储备为10% ，轴系效率S η=0.97 ，螺旋桨转速N=n/i=155r/min 螺旋桨敞水收到马力：D P = 1714 * 0.9 * S η*R η*G η
=1714 * 0.9 * 0.97*1.00*0.97 =1451.43 (hp)
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70δ图谱列表计算如下：
根据上表中的计算结果可以绘制TE P 、δ、P/D 及0η对V 的曲线，如图1所示。
从TE P -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0η如下表所列。
MAU max V P/D δ D 0η
4-40 11.79 0.721 59.8 3.428 0.626 4-55 11.68 0.768 59.1 3.396 0.601 4-70
11.47
0.775
59.6
3.355
0.558
五．空泡校核
按柏利尔空泡界限线中商船上界限，计算不发生空泡之最小展开面积比。 桨轴沉深 s P h T Z =-=5.50-2.00=3.50m
0v a s v p p p h p γ-=+-=10330+1025×3.50-174=13743.52/kgf m
计算温度t=15℃,v p =1742/kgf m ,D P =1451.43hp,ρ=104.6324/kgf s m ?
根据上述计算结果作图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。
0/E A A =0.406，/P D =0.778，D =3.412m ，0η=0.624，max V =11.525kn
六．强度校核
按1983年《规范》校核0.25R t 及0.7R t ，应不小于按下式计算之值：
Y
t K X
=-1e A N Y ZbN =，2321010d A GA N D X Zb =
计算功率e N =1714×S η×G η=1714×0.97×0.97=1612.703hp
0/d E A A A ==0.406，/P D =0.778，10ε?=，G=7.63/gf cm ,N=155r/min
0.6600.226//0.1R E b D A A Z =?=0.226×3.412×0.406/0.4=0.7827m 0.250.660.7212R R b b ==0.5645m 0.60.660.9911R b b ==0.7758m
P=2.655m
实际桨叶厚度按
1.0
0.0035 R
t D
==12.00mm与
0.25R
t=132.00mm连直线决定：
SHIP ENGINEERING 船舶工程 V ol.32 No.4 2010 总第32卷，2010年第4期基于UG二次开发的船用螺旋桨参数化 建模方法与实现 唐英1，王志坚1，杨凯2 （1．北京科技大学机械工程学院，北京 100083；2．中国电子科技集团公司第45研究所，三河 065201） 摘 要：船用螺旋桨的建模方法是将二维初始型值点导入通用CAD软件，通过多步操作得出三维空间数据，完成整个造型过程.这种方法不但操作繁琐，而且效率低.在研究了船用螺旋桨参数化建模方法的基础上，采用对UG进行二次开发的方法，编制出船用螺旋桨参数化建模的功能模块.通过给定船用螺旋桨的主要几何参数，计算出初始型值点，进行坐标变换，将其从平面坐标系还原到空间真实位置.另外给出桨叶叶梢缺失部分数据的NURBS拟合补充方法，并在进行光顺处理后，最终生成船用螺旋桨的三维模型. 关键词：船用螺旋桨；UG二次开发；自由曲面；参数化建模 中图分类号：U664.33 文献标志码：A 文章编号：1000-6982 (2010) 04-0052-04 Parametrical Modeling Method and Implementation of Marine Propeller Based on UG Software TANG Ying1, W ANG Zhi-jian1, Y ANG Kai2 (1.School of Mechanical Engineering, Beijing Science and Technology University, Beijing 100083, China; 2.The 45th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Sanhe 065201, China) Abstract:Marine propeller is a type of part with free-form surface. Traditional modeling method of marine propeller needs to export the origin data into CAD software, converting the origin 2D point data to the 3D point data after several steps and then complete the modeling process. This method is time-consuming and inefficiency. With parametrical modeling technology, functional package for marine propeller modeling based on UG software is developed and introduced in the paper. In the developed package, some key structural parameters of marine propeller are inputted firstly and then the 2D point data and the 3D surface data are calculated automatically. To build the 3D model of the propeller part, firstly the coordinate transformation operation from a 2D coordinate system to a 3D reference system is needed to recover the points in its 2D drawing to their true position in 3D model. And then, point data at the tip of propeller are added with NURBS fitting method. After smoothing calculation of the surface, the 3D model of the marine propeller is completed. Key words: marine propeller; UG Software; free-form surface; parametrical modeling 0 引言 船用螺旋桨是典型的自由曲面类零件，一般由桨叶和桨毂两部分构成.桨毂外形通常较为简单，是近似的圆锥体或圆柱体，而桨叶形状非常复杂.除极少数情况外，桨叶形状无法用简单数学公式进行描述，而是用许多离散点的坐标值来表示，这种用来表示形状的离散点称为型值点.每个桨叶叶片的型值点通常多达数百个，有时甚至更多.从二维图纸的型值点到最终三维模型的建立，其间需经过偏移、旋转、生成曲线、生成曲面等多步操作.大量数值的计算处理工作和繁冗复杂的操作过程使船用螺旋桨建模过程不仅费时费力，且容易出现差错.鉴于目前针对船用螺旋桨设计建 收稿日期：2009-10-27；修回日期：2010-01-20 作者简介：唐英（1967-），女，副教授，博士后，主要从事机械制造与自动化方面的科研与教学工作.
