船舶快速性螺旋桨设计
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摘要本次毕业设计的具体任务为52000DWT原油船的方案设计,该船航行于远洋区域。
在设计过程中着眼于确保船舶的适用性,保证其能够较好地完成设计任务书中规定的使用任务。
本次设计涉及多个方面,大体上来说,可以分为下面六个部分:1、主要要素确定根据设计任务书的要求,初步确定设计船的主尺度、船型系数和排水量等主要要素,并对其稳性、航速、容积等进行校核,最终确定设计船的主尺度。
2、型线设计采用“1-C p”法改造母型船水下部分型线,水线以上部分自行设计,考虑型深、布置等方面的要求,同时注意与水下部分型线的配合,最终得到设计船的型线图。
3、总布置设计按照规范要求并参考50000DWT母型船进行总布置设计,区划船主体和上层建筑,布置舱室设备。
4、静力学及完整稳性计算对设计船的装载情况、浮态、初稳性、完整稳性等进行计算,并绘制静水力曲线、舱容要素曲线、稳性横截曲线、静稳性曲线和动稳性曲线等,以确定设计船满足设计任务书和规范的要求。
5、快速性计算及螺旋桨设计δ图谱设计螺旋桨的直径和其它参数。
保证船、机、桨三者的配合,以提高设计船的整体性能。
6、船体结构设计参考母型船,按照按照CCS《国内航行海船建造规范(2006)》的规定,对设计船进行货舱区的结构设计,选取构件,并校核总纵强度,以保证结构设计合理。
最后绘制典型横剖面图。
关键词:原油船;主尺度;型线;总布置;稳性;螺旋桨The General Design Of a 52000 DWT Product Crude TankerAbstractThe specific task of graduation design is to design a 52000DWT Crude oil tanker which mianly sails on the costal water of far ocean.The main concerns in the design process are paid at both ensuring the applicability of the ship and better economics, as well as environmental, aesthetic and other aspects. The design includes a lot of aspects,Generally speaking, this design can be divided into six major parts as follows:1. Principal dimensions designAccording to the requirements of the instruction, the principal dimensions and displacement can be determined by referring to empirical functions initially. And then to check the initial stability, speed and volume to determine the principal dimensions finally. 2. Lines designRebuild the lines of the archetype below the waterline by using the method of “1-C p”. The lines over the waterline are drawn both considering the depth and arrangement. According to longitudinal center of buoyancy and coefficient of block modify lines until they are reasonable.3. General arrangement designReferring to the 50000t Crude carrier’s general arrangement, the genera l arrangement is designed in accordance with the correlative rule.4. Calculation of hydrostatics and stabilityCheck the stowage performance, flotation, stability, integrity and so on, and draw the curve of hydrostatic. Static and dynamic stability of two loading conditions are calculated respectively. The results demonstrate that the stability of the ship meets the requirement of the criterion.5. Screw propeller design-δspectrum, ensure the cooperation of the ship, mainframe and the screw in order to enhance the total capability of the ship designed.6. Structure designThe hull structure is designed according to Rules and Regulations for the Construction and Classification of Steel Sea Ships (2006), and select the components and check the intensity of portrait body, in order to make sure the design of structure is reasonable. And furthermore, the designer draws typical transverse section planes.Key Words:Product oil tanker; Principal Dimensions; Moulded