船舶阻力与推进课程设计
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(一)设计要求及船体主要参数
设计要求:
航速:V=14.24 kn;排水量:Δ=16694 t
船体主参数:
船型:单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。
利用海军系数法,根据母型船主参数估算设计船体,如下:
单位母型船设计船
排水量Δt 20800 16694
设计水线长L
WL
m 144.20 134.01
垂线间长L
PP
m 140.00 130.01
型宽B m 21.80 20.26
型深H m 12.50 11.62
设计吃水T m 8.90 8.27
桨轴中心距基线Z
P
m 2.95 2.74
方形系数C
B
0.743 0.725
(二)船舶阻力估算及有效马力预报
2.1 有效马力预报
母型船的有效功率数据如下:
航速Vm/kn 12 13 14 15 16 17
有效功率
P Em /hp
满载2036 2655 3406 4368 5533 7017
压载1779 2351 3007 3642 4369 5236
110%满
载
2239
2921 3747 4805 6086 7719
根据海军系数法对航速以及有效功率进行变换: 公式:V
Vm =(∆
∆m )16
; P E
P E m
=(∆
∆m )76
变换如下: V m (kn)
12
13
14
15
16
17
V(kn)
11.57 12.53 13.50 14.46 15.42 16.39 P Em (hp)
满载
2036 2655 3406 4368 5533 7017 压载 1779 2351 3007 3642 4369 5236 110%满载 2239 2921 3747 4805 6086 7719 P E (hp)
满载
1575.28 2054.21 2635.27 3379.58 4280.95 5429.14 压载
1376.44
1819.00 2326.56 2817.86 3380.35 4051.16 110%满载 1732.34
2260.02
2899.10
3717.69
4708.82
5972.29
根据以上数据可作出设计船的有效功率曲线如下:
从曲线上可读取,当V=14.24kn 时,对应的有效马力为=3194.82hp 。
2.2 阻力估算
根据公式P E=R v/75,进行船舶阻力估算。设计船在航速为14.24kn时的总阻力为32711.22kgf。
(三)螺旋桨图谱初步设计
3.1 初步设计确定最佳转速
螺旋桨直径初步由缩尺比关系确定设计船直径D=4.78×α=4.44m,取MAU4-55
的δ-
P
B图谱计算如下:
名称单位数据
1 螺旋桨直径D m 4.44
2 η
H
1.18
3 V
A
kn 9.83
4 P
E
hp 3194.82
5 假定一组转速N r/min 140 145 150 155
6 直径系数δ63.29 65.55 67.82 70.08
7
由MAU4-55图谱
插值得P/D 0.741 0.728 0.709 0.704 η00.591 0.579 0.570 0.559 √BP 5.43 5.67 5.87 6.11
8 P
D
hp 4050.69 4515.34 4844.56 5306.01
9 主机马力P
S
hp 4175.97 4654.99 4994.39 5470.11 10
螺旋桨能克服的有效马
力P
TE
hp 2823.39 3085.18 3257.19 3497.51
将上表结果绘制成曲线图,由图中Ps 与Pe 曲线交点可知,设计船的最佳转速N=148.25r/min ,最佳主机功率为4873.1hp 。
3.2 主机功率的确定
依据初定的转速与功率,查MAN B&W 主机大全,选择主机参数如下:
型号 MAN B&W 5L50MC
最大持续功率hp 5850 最大持续功率kw 4300 转速(r/min) 148 旋向
右旋
(四)螺旋桨图谱终结设计
4.1 推进因子的决定
伴流分数 31.005.05.0=-=B C ω 推力减额分数 19.0==ωk t
相对旋转效率 0.1=R η 船身效率 18.111=--=ω
ηt
H
4.2 可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10%,轴系效率ηS =0.97, 螺旋桨敞水收到马力:
P D =5850×0.9×ηS ×ηR =5107 (hp)
根据MAU4-40,MAU4-55,MAU4-70的δ-P B 的图谱列表计算。 项目 单位 数值
V kn 13 14 15 16 V A kn 8.97 9.66 10.35 11.04 P D 1/2 73.23 73.23 73.23 73.23 N 148 148 148 148 B P 44.98 37.37 31.45 26.76 B P 1/2 6.71 6.11 5.61 5.17 δ
75.41
70.10
64.95
60.74
MAU4-40
η0 0.550 0.576 0.599 0.619 P/D 0.636 0.658 0.678 0.708 P TE
hp
3312.1
3468.3
3608.3
3732.5