船用螺旋桨的设计关键分析 船、机、桨系统中，船体是能量的需求者，主机是能量的发生器，螺旋桨是能量转换装置，三者之间是相互紧密联系的，但同时又要遵从各自的变化特性。 1.螺旋桨 民用船使用的图谱桨，一般以荷兰的B型桨和日本的AU桨为主。AU桨为等螺距桨、叶切面为机翼型；B型桨根部叶切面为机翼型、梢部为弓形，除四叶桨0.6R至叶根处为线性变螺距外，其余均为等螺距，桨叶有15°的后倾。为便于设计方便，由．KT、KQ——J敞水性征曲线图转换为BP一δ图谱。 桨与船体各自在水中运动时，都会形成一个水流场。水流场与桨的敞水工作性能和船的阻力性能密切相关。当桨在船后运动时，2个原本独立的水流场必然会相互作用、相互影响。船体对螺旋桨的影响体现在2个方面：（1）伴流。由于船尾部螺旋桨桨盘处因水的粘性等因素作用，形成一股向前方向的伴流，使得螺旋桨的进速小于船速。（2）伴流的不均匀性。船后桨在整个桨盘面上的进速不等(在实用上可取相对旋转效率为1)。 2.螺旋桨对船体的影响 由于螺旋桨对水流的抽吸作用，造成桨盘处的水流加速，由伯努利定律可知，同一根流线上，水质点速度加快，必然会导致压力下降，从而造成船的粘压阻力增加。也就是桨产生的推一部分用于克服船体产生的附加阻力。 如果用伴流分数ω表征伴流与船速的比值，用推力减额t表征船体附加阻力与船体自身阻力的比值。那么，敞水桨与船后桨的差别就在于一个船身效率(1一t)／(1一ω)从中可以看出，伴流分数ω越大、推力减额t越小，则船身效率越高。 从螺旋桨图谱可以看出，横坐标的参数为√BP或BP。BP称为收到功率系数(或称为载荷系数)，其值为：BP=NPD0.5 /VA2.5式中：N为螺旋桨转速；PD为螺旋桨敞水收到功率；VA为螺旋桨进速。 BP值越小，对应的螺旋桨敞水效率越高；反之，则螺旋桨效率越低。从个体因素来讲，N值和PD0.5 /VA2.5值越小，BP 值就越小。PD和VA参数有联动关系，在相对低速的范围内，PD值变大、BP值变小；在相对高速的范围内，PD值变大、BP值也变大。这取决于船的阻力特性。 实际船螺旋桨设计时，还要考虑以下的先决条件：螺旋桨直径有无限制、船舶航速的具体要求。 一般情况下，螺旋桨设计工况都对应船舶满载航行的状态，在该航行状态下，主机发出预定功率、螺旋桨效率达到最佳，船、机、桨匹配理想。但如果设计参数选择不当，就会造成螺旋桨产生“轻载”或“重载”的现象，“轻载”是指螺旋桨达到设计转速后，不能充分吸收主机的转矩，主机发不出预定功率；“重载”是指螺旋桨还未达到设计转速时，主机转矩已达到最大值，主机同样发不出预定功率。 螺旋桨设计产生“轻载”还是“重载”现象，主要取决于2个方面：(1)伴流分数ω、推力减额t取值是否正确。(2)船舶阻力计算的误差。 如选取的伴流分数ω大于船后实际值，则螺旋桨不能吸收预定的功率和发出要求的推力，从而无法达到预定的航速，螺旋桨处于“轻载”状态；反之螺旋桨处于“重载”状态。
船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究 2010年6月11日 摘要 基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序，利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究，并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨，保持其原有的径向负荷分布形式，指定不同的弦向负荷分布形式，采用上述方法进行螺距及拱度的优化设计（桨叶其它参数与母型桨相同）。CFD计算表明，通过指定适当的负荷弦向分布，可以在保证效率的同时使桨叶表面压力分布更加均匀，从而推迟桨叶空化。 关键词：船舶、舰船工程；螺旋桨；优化；设计；升力面理论；CFD 0引言 随着船舶向大型化、高速化发展，对螺旋桨的综合性能要求日益提高。现代船舶螺旋桨设计在追求高推进效率的同时，还必须在复杂的船尾流场中尽量推迟乃至避免空化的发生，从而降低螺旋桨诱发的船体振动及噪声。为了满足这些相互制约的要求，螺旋桨优化设计方法的研究日益受到船舶工程界的重视。 传统的螺旋桨设计方法分为图谱设计和理论设计两大类，前者无法直接用于适伴流及大侧斜桨的设计，后者可分为升力线、升力面及面元方法等，能够处理伴流及侧斜问题，但对负荷面分布形式的处理比较单一，应用也不够广泛。近年来，优化方法在螺旋桨设计中的应用研究开始出现，性能计算采用系列桨性能试验回归公式或升力面、CFD等数值方法，优化采用遗传算法、序列二次规划法、DOE方法等，优化目标包括推力、效率、激振力或其组合，但尚未形成比较成熟的体系，与工程应用的要求也有较大距离。 Benini开发了基于遗传算法的系列螺旋桨多目标优化方法，采用试验数据的回归公式计算敞水性能。以敞水效率和推力最大化为目标、Keller空泡限界公式为限制条件，对B
PDMS管道建模操作手册
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目录 一、管道建模基础 (1) 1．基本概念 (1) 1.1 分支 (1) 1.2 Pdms管道铺设的步骤 (2) 2.管道建模基本操作 (2) 2.1建立管道前准备工作 (2) 2.2建立管道等级、确定保温层厚度 (3) 2.3生成分支（branch） (4) 2.4定义分支的头和尾 (4) 2.5 Piping Components工具介绍 (5) 3.放置一些管件的技巧和管道的定位 (6) 3.1管道斜接的处理 (6) 3.2三通介质流向的改变（注意：三通只能和两根支管相连） (8) 4.管道数据一致性检查 (8) 二、管道建模操作步骤 (10) 1. 说明 (10) 2. 搭建模型前需所需资料 (10) 3.建立PIPE和BRANCH (10) 4.创建元件 (16) 5.创建疏放水、放气点 (35) 三、化学衬塑管道分段 (45) 四、水工工艺管道建模要点： (49) 1. 水工管道一般特点 (49) 2. 室内给水管道建模特点： (49) 3. 室内排水管道建模特点： (50) 4 室内消防管道建模特点： (51)
