螺旋桨图谱设计计算说明书
“信海11号”
学院航运与船舶工程学院
专业船舶与海洋工程
学生姓名李金檑
班级船舶1403班
学号 631418020315
组员李金檑、刘敬
指导教师赵藤
目录
一、前言 (1)
二、船体主要参数 (1)
三、主机主要参数 (1)
四、推进因子 (1)
五、阻力计算 (2)
六、可以达到最大航速的计算 (2)
七、空泡校核 (4)
八、强度校核 (5)
九、螺距修正 (7)
十、重量及惯性矩计算 (7)
十一、敞水性征曲线的确定 (9)
十二、系柱特性计算 (10)
十三、航行特性计算 (11)
十四、螺旋桨计算总结 (12)
十五、桨毂形状及尺寸计算 (13)
十六、螺旋桨总图(见附页) (14)
十七、设计总结及体会 (14)
十八、设计参考书 (14)
一、前言
本船阻力委托七零八研究所五室进行船模拖曳试验，并根据试验结果得出阻力曲线。实验时对 3.4m d =吃水情况来进行。虽然在船舶试验过程中将本船附体部分（舵、轴支架、舭龙骨等）也装在试验模型上，但考虑本船建造的表面粗糙度及螺旋桨等影响在换算本船阻力时再相应增加15%。
本船主机最大持续功率kw 10802?额定转速750转/分，考虑本船主机的经济性和长期使用后主机功率折损。在船速计算中按%8510802??kw 来考虑。螺旋桨转速为300转/分。
二、船体主要参数
表1 船体主要参数
本船的
H B =3.292； d H =1.41； B L pp =4.329； d
B
=4.647
三、主机主要参数
型 号：8230ZC 二台 额定功率：s P =1080kw(1469hp) 额定转速：750r/min 减速比：2.5 传送效率：M η=0.95
四、推进因子
伴流分数 0.165=ω； 推力减额 t=0.165 船身效率 1=H η； 相对旋转效率 1
=R η
五、阻力计算
本船曾在七零八所水池进行船模阻力试验，表中数值为吃水3.4m 时船的阻力试验结果。
表2 模型试验提供的有效功率数据
六、可以达到最大航速的计算
采用MAU 4叶桨图谱进行计算。 取功率储备15%，轴系效率：M η=0.95
螺旋桨敞水收到马力：()hp P D 1186.21810.950.851469=???= 根据MAU4-40，MAU -55，MAU4-70的δ-P B 图谱列表计算
表3 按
δ-P B 图谱设计的计算表
根据上图中的计算结果可绘制TE P 、δ、D P 及0η对V 的曲线，如下图。
图1 MAU4叶桨图谱设计计算结果
7545
0.70.80.960080060140016001800
2000V/kn
P E /h p
从()V f P TE -曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可获得不同的盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素D P 、D 及0η如下表所示。
表4 设计计算的最佳要素
七、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： m Z T h P s 1.23.14.3=-=-=
计算温度 ：t=15 ℃ 2/174m kgf p v = hp P 1186.218D = 42/104.63m s kgf ?=ρ
2
0/5.123081741.2102510330m kgf p h p p p v
s a v =-?+=-+=-γ 表5 空泡校核计算结果
据上表计算结果作图，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：
图2 空泡校核计算结果
其中有：685.0/0=A A E 781.0/=D P m D 20.2= 0.620=η kn V 13.50max =
八、强度校核
按2001年《规范》校核t 0.25R 及t 0.6R (见下表)，应不小于按下式计算之值：
X K Y t -=
e Zbn N A Y e 136.1= Zb
D N GA A X d 10
3
2210= 计算功率：hp 55.139595.01469=?=e N
0.4
0.5
0.60.7
0.71
0.73
0.750.770.7913.3513.4513.5513.65
V /K n
P /D
0.50.60.55A E /A 0
2.1
2.22.3
D /m
AE/AO
0.52
AE/A0(要求的）
A E
/A
0(给定的）
D
P/D
Vmax ?0
685.0=O E A A 781.0/=D P ?=8ε G=7.6g/cm 3 min /300r n N e == 0.706m 0.568/0.42.200.226 (0.1Z) / 0.226DA b b d max 0.66R =??=== m 509.0 b 0.7212b 0.66R 0.25R =?=
