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

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