一、管道建模基础 1．基本概念 1.1 分支 –根据介质流向定义管道的起点和终点，在PDMS中称为Head和Tail 一个管系(Pipe)中所有Branch之间必须有连接关系
1.2 Pdms管道铺设的步骤 –从管道等级中选择管件 –生成管件（弯头、法兰、阀门、垫片等等） –指定管件位置和方向 注意： –管件的前后顺序十分重要，管件的先后顺序表示介质的流向 – Pdms中管道是隐含元件 2.管道建模基本操作 2.1建立管道前准备工作 运行PDMS之后，选择相应的Project，输入Username、Password并选择相应的MDB和Module，点击OK按钮，进入PDMS。
船用螺旋桨的设计原 理
船用螺旋桨的设计原理 摘要：螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。 螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分，它是保证船舶快速性的一个重要方面。一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计，并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。船在水面或水中的航行时遭受阻力，为了使船舶能保持一定的速度向前航行，必须供给船舶一定的推力，以克服其所承受的阻力。作用在船上的推力是依靠专门的装置或机构通过吸收主机发出的能量并把它转换成推力而得，而这种专门吸收与转换能量的装置或转换能量的装置或机构统称为推进器。推进器种类很多，例如风帆，民轮，直叶推进器，喷水推进器及龙叶螺旋桨等，螺旋桨构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高，是目前应用最广的推进器。 结构组成 螺旋桨俗称车叶，通常由桨叶和浆毂组成。螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。为了减小水的阻力，在浆毂后端加一整流罩，与浆毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。 螺旋桨在水中产生推力的部分叫桨叶，桨叶固定在浆毂上。普通螺旋桨常为3叶或4叶，2叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近年来有些船舶（如大吨位大功率的油船），为避免震动而采用5叶或5叶以上的螺旋桨。 由船尾向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面称为叶面，另一面称为叶背。桨叶与毂连接处称为叶根，桨叶的外端称为叶梢。螺旋桨正车旋转时先入水的一边称为导边，另一边称为随边。螺旋桨旋转时叶梢的圆形轨迹称为梢圆。梢圆的直径称为螺旋桨直径，以D表示。梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积以Ao表示，可用下式表示它们之间的关系：Ao=πD2/4。 结构计算要素 1）螺旋桨直径：首先考虑与尾型和吃水的关系，在绘制船体线型时，已基本决定了螺旋桨的轴线位置和可能的最大直径。从尾型和吃水条件看，普通船舶的螺旋桨直径大约在下列范围：单桨D=(0.7~0.8)Tw;双桨D=(0.6~0.7)T w. 式中Tw为船舶满载时的船尾吃水。只要螺旋桨直径未超过尾型和吃水条件的限制，就可以通过设计图谱求得敞水效率最佳的螺旋桨直径。但是由于船后伴流不均匀性的影响，敞水最佳直径与船后最佳直径略有差别。随着伴流不均匀的程度，最佳直径应有不同程度的减小：单桨所处的位置的伴流不均匀性较大，最佳直径要减3~5%；双桨所处的位置伴流比较均匀，最佳直径约减少2~4%。 2）盘面比：若螺旋桨的直径、螺距、转速和叶数均相等，则推力和转距均随盘面比的增加而增大。但盘面比大时，翼栅作用较甚，桨叶的摩擦阻力也较大，螺旋桨的效率就较低。盘
开题报告 船舶与海洋工程 可调螺距螺旋桨的优化设计及制造 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 螺旋桨在很早之前就已经被人们当做一种船用推进器，经过多年的开发研究，现在的螺旋桨被开发了很多个系列。按螺旋桨安装位置的不同可以分为首推.尾推.侧推。按照螺旋桨的螺距调节性可以分为可调螺距螺旋桨和固定螺旋桨。 可调螺距螺旋桨作为一种新兴的推进器，以其自身的优点已经慢慢变成了一种主流的推进器。可调桨技术来源于国外，世界知名的推进器制造商有：瑞典的卡梅瓦(KAMEWA)、芬兰的瓦锡兰（WASILTA）、德国的肖特尔（SCHOTTEL）、挪威的博格（BERE）。卡梅瓦的调距桨技术全世界首屈一指，“Aquamaster”是其旗下世界知名的全回转舵桨品牌，现在卡梅瓦被英国罗尔斯-罗伊斯（Rolls-Royce）兼并，但是人们一直对“卡梅瓦”津津乐道，当初卡梅瓦是世界上生产调距桨最大的公司，根据生产卡普兰水轮机的经验，该公司从1937年即生产出第一台船用调距桨，全球多家公司均引进卡梅瓦专利进行生产，如日本三菱公司、美国伯德.约翰逊公司等。肖特尔的产品有可调桨、侧向推进器、舵桨、喷水推进器等，其SRP舵桨是世界第一品牌。瓦锡兰不但生产推进器，还是世界上最著名的柴油机制造商，兼并了荷兰的列泼斯（LIPS）推进器，列泼斯是专门生产推进器的厂商，创立于1928年，是世界上从事调距桨生产较早的公司之一，在日本、法国、美国、意大利、西班牙、加拿大等地均有该公司子公司或制造商，其产品涵盖侧推、调距桨、定距桨、舵桨、喷水推进器等，并入瓦锡兰后其推进器品牌仍为LIPS。 在国内，可调螺距螺旋桨的发展与研究也已经越来越受人们的重视，其中主要的设计制造单位有前进马森船舶传动有限公司，镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司，南京高精传动设备制造集团有限公司等 鉴于国内可调螺距螺旋桨的蓬勃发展，国内对可调螺旋桨的研究迫在眉睫，各大螺旋桨生产商不是自行花大力研究，就是向国外购买一些比较成熟的技术，真的可以说是无所不用其极，努力发展可调螺旋桨的技术，即便如此，国内可调螺旋桨的技术还