m
b b R R 700.09911.066.06.0==
表6 强度校核计算表
实际桨叶厚度按mm D=.=t R .90.90045001与mm =t R .85250连直线决定：
mm =t mm =t mm =t mm =t mm = t mm =t mm =t mm =t mm =t R .R .R .R .R .R .R .R .R .91.1491.1993.2994.3995.4997.5998.6999.7901.909509080706050403020，，，，，，，，
九、螺距修正
根据尾轴直径的大小，决定毂径比180./D=d h ，此值与MAU 桨标准毂径比相同，故对此项螺距无需修正。由于实际桨叶厚度小于MAU 桨标准厚度，故无需因厚度差异进行
螺距修正。
十、重量及惯性矩计算
根据我国船舶及海洋工程设计院提出的公式： 浆叶重量：
()kgf
.-kgf D D
d
t t Zb G bl 326.62120.2180104995.009001.05.0706.047600169.0)()1)(5.0(169.06.02.0max =??+?????=-
+=）（γ 桨毂重量：
()kg
kgf d L d d G K o n 415.010.39676000.39660.206/0.396.088.0)
()/6.088.0(22=????-=-=γ 螺旋桨惯性矩：当18.0/≤D d 时：
())
( 205718.0120.299540.000190.05.07060.476000948.0)
()5.0(0948.023236.02.0max s cm kgf s cm kgf D t t Zb I mp ??=?+?????=??+=γ
其具体计算过程如下表：
表7 重量及惯性矩计算
式中：m ax b 为桨叶最大宽度（m ）；0d 为桨毂长度中央处轴径，可按下式估计
()()()()
m m KL N P d K
D o 206.02
0.39605.0030/218.11860.1080.0452
/108.0045.03
/13
/1=?-+=-
+=
D P ，N 分别为主机最大持续功率情况下的螺旋桨收到马力（hp ）和转速（r/min ）；
R t 2.0分别为0.2R 和0.6R 处切面之最大厚度；
K 为轴毂配合的锥度；K L 为毂长（m ）
γ为材料重量密度（3/m kgf )
d 为桨毂直径（m ）； D 为螺旋桨直径；
十一、敞水性征曲线的确定
由MAU4-40、MAU4-55中P/D=0.7和P/D=0.8的敞水性征曲线内插得到MAU4-56.8，P/D=0.781的敞水性征曲线。
其具体计算表格如下：
图3 设计桨的敞水特征曲线
十二、系柱特性计算
由图1-3设计桨的敞水性征曲线得：0=J 时，351.0=T K ，408.0=Q K 计算功率：hp P D 1395.550.951469=?= 系柱推力减额分数取：0.040=t 主机转矩：
系柱推力：
kgf D Q K K T Q T 79.1371320
.298.35060408.0351.0=?=?=
螺旋桨转速：
min /59.239351
.020.26.10479
.137136060
4
4r K D T N T =???==ρ
K T 、10K
Q
J
十三、航行特性计算
取转速为300，285，270进行计算，其结果如下：
表9 航行特性计算表
图4 航行特性曲线
由图中可求得满载航行时可达最大航速约为V=13.629kn ，主机马力为1350.11hp 。
115%超载航行时可达最大航速约为V=13.233kn ，主机马力为1396.94hp ，与设计基本一致。
十四、螺旋桨计算总结
表10 螺旋桨计算结果表
400
600500600700800900100011007008009001000110012001300140015001600
11
12
13
14
15
N =3
00r /
m i
n
285
r
270
270
285
r
N
=3
00r /m i n
满载
115
%满载
十五、桨毂形状及尺寸计算
毂和毂帽的形状必须使水流顺滑地流过，避免产生漩涡。其尺度及形状可根据船舶实际情况和造船实践经验确定。本船实际选取整体式螺旋桨，其相应尺寸计算如下：
螺旋桨轴的轴径t d ：
t d 利用《船舶原理》
（下册）P157 图8-40来确定，得出mm d t 220= 螺旋桨的毂径h d ：mm D d h 39618.0== 毂前后两端的直径1d 、2d ：
()mm d d h 8.3163968.00.90~0.752=?== ()mm d d h 6.3543961.11.15~1.051=?==
减轻孔长度1l ：mm l l 8.1484963.00.301=?== 桨毂长度0l ：mm d l h 4961003961000=+=+=
毂部筒圆厚度δ：mm t R 26.2034.9350.750.7575.0=?=≥δ 叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径：
mm D r 0.66220003.003.01=?==
mm D r 96.802200440.0440.02=?==
轴孔之锥度K ：K 一般为
101~161，取16
1
=K 后端轴孔直径3d ： mm d 0.18949616
1
2203=?-=
十六、螺旋桨总图(见附页)
在螺旋桨总图中，需要画出桨叶的伸张轮廓、投射轮廓及侧投影轮廓。在伸张轮廓上画出若干半径处的切面形状（一般画8~9个叶切面），在侧投影轮廓图上画出桨叶的最大厚度线。
根据《船舶原理》（下册）P110 表8-4、P113 表8-6 给出的MAU模型桨的轮廓尺寸坐标和叶切面尺寸坐标，可以绘出设计螺旋桨的总图。
十七、设计总结及体会
此次设计中，我们遇到了很多困难，大多都是由于平时上课不认真听讲导致的，但在赵藤老师耐心的指导下，以及与同学交流讨论后，问题都得到了解决。这次设计不仅让我对螺旋桨相关的知识内容有了更深刻的理解，同时也提升了我使用的AutoCAD、Excel、Word等软件的能力。总的来讲，此次设计主要有以下几点问题：
1、一定要充分利用设计的原始数据，看清楚这些数据的单位，使用条件。例如最任务书中提供的有效功率，它的单位是“kw”，我们就需要把它乘于1.36以转化成为马力，因为此后的各种计算步骤几乎都是以马力为单位进行计算的；其次，还要把它除以2，因为本次设计的船舶是双桨船，阻力会被分配到两个桨上。
2、查图谱的时候，一定要认真仔细，尽量减少误差。因为图谱设计是一个连续的过程，每一组查到的数据经过过一系列处理之后，一点点误差都会被放大很多倍，以至于得到的最终结果与真实情况差距很大。
此次课程设计，令我感慨颇多，在这段日子里，学到了很多有实用东西，同时巩固了很多学过的知识，填补了自己未触及的知识盲区。感谢赵藤老师，没有您的悉心指导和热情关怀，我就不能这么快完成此次设计。感谢同组的刘敬同学在设计过程中提出宝贵的意见和建议，感谢他帮助我在设计时攻克难关。
十八、设计参考书
[1]盛振邦.《船舶原理（下）》[M].上海交通大学出版社.
[2]《MAU型螺旋桨系列图谱》[M].人民交通出版社.
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书 姓名： XXX 班级：XXX 学号：XXX 联系方式：XXX 日期：XXX
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 C B = 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 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 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 0777.111=--=w t H η 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： P D = 4762.8 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.5 42.34 35.18 29.60 25.19
Bp 6.51 5.93 5.44 5.02 MAU 4-40 δ75.82 70.11 64.99 60.75 P/D 0.640 0.667 0.694 0.720 ηO0.5576 0.5828 0.6055 0.6260 P TE =P D ·η H ·η O hp 2862.09 2991.44 3107.95 3213.18 MAU 4-55 δ74.35 68.27 63.57 59.33 P/D 0.686 0.713 0.741 0.770 ηO0.5414 0.5672 0.5909 0.6112 P TE =P D ·η H ·η O hp 2778.94 2911.36 3043.28 3137.21 MAU 4-70 δ73.79 67.79 63.07 58.70 P/D 0.693 0.723 0.754 0.786 ηO0.5209 0.5456 0.5643 0.5828 P TE=P D ·η H ·η O hp 2673.71 2800.49 2891.86 2991.44 据上表的计算结果可绘制PT E、δ、P/D及η O 对V的曲线，如下图所示。
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.