Tutorial (Intermediate level): 3D Model Reconstruction with Agisoft PhotoScan 0.8.5 PhotoScan settings Open PhotoScan Preferences dialog from Tools menu using corresponding command. Set the following values for the parameters in the General tab: Maximum points per photo:40000 P1:40 P2:2000 Write log to file:specify directory where Agisoft PhotoScan log would be stored (in case of contacting the software support team it could be required) Project compression level:6 Enable stereo mode:Disabled Enable VBO support:Disabled Check for updates on program startup:Enabled Set the parameters in the OpenCL tab as following: Check on any OpenCL devices detected by PhotoScan in the dialog and reduce the number of active CPU cores by one for each OpenCL device enabled (if your CPU supports hyper-threading then two active CPU cores per each OpenCL device should be disabled). Add photos Select the Add Photos... command from Workflow menu. In the Add Photos dialog browse the source folder and select files to be processed. Click Open button.
第４７卷一第４期２０１８年８月一一一一一一一一一一一船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ一一一一一一一一一一一一一 Ｖｏｌ.４７一Ｎｏ.４ Ａｕｇ.２０１８ 一一一 ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.０４.０２０ 基于ＣＡＴＩＡ的船用螺旋桨三维建模方法 刘勇杰１?徐青２?胡勇１?郑绍春１ (１.武汉理工大学交通学院?武汉４３００６３?２.广州文冲船厂有限责任公司?广州５１０７２７) 摘一要:针对船用螺旋桨三维外形较复杂的特点?提出一种基于ＣＡＴＩＡ平台的坐标变换的船用螺旋桨三维建模方法?给出由叶切面局部坐标系到全局坐标系的变换公式?采用Ｅｘｃｅｌ快速完成数据处理?用ＶＢ.ｎｅｔ语言对ＣＡＴＩＡ进行二次开发?完成桨叶曲面型值数据的读取与批量导入?最终快速得到螺旋桨三维模型?该方法柔性好二效率高?可以根据不同设计参数快速得到对应的螺旋桨三维模型?并对模型进行优化处理? 关键词:船用螺旋桨?三维建模?ＣＡＴＩＡ?Ｅｘｃｅｌ?二次开发 中图分类号:Ｕ６６４.３３一一一一文献标志码:Ａ一一一一文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)０４￣００８４￣０４ 收稿日期:２０１７－１０－１７修回日期:２０１７－１１－１５ 基金项目:国家自然科学基金项目(５１３７９１６７)第一作者:刘勇杰(１９９２ )?男?硕士生研究方向:船舶先进制造技术 一一为了满足设计中不断改进?制造中节约成本?一次成型的需求?关于快速有效的船用螺旋桨三维建模方法研究集中在不需要计算?完全利用二维图 缠绕 变换来生成螺旋桨三维曲面[１]?基于ＣＡＴＩＡ软件平台?将二维图进行 逆向投影 的螺旋桨三维曲面建模[２]?通过坐标变换将变换后的螺旋桨曲面型值点导入Ｐｒｏ/Ｅ中得到光滑曲面?进而得到螺旋桨实体模型[３￣４]?设计螺旋桨二维图形和三维实体之间转换的代码[５]?等方面?为了避免传统几何建模方法的手工操作量大的缺点? 结合坐标变换自动化的思想?提出一种基于ＣＡＴ￣ＩＡ二次开发和坐标变换的船用螺旋桨三维建模新方法? １一ＣＡＴＩＡ软件平台概述 ＣＡＴＩＡ软件提供了多种二次开发的接口?其 中包括自动化对象编程(Ｖ５Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ)和开放的基于构件的应用编程接口(ＣＡＡ)?其中?Ａｕｔｏ￣ ｍａｔｉｏｎ开发模式可以完成绝大部分开发工作?只有少部分不足之处才采取ＣＡＡ开发方式进行补充?Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ开发模式又可分为以下几种? １)ＶＢＡＰｒｏｊｅｃｔ?采用ＣＡＴＩＡ提供的ＶＢＡ集成开发环境进行程序设计?属于ＣＡＴＩＡ进程内?能够设计窗体界面?且可以方便地把生成的程序 添加到ＣＡＴＩＡ工具条中? ２)ＣＡＴＩＡ宏脚本?采用ＶＢＳｃｒｉｐｔ语言编写 代码?可以把程序集成到ＣＡＴＩＡ工具条中?但脚本程序的输入输出功能较弱?无法实现复杂的交互界面? ３)其他脚本语言?采用ＶＢＳｃｒｉｐｔ二ＪａｖａＳ￣ ｃｒｉｐｔ二Ｐｙｔｈｏｎ等语言编写代码?在ＣＡＴＩＡ以外执行(进程外)?可以写成短小灵活的代码集成到其他应用中? ４)高级语言?采用ＶＢ.ｎｅｔ二Ｃ＃等高级语言编 写代码?可以制作比较复杂的交互界面?利用.ｎｅｔ优势简化复杂业务流程设计任务? ２一螺旋桨建模 螺旋桨的主要参数包括纵斜角(后倾角)二螺 距比二盘面比二母线到叶片随边的距离二母线到叶片导边的距离二叶片宽度二叶片厚度二导边至最厚点的距离和螺旋桨叶切面尺寸表等? ２.１一二维型值点计算 以直径为０.２５ｍ的ＭＡＵ４－４０型的模型螺旋桨为实例?根据ＭＡＵ型螺旋桨桨叶轮廓尺寸表(见表１)计算得到模型螺旋桨的伸张轮廓尺寸?包括叶片宽度Ｗ(以最大叶片宽度的％表示)二母线到叶片随边的距离Ｌ１二母线到叶片导边的距离Ｌ２二叶片厚度Ｔ(以螺旋桨直径的％表示)二导边至最厚点的距离Ｌ３(以叶片宽度％表示)等?根据ＭＡＵ型叶切面尺寸表(见表２)计算得到不同半径叶切面的二维型值点?以上数据组成了传统二维图纸中的数据信息? 由表１二２中参数的排布规律可知?选择Ｅｘｃｅｌ ４ ８
课程设计成果说明书 题目：散货船螺旋桨设计 学生姓名：杨再晖 学号：101306119 学院：东海科学技术学院 班级：C10船舶1班 指导教师：应业炬 浙江海洋学院教务处 2013年 6月 21日
浙江海洋学院课程设计成绩评定表 2012 —2013 学年第 2 学期 学院东海科学技术学院班级 C10船舶1班专业船舶与海洋工程
摘要 螺旋桨是船舶的重要组成部分之一，没有它，船舶就无法快速的前行，是造船行业必备的推进部位。螺旋桨设计是船舶设计过程中有关船舶快速性性能设计的重要组成部分，它的设计精度将直接影响船的推进效率。 在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。在此基础上，设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机功率小；或者当主机已选定，设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨，本次课程设计属于第二种。 影响螺旋桨性能的因素有很多，主要有螺旋桨的直径，螺距比，盘面比，桨叶轮廓形状等因素。本次课程设计是用船体的主要参数、主机与螺旋桨螺旋桨参数、设计工况算出以上数据，设计一个螺旋桨，并用CAD软件画出螺旋桨的外形。 关键词：螺旋桨设计；图谱；AUTOCAD
目录 1、已知船体的主要参数 (1) 2、主机与螺旋桨参数 (1) 3、设计工况 (1) 4、按船型及经验公式确定推进因子 (2) 5、可以达到最大航速的计算 (2) 6、桨叶空泡校核，确定螺旋桨主要参数 (4) 7、桨叶强度校核 (6) 8、螺距修正 (8) 9、重量及惯性矩计算 (8) 10、绘制螺旋桨水动力性能曲线 (9) 11、系柱特性与航行特性计算并绘制航行特性曲线图 (10) 12、航行特性计算时取3挡转速按下表进行： (11) 13、螺旋桨计算总结 (13) 14、感想 (14) 15、参考资料 (14)
基于ANSYS的船用螺旋桨模态分析与优化设计 利用UG软件对船用螺旋桨模型进行处理，并用ANSYS有限元仿真软件分析其模态振型，首先分析无支撑情况下螺旋桨单叶片的模态振型，提取振幅最大模态。设计支撑方案，确定支撑位置并进行约束模态分析，结果显示螺旋桨单叶片频率有所提高，增加了加工刚度，最后确定优化的支撑方案，显著提高了螺旋桨的刚度，减小各阶模态的振动位移，对实际加工具有重要意义。 标签：ANSYS有限元分析；螺旋桨模态分析；优化设计 Abstract：The model of marine propeller is processed by UG software，and its modal mode is analyzed by ANSYS finite element simulation software. Firstly，the modal mode of single blade of propeller without support is analyzed，and the maximum amplitude mode is extracted. The results show that the frequency of single blade of propeller is increased and the machining stiffness is increased. Finally，the optimized bracing scheme is determined，and the stiffness of propeller is improved significantly. It is of great significance to reduce the vibration displacement of each mode for machining. Keywords：ANSYS finite element analysis；propeller modal analysis；optimal design 螺旋槳是舰船的主动力装置，其设计与制造精度直接决定舰船运行性能。目前，螺旋桨的设计技术我国已达到领先水平，但是加工制造技术还存在较大差距。