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、MAU4-70的P B δ-图谱列表计算如下：
项目 单位 数值 假定航速V kn 11 12 13 A V =(1-ω)V kn 8.27 9.02 9.78 0.5 2.5/P D A B NP V = 30.024 24.166 19.742 P B 5.479 4.916 4.443 MAU4-40 δ 65.4 59.732 54.377 P/D 0.692 0.728 0.764 0η 0.613 0.632 0.66 TE P =2D P ×H η×0η hp 1902.4 1961.38 2048.28 MAU4-55 δ 64 58.2 53.535 P/D 0.738 0.778 0.80 0η 0.588 0.614 0.642 TE P =2D P ×H η×0η hp 1824.83 1905.61 1992.41 MAU4-70 δ 63.3 57.4 52.8 P/D 0.751 0.796 0.842 0η 0.565 0.582 0.607 TE P =2D P ×H η×0η hp 1753.45 1806.21 1883.79 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。
螺旋桨扭角的设计依据是什么 螺旋桨 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。
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
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
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)
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。
第1章螺旋桨设计与绘制 1.1螺旋桨设计 螺旋桨设计是船舶快速性设计的重要组成分。在船舶型线初步设计完成后，通过有效马力的估算获船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又能使消耗的主机马力最小；或者当主机已经选定，要求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。螺旋桨的设计问题可分为两类，即初步设计和终结设计。 螺旋桨的初步设计：对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速要求设计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速计效率决定主机的转速及马力。 终结设计：主机马力和转速决定后，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。 在本文中，根据设计航速17.5kn，设计螺旋桨直径6.6m，进行初步设计，获得所需主机的马力和主机转速，然后选定主机；根据选定的主机，计算最佳的螺旋桨要素及所能达到的最大航速等。 1.1.1螺旋桨参数的选定 （1）螺旋桨的数目 选择螺旋桨的数目必须综合考虑推进性能、震动、操纵性能及主机能力等各方面因素。若主机马力相同，则当螺旋桨船的推进效率高于双螺旋浆船，因为单螺旋桨位于船尾中央，且单桨的直径较双桨为大，故效率较高。本文设计船的设计航速约为17.5kn的中速船舶，为获得较高的效率，选用单桨螺旋桨。 （2）螺旋桨叶数的选择 根据过去大量造成资料的统计获得的桨叶数统计资料，取设计船螺旋桨的叶数为4叶。考虑到螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振的主要原因，在图谱设计中，单桨商船的桨叶数也选为4叶。 （3）桨叶形状和叶切面形状 螺旋桨最常用的叶切面形状有弓形和机翼型两种。弓形切面的压力分布较均匀，不易产生空泡，但在低载时效率较机翼型约低3%~4%。若适当选择机翼型切面的中线形状使其压力分均匀，则无论对空泡或效率均有得益，故商用螺旋桨
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。影响螺旋桨推进性能的因素很多，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。 关键词 螺旋桨直径螺距比盘面比桨叶轮廓形状 Abstract Propeller is a necessary promoting components of shipbuilding industry, which be used to providing thrust for ship moving. Its design precision will directly affect the forward speed of the ship. The propeller design the whole ship design is a vital part of the ship, it is to guarantee an important aspect of the swiftness. General propeller design is in preliminary finished ship lines design, and through the estimation or with model test method to determine the hull effective power after. Affect the propeller to advance performance in the many factors in the design process of the propeller diameter, mainly pitch than, than, disk blades factors such as profile, and through the experience in work, design an inland ship class A tug propeller Keywords Propellers diameter pitch of screws ratio pie area ratio paddle outline