我国对于船用螺旋桨现阶段的加工一直采用手工打磨的方式，其工作环境差，对工人的身体有很大损伤，并且效率低下，精度也难以控制。为了解决这一问题，我国一些学者正在研究利用机器人进行螺旋桨铣削加工的工艺系统，其具有较多的优势。研究发现，铣削加工中的振动一直是影响加工质量的主要因素，所以，针对螺旋桨的振动模态分析是研究的重点内容。本文主要利用有限元分析软件ANSYS对一种型号的船用螺旋桨进行模态振型分析，通过施加约束条件分析使用支撑时的模态变化，寻找优化的支撑方法。 1 模型处理 利用三维建模软件UG对现有的螺旋桨设计模型进行简单处理，避免在后续有限元分析时遇到的一些问题。如图1所示为螺旋桨的设计模型，直径3300mm，在叶梢位置由于建模方法的原因，存留有没有闭合的曲线，对后续有限元的网格划分会带来影响，所以，利用一直径为3290mm的同心圆柱面截取设计模型，截去叶梢的尖角部分，对模型整体模态的影响可以忽略不计，处理如图2所示。另外，根据螺旋桨的结构特点，靠近桨毂部分结构较复杂，靠近叶梢部分结构简单，所以为了在后续的单元划分时保证较高精度的同时又花费较少时间，在模型处理时将螺旋桨分割为两部分实体，一部分是包含桨毂，另一部分包含叶片。最后将处理完成的模型导出x_t格式文件，以便ANSYS软件导入。
由桨叶截面尺寸表得到三维建模坐标 直径D 螺距P 后倾角θ 螺距角φ 1、 计算出0.2R 、0.3R …… 2、 利用反正切函数计算出螺距角：以0.2R 举例 φ-0.2R=ATAN(P/(2*π*0.2R))，弧度表示 φ-0.2R/π*180°或用=DEGREES(φ-0.2R)函数，角度表示 3、 中心线距导边-最厚点距导边=中心线距最厚点=H X 4、 h X =最厚点距导边-X 5、 计算0.2R-0坐标 注：h X =最厚点距导边-X ；H X =中心线距导边-最厚点距导边=中心线距最厚点
6、叶梢坐标 7、通过延伸插值得到0.1R处的叶宽、最大叶厚、最大叶厚至导边、中心线至导 边，再用第5步计算。
螺旋桨UG中建模 1、导入三维坐标 2、连接样条曲线，随边点-导边点-随边点；连接螺旋桨轮廓 3、将螺旋桨轮廓打断于叶梢点：编辑-曲线-分割曲线，类型选“在结点处”，选 择曲线，结点方法选“选择结点”，确定。 或者采用添加点然后重新绘制两条样条曲线的方式，添加点：插入-基准/点，选择几何体中选择要添加点的样条曲线，等弧长定义中点数输入需要的点即可。 4、建立螺旋桨包面：主曲线—叶梢点+桨叶切面；次曲线—随边+导边+随边。 5、将桨叶表面封闭起来：插入-网格曲面-N边曲面-外环选择曲线即可 裁去上述封闭曲面多余部分：修剪片体-目标选择片体-边界对象选择边界曲线-选择区域保留！ 6、桨叶片体缝合：插入-组合-缝合，选择需要缝合的片体即可 7、阵列桨叶：阵列特征-选择特征（选桨叶包面）-布局（选圆形）-旋转轴（选 桨榖对称轴）-角度方向（间距选数量和节距，数量选叶数，节距角为360/n），确定。阵列后可能所有桨叶多余的片体都要修剪—此功能好像不成功 或者采用旋转功能：编辑-移动对象-运动选角度-角度72°-结果复制原先的-非关联副本数4 8、建立桨榖。目测回转的曲线为拍照CAD得到。回转-选择曲线-指定矢量（选 桨榖对称轴）-其他默认即可。 此处可能涉及到显示/隐藏功能，可用快捷键Ctrl+shift+k，可用功能编辑-显示和隐藏-全部显示 9、将桨叶与桨榖求和：求和-选择体即可 10、螺旋桨建模完成。据说导出为iges格式。
1145 DWT油污水接收船螺旋桨设计书 指导老师： 专业班级： 学生姓名： 学号： 邮箱： 完成日期：2013/4/24
目录 1．船型............................. 错误!未定义书签。2．主机参数. (4) 3．推进因子的确定 (4) 4．桨叶数Z的选取 (4) 5．AE/A0的估算 (4) 6．桨型的选取说明 (5) 7．根据估算的AE/A0选取2～3张图谱 (5) 8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 (5) 9．空泡校核 (6) 10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 (8) 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算 (9) 12．桨叶强度校核 (9) 13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 (10) 14．桨毂设计 (10) 15．螺旋桨总图绘制 (11) 16．螺旋桨重量及转动惯量计算 (11) 17．螺旋桨设计总结 (12) 18．课程设计总结 (12)
1. 船型 单甲板，流线型平衡舵，柴油机驱动，适于油污水接收的中机型单桨船。 1.1艾亚法有效功率估算表：（按《船舶原理（上）》P285实例计算）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。）