螺旋桨公式 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数
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 C B = 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 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 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 0777.111=--= w t H η 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： P D = 4762.8 hp
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn Bp=NP D 0.5/V A 2.5 Bp MAU 4-40 δ P/D ηO P TE =P D ·ηH ·ηO hp MAU 4-55 δ P/D ηO P TE =P D ·ηH ·ηO hp MAU 4-70 δ P/D ηO P TE =P D ·ηH ·ηO hp 据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如下图所示。
山东104总吨钢质拖网渔船 1.已知船体主要参数 船型：单桨，转动导流管平衡舵，尾机型钢质拖网渔船。设计水线长：L wl=27.50m 垂线间长：L pp=26.00m 型宽：B=5.40m 型深：D=2.50m 平均吃水：T m=1.90m 尾吃水: T a=2.40m 方形系数：C b=0.502 棱形系数：C p=0.592 宽吃水比：B/T m=2.84 排水量：Δ=137.35t 浮心纵向坐标（LCB）：X b=-0.78m 桨轴中心距基线：Z s=0.35m 用艾亚法估算船体有效功率数据表：
首先计算所需参数如下： L/Δ1/3 = 5.04 Δ0.64 = 23.346 X c=-3% 速度 v（kn）9 10 11 速长比V/L1/20.974 1.083 1.191 傅汝德数Vs/(gL)1/20.290 0.322 0.354 标准Co 查图7-3 295 243 205 标准Cbc,查表7-5 0.593 0.56 0.546 实际Cb（肥或瘦）（%）15.35，瘦10.36，瘦8.06，瘦Cb修正（%）11.21 7.174 5.104 Cb修正数量△133 17 10 已修正Cb之△1328 260 215 B/T修正（%）=-10Cb（B/T-2）% -4.2168 -4.2168 -4.2168 B/T修正数量，△2[式7-23] -14 -11 -9 已修正B/T之C2 314 249 206 标准Xc，%L，船中前或后，查表7-5 1.838，船中 后 2.3275，船 中后 2.4955，船 中后 实际Xc，%L，船中前或后3，船中后3，船中后3，船中后相差%L，在标准者前或后 1.162，后0.6725，后0.5045，后Xc修正（%），查表7-7（b）0.22 0.5 0.96 Xc修正数量，△3[式(7-24)] -1 -1 -2 已修正Xc之C3 313 248 204 长度修正（%）=（Lwl-1.025Lbp） /Lwl*100% 3.2 3.2 3.2 长度修正数量，△ 4 [式(7-25)] 10 8 7 已修正长度C4 323 256 211 Vs3729 1000 1331 Pe=△0.64*Vs3/C4*0.735(KW) 39 68 109 2.主机参数 主机型号6160A-123 功率（KW）136 转速（转/分）850 齿轮箱型号2HC250 减速比 1.97:1
第６期（总第１７５期） ２０１２年１２月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．６ Ｄｅｃ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００５６－０ ２基于Ｐｒｏ／Ｅ的螺旋桨设计与实体建模 张沛强，李文英，周晓萍 （太原理工大学机械电子工程研究所，山西 太原 ０３００２４ ）摘要：螺旋桨是船用推进器中应用最广的一种。对螺旋桨的参数计算设计思路以及实体建模方法进行了详细介绍，为螺旋桨的初学设计人员提供了一般性的思路，便于依据实际参数要求，便捷地设计螺旋桨和运用Ｐｒｏ／Ｅ软件进行螺旋桨的三维实体建模。关键词：螺旋桨；参数计算；实体建模；设计 中图分类号：Ｕ６６１．３３＋ ６∶ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０５－０７；修回日期：２０１２－０６－２ ９作者简介：张沛强（１９８７－） ，男，山西汾阳人，在读硕士研究生，研究方向：煤矿机械。０ 引言 近年来，随着我国海洋经济的发展，近海经济型船只和水下航行器的设计制造需求不断提高。对于大量使用的内河及近海船用小型螺旋桨的加工，传统的手工操作方式越来越多地被具有良好加工精度的数控加工方式取代。螺旋桨的数控加工编程首先需要对螺旋桨进行三维实体建模，而实体建模又需要对螺旋桨参数有个初步的拟定。本文结合工程实际情况，先对螺旋桨的设计思路进行简要介绍，再使用计算机辅助设计软件生成实体，从而提供了一种简便实用的螺旋桨三维建模方法。１ 螺旋桨设计１．１ 螺旋桨的选型 船用螺旋桨使用的图谱桨一般以荷兰的Ｂ型桨和日本的ＡＵ型桨为主。ＡＵ型桨为等螺距桨，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（Ｒ为螺旋桨的梢圆半径）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。某船主机最大持续功率为６ １８０ｋＷ，转速为１６０ｒ／ｍｉｎ。根据船型资料，选取伴流分数ω＝０．３５，按经验公式决定推力减额分数ｔ＝０．７４ω＝０．２１，取相对旋转效率ηＲ＝１．０，船身效率ηＨ＝（１－ｔ）／（１－ω）＝１．２１５ ４，则螺旋桨选用ＡＵ３型。１．２ 负荷系数Ｂｐ的计算 按图谱设计最佳螺旋桨是从“最佳效率曲线”着 手。对于一定的盘面比，给定一个负荷系数Ｂｐ，就有一个最佳效率及与其对应的螺距比Ｐ／Ｄ（Ｐ为螺距，Ｄ为螺旋桨的梢圆直径）和直径系数δ，而且这些对应关系是唯一的。在设计的过程中，我们一般会先选定船体的航行速度ｖＳ。 Ｂｐ的计算公式为：Ｂｐ＝ｎＰ０．５Ｄ／ｖ２．５ Ａ 。其中：ｖＡ为螺旋桨前进速度，ｖＡ＝ｖＳ（１－ω）；ｎ为螺旋桨转速，ｒ／ｍｉｎ；ＰＤ为螺旋桨收到的功率，ｋＷ。 在设定好船体航速和了解到螺旋桨收到的功率后， 就能通过相关公式计算出该螺旋桨的负荷系数。１．３ 螺旋桨梢圆直径Ｄ和螺距比Ｐ／Ｄ的计算 螺旋桨的选型已经确定，负荷系数Ｂｐ已经计算出， 在螺旋桨最佳要素计算式及回归系数表中找到对应的系数ａ、ｂ、ｃ三值，然后将ａ、ｂ、ｃ三值代入对应的公式中，螺旋桨的最佳效率η０、 螺距比Ｐ／Ｄ、直径系数δ都可计算出。Ｄ的计算公式为： Ｄ＝δｖＡ ／ｎ。计算出直径Ｄ后，根据已经算得的螺距比Ｐ／Ｄ，可将螺距Ｐ也计算出来。 ２ 螺旋桨实体建模原理 根据螺旋桨的选型，依据对应的叶切面尺寸表，可计算出各半径柱面切平面上对应的叶背、叶面坐标值；将该叶背、叶面坐标值描点连线生成曲线，再将生成的曲线旋转，包络到相应半径柱面上，旋转角度值为螺旋桨的螺旋倾角；最后通过边界混合命令将柱面上的曲
0.954000.90.98 1.04762.8D S s R P P hp ηη==???=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 C B = 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 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 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 0777.111=--=w t H η 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： 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.5 42.3368531 35.17684 29.60389 25.19283 Bp 6.50667758 5.931007 5.440946 5.019246
螺旋桨的一体化设计 （1）打开Catia 用户界面，点击“开始”>“外形”>“创成式外形设计”，单击xy 平面再点击进入草图工作界面，如图5.1示。 图5.1草图直线 （2）在草图编辑窗口中点按钮，按照翼型数据将各点输入，如图5.2所示。 图5.2创建点 （3）点击“样条线”命令，将Z=0mm处CLARK Y翼型设计的螺旋桨截面的Y正坐标截面的各点连接起来，如图5.3所示。 图5.3样条线定义
移动翼型，将翼型的下翼边线的中点转移到坐标原点，点击草图界面的 命令，单击下翼边线，再单击下翼边线的中点，移动到坐标原点处，再移动上翼型边，结果如图5.4 图5.4移动后的翼型位置 （4）按退出草图编辑界面，单击命令，选择刚刚移动的翼型上下边线，单击确定，完成翼型的结合，接下来点击构成翼型的点，单击鼠标右键选择隐藏命令，结果如图5.5所示。 图5.5创建直线 （5）创建翼型各截面的引导线，选择与翼型厚度方向相垂直的平面，单击 进入引导线创建草图界面，单击命令，起点选在坐标原点（0.0）处，选好直线方向，确定引导线长度，此处长度740mm，退出草图编辑界面，结果如图5.6
图5.6 创建偏移平面 （6）平移出螺旋桨的各个翼型界面，单击平移命令，元素选择初始翼型方向选择引导线方向，距离写入92.5mm，勾选确定后重复对象，如图5.7所示，单击确定会弹出图5.8式对话框，实例写入7，得图5.9所示结果。 图5.7 投影定义 图5.8 对象复制命令框
图5.9 翼型阵列 依次方法创建参考点建立如图5.10所示。 图5.10 各翼型截面参考点建立 （7）翼型截面的角度设定，隐藏不用的平面，单击命令，元素选择翼型，轴线选择引导线，角度按计算值填入，点击隐藏/显示初始元素，如图5.11,接着单击确定，同样命令旋转建立引导线的那一平面，与翼型旋转角度一致， 但不按隐藏/显示初始元素命令条，点击旋转后的平面，再点击，建立下一 步的参考元素，草图编辑界面中单击，再单击翼型的边线，得到一条黄色直线，以此直线上面端点为起点画一条与其共线的直线，如图5.12，之后删掉 黄色投影线，单击退出草图编辑窗口。
螺旋桨的定义及其效率计算 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J 变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数 直径(D)：影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(＜0.7音速)，否则可能出现激波，导致效率降低。 桨叶数目(B)：可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时，采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。 实度(σ)：桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目