2．主机参数（设计航速约11kn ） 型号： 6L350PN 标定功率： P S2 = 650kw 标定转速： 362 r/min 3．推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨内河船，故使用巴甫米尔公式估算 =0.165*C B x x=1 =0.1×(Fr-0.2)=0.1*(0.228-0.2)=0.0028 ω=0.185 (2)推力减额分数t 本船为有流线型舵使用商赫公式 t=k =0.111 k=0.6 (3)相对旋转效率： 近似地取为ηR =1.00 (4)船身效率 ηH =w -1t -1=1.091 4．桨叶数Z 的选取 根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找， 故选用四叶。 5．A E /A 0的估算 按公式A E /A 0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p 0-p v )D 2 + k 进行估算， 其中：T =P E /(1-t)V= 346/((1-0.111)*11*0.515)=68.7028kN 水温15℃时汽化压力p v =174 kgf/m 2=174×9.8 N/m 2=1.705 kN/m 2 静压力p 0=p a +γh s =(10330+1000×2.5)×9.8 N/m 2=125.734kN/m 2
三维漫游模型制作规范说明 一、建模准备工作 1.场景单位的统一 1)在虚拟项目制作过中，因为要和unity匹配，所以，在建模之初就要把显示单位和设置 为米,系统单位设置为厘米。 2.工作路径及命名的统一： 按模型要求文档来，模型贴图命名及路径不要过长 二、建筑建模的要求及注意事项 建筑建模工作包括模型细化处理、纹理处理和帖图，三者同时进行。帖图可用软件工具辅助完成。 场景制作工具统一采用3dsmax版本不要超过2014。 1.建筑精度的认定及标准 1)一级精度建筑 1.哪些建筑需要按1级精度建模——地标建筑、层数>=18层的建筑、建筑面 积>=20000m2的建筑、大型雕塑、文物保护单位、大型文化卫生设施、医院、学校、 商场、酒店、交通设施、政府机关、重要公共建筑等 2.1级模型建模要求——需精细建模，外形、纹理与实际建筑相同，建筑细部（如： 屋顶结构，建筑转折面，建筑与地面交界的铺地、台阶、柱子、出入口等），以及 建筑的附属元素（门厅、大门、围墙、花坛等）需做出； 3.1级模型应与照片保持一致，丰富其外观细节，应避免整个墙面一张贴图，损失了
模型的立体效果；需注意接地处理，例如玻璃不可直接戳在地上；该有的台阶、围 墙（含栅栏、大门）、花坛必须做出；建筑的体量应与照片一致； 4.面数限制——1级模型控制在1000~2000个面。 5.一级精度建筑结构>=0.3米需要用模型表现出其结构，<0.3米可用贴图表现其结构。 （一级精度建筑楼梯或台阶<0.3米时都需要用模型表现其结构。） 2)二级精度建筑 1.哪些建筑需要按2级精度建模——道路沿路建筑、历史文化保护区以及其它不属于 1级精度的市（区）行政、金融、商贸、文化、科技、展览、娱乐中心等建筑，成 串的骑楼建筑需以2级精度建模； 2.2级模型建模要求——纹理与实际建筑相同，可删除模型和地面相交长宽小于3米 的碎小模型，可减少模型附属元素（如：花坛、基座、柱子段数等）； 3.对于2级模型，整体、细节的颜色、形状都应与实际保持一致； 4.面数限制——2级模型控制在300~800个面。 5.二级精度建筑结构>=1米需要用模型表现出其结构，<1米可用贴图表现其结构。 3)三级精度建筑 1.哪些建筑需要按3级精度建模——不属于1、2级精度建模的所有其它建筑； 2.3级模型建模要求——可直接采用白模，省去模型细节部分，纹理采用街区的通用 纹理，不需一一采集处理；对于成片低矮平房（如城中村），可以整片处理，简化 不可见的面片； 3.3级模型则不需面面俱到细致到所有细节； 4.面数限制——3级模型控制在100~300个面。 5.注意：在制作3级精度模型时，每个地块的城中村应采集外围部分作为城中村的纹 理素材，整理出10-16棟建筑纹理贴图，每棟建筑制作出3-4个片的建筑纹理，可 使建筑既显整齐又不单调； 2.注意事项 应注意把握建模的细化程度——1级模型应与照片保持一致，丰富其外观细节，应避免整个墙面一张贴图，损失了模型的立体效果；需注意接地处理，例如玻璃不可直接戳在地
浅谈船舶螺旋桨的设计 目录 目录 (1) 2 摘要 ...................................................... 关键词 (2) 引言 (2) 1结构与计算要素 .......................................... 1.1结构组成 ............................................ 1.2计算要素 ............................................ 2项目设计过程及结果与分析 ................................ 2.1船体估算数据 ....................................... 2.2螺旋桨要素选取及结果与分析 .......................... 2.3推力曲线及自由航行计算及结果与分析 .................. 2.4计算总结 ............................................ 2.5螺旋桨模型的敞水实验 ................................ 3螺旋桨设计的发展 ....................................... 3.1节能减排促使螺旋桨加快创新 ......................... 结束语 ................................................... 3 3 3 5 6 6 7 9 9 11 11 13 14 14 14 参考文献 ................................................. 致谢 ..................................................... 附录 .....................................................
SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 螺旋桨设计计算书 姓名:王志强 学号：5130109174 课程:船舶原理（2） 专业:船舶与海洋工程 日期:2016年4月
一、船舶的主要参数船型：单桨集装箱船 二、最大航速确定
按满载工况、主机功率P s=0.85P max、螺旋桨转速102r/min，设计MAU型5叶右旋桨1只。 螺旋桨敞水收到功率： P D=0.85ηSηR P max=0.85×0.97×1.0×33000kW=27208.5kW 最大航速设计的步骤： 假定若干个盘面比（ 0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8），对每一个盘面比进行以下计算： 1）假定若干直径（范围7.5m ~ 8.5m，每隔0.01米取一次值）； 2）对每个直径，假定若干航速（范围21节~25节，每隔0.001节取一次值）； 3）对每个直径与航速的组合，用回归公式计算设计进速系数下不同螺距比（范围0.4~1.6）螺旋桨的推力、扭矩，通过插值（或二分法）确定满足设计功率要求（即：螺旋桨要求的扭矩与设计功率与转速下的收到转矩平衡）的螺距及相应的有效推力与敞水效率； 4）对每个直径，根据阻力曲线及不同航速下的有效推力值，通过插值确定有效推力与阻力平衡的航速，以及对应的螺距和敞水效率； 5）根据航速（或敞水效率）与直径的关系，确定最大航速（或最高敞水效率）对应的直径，该直径即为所假定盘面比下的最佳直径。 三、空泡校核 柏立尔空泡限界线图 空泡校核计算结果： P0=P a+γ?s=10330+1025×(12.7?4.7)kgf/m2=18530kgf/m2=181594N/m2
船后伴流场预报及考虑空泡性能的螺旋桨优化设计研究 随着造船、航运业的发展,船舶的安全、节能、环保等性能越来越受到重视。作为目前最常用的推进装置,螺旋桨对船舶性能的影响很重要。 由于伴流场的非均匀性,螺旋桨旋转一周过程中其桨叶会以不同的攻角与来流相遇,容易使桨叶上产生空泡。螺旋桨空泡不仅会对桨叶产生剥蚀作用,还会产生噪声及引起尾部振动。 近年来,一方面船舶不断向大型化发展,而船舶吃水受港口、航道水深的限制,螺旋桨直径不能过分增大,于是导致螺旋桨负荷加重;另一方面,肥大型船得到广泛应用,其伴流场均匀性变差,螺旋桨的工作环境恶化。这两方面的原因使出现空泡、振动现象的可能性大为增加。 因而在现代船舶的螺旋桨设计过程中兼顾效率和空泡、振动等性能非常必要。本文针对螺旋桨水动力性能和空泡性能预报及其优化设计问题,开展了以下三方面的研究工作:一、基于CFD方法的船尾伴流场数值预报。 由于船尾伴流场对螺旋桨性能有重要影响,有必要对伴流场的影响因素进行研究。本文以某集装箱船为研究对象,采用前处理软件GMS进行线型建模,并在NAPA软件中进行线型参数化变换,然后采用CFD软件PARNASSOS求解船舶尾部伴流场,并与船模试验结果相比较以验证计算的准确性。 通过对不同方形系数、船体长宽比和尾部UV度等参数的尾部伴流场的研究,探明这些参数变化对伴流场的影响趋势。二、基于支持向量机和遗传算法的螺旋桨敞水性能优化。 由于图谱法设计螺旋桨简便实用,而且可为理论设计方法提供参考,本文首 先建立基于图谱的螺旋桨敞水性能优化设计方法。以敞水效率为优化目标,空泡
限界线为约束条件,进速系数、螺距比和盘面比为优化变量建立均匀流场中螺旋桨性能优化模型;采用支持向量机预报螺旋桨水动力性能,采用遗传算法求解优化模型。 通过将优化结果与商业软件CSPDP以及文献中的计算结果相比较,验证了本文方法的有效性,为非均匀流场中螺旋桨性能优化打下了基础。三、基于升力面法的非均匀流场中螺旋桨性能优化。 非均匀流场中螺旋桨性能预报的方法有升力线法、升力面法、面元法和计算流体动力学(CFD)方法。虽然CFD方法通常比其他方法的精度要高,但是对计算机硬件的要求也较高,计算效率相对较低,不适用于大量算例的计算。 为了兼顾计算效率和预报精度,本文采用升力面程序ANPRO预报螺旋桨的水动力性能和空泡性能。预报结果与试验观测结果的比较表明升力面法可以预报空泡范围变化的趋势。 在此基础上,分别以螺旋桨效率和空泡范围为优化目标,以不同半径处的螺距和拱度为优化变量,建立了优化模型并采用遗传算法进行求解。优化前后的性能对比表明,本文提出的方法可以在一定的螺旋桨效率下优化空泡性能或者在一定的空泡性能下优化螺旋桨效率。