Lines; General arrangement; Stability; Screw Propeller; Structure目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................................. I I 引言. (1)1 设计任务书 (3)1.1 用途 (3)1.2 航区和航线 (3)1.3 船级 (3)1.4 船型 (3)1.5 航速 (3)1.6 续航力 (3)1.7 船员数 (3)1.8 动力装置 (3)1.9 规范 (3)2 船舶主要要素确定 (5)2.1 船舶排水量初步估算 (5)2.1.1基本设计思路 (5)2.1.2排水量的估算 (5)2.2 初步拟定主尺度及方形系数 (6)2.2.1统计法 (6)2.2.2主要尺度比法 (6)2.2.3船型资料法 (7)2.2.4初拟结论 (8)2.3 初选主机 (9)2.4 空船重量估算 (9)2.4.1船体钢料重量估算 (9)2.4.2木作舣装重量估算 (10)2.4.3机电设备重量估算 (10)2.5 重力与浮力平衡 (10)2.6 载货量W c计算 (12)2.6.1主机燃油重量W0 (12)2.6.2滑油重量估算W1 (13)2.6.3炉水重量估算W bw (13)2.6.4船员生活用水 (13)2.6.5人员及行李 (13)2.6.6食品 (13)2.6.7备品 (13)2.6.8轻柴油重量 (13)2.6.9锅炉燃油重量 (14)2.7 稳性校核 (14)2.7.1浮心垂向高度的估算 (14)2.7.2横稳心半径的估算 (15)2.7.3重心垂向高度的估算 (15)2.7.4初稳性校核 (15)2.8 航速校核 (17)2.8.1总推进系数估算 (17)2.8.2航速校核参数计算 (18)2.8.3绘制有效马力曲线及航速校核 (19)2.9 容量校核 (21)2.9.1本船提供的总容积 (22)2.9.2货油舱能提供的容积 (22)2.9.3专用压载水舱能提供的容积 (23)2.9.4本船货油所需容积 (23)2.9.5本船专用压载水舱所需容积 (23)2.9.6容积校核 (23)2.11 技术经济分析 (23)2.11.1对船长的分析 (23)2.11.2对型深的分析 (23)2.11.3对方形系数的分析 (24)2.12 本章小结 (24)3 型线设计 (26)3.1 绘制母型船横剖面面积曲线 (26)3.2 改造母型船横剖面面积曲线 (28)3.2.1 母型船棱形系数以及浮心位置 (28)3.2.2 “1p C ”法改造母型船横剖面面积曲线 (28)3.2.3 “迁移法”调整浮心纵向位置 (31)3.3 绘制型线图 (34)3.3.1绘制格子线 (34)3.3.2绘制半宽水线图 (34)3.3.3绘制横剖线图 (34)3.3.4绘制纵剖线图 (34)3.3.5型线的三向光顺 (35)3.3.6绘制甲板线 (35)3.3.7后续工作 (35)3.4 本章小结 (35)4 总布置设计 (37)4.1概述 (37)4.2 遵循的原则 (37)4.3 肋骨间距划分 (37)4.4 确定双层底高度与双层壳厚度 (37)4.4.1双层壳厚度确定 (38)4.4.2双层底高度确定 (38)4.5 总布置概况及特点 (38)4.6 主船体内部船舱的布置 (38)4.6.1总体划分 (38)4.6.2内部舱室划分 (39)4.7 甲板布置 (40)4.8 船员配置 (40)4.9 舾装设备 (41)4.9.1锚泊设备 (41)4.9.2系泊设备 (42)4.9.3舵设备 (42)4.9.4救生设备 (42)4.9.5消防设备 (42)4.9.6货油舱舱盖 (42)4.9.7吊车 (42)4.10 总布置图绘制 (43)4.11 本章小结 (43)5 静力学基本计算 (44)5.1静水力曲线的绘制 (44)5.1.1静水力曲线 (44)5.1.2基本原理 (45)5.1.3绘制静水力曲线 (47)5.2 稳性横截曲线的绘制 (49)5.2.1基本原理 (49)5.2.2 绘制乞氏横剖面图 (50)5.2.3绘制稳性横截曲线 (51)5.2.4绘制进水角曲线 (54)5.3 舱容要素曲线 (56)5.4装载稳性计算 (60)5.4.1排水量及重心坐标计算 (61)5.4.2浮态及初稳性计算 (67)5.5 本章小结 (71)6 完整稳性计算 (72)6.1稳性曲线的计算和绘制 (72)6.1.1静稳性曲线 (72)6.1.2动稳性曲线 (76)6.2 稳性校核 (80)6.2.1完整稳性的有关衡准 (81)6.2.2各种载况下完整稳性计算 (84)6.2.3 完整稳性校核汇总 (86)6.3本章小结 (86)7.1 阻力预报 (88)7.1.1估算满载的有效马力 (88)7.1.2估算压载的有效马力 (90)7.1.3估算110%满载的有效马力 (93)7.2 螺旋桨图谱设计 (94)7.2.1 船体主要参数 (94)7.2.2 主机参数 (94)7.2.3确定推进因子 (95)7.2.4 最大航速计算 (95)7.2.5 空泡校核 (98)7.2.6 强度校核 (100)7.2.7 螺距修正 (104)7.2.8 重量及惯性矩计算 (106)7.2.9 敞水性征曲线的确定 (107)7.2.10 系柱特性计算 (109)7.2.11 航行特性计算 (110)7.2.12螺旋桨设计结果总结 (112)7.3 螺旋桨制图 (113)7.4 本章小结 (113)8 结构设计 (115)8.1 概述 (115)8.1.1用途和航区 (115)8.1.2结构形式 (115)8.1.3主要尺度要素 (115)8.2 货油舱基本结构计算 (116)8.2.1 外板 (116)8.2.2 甲板 (119)8.2.3 双层底结构 (120)8.2.4 双壳结构 (122)8.2.5 甲板骨架 (124)8.3 强度校核 (127)8.4 绘制典型横剖面结构图 (130)8.5 本章小结 (130)致谢 (133)引言随着我国重大航运政策的变化和市场经济的发展,客运在萎缩,煤运在回落,但利润指标靠油运这一基本格局却仍未改变。
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。
一加速问题分析图1 为主机负荷曲线图。
图1 主机负荷曲线图当船舶在恶劣海况下航行时,螺旋桨将变“重”。
此时螺旋桨运行曲线会左移,与主机扭矩限制曲线有个交点,主机转速开始受到扭矩的限制。
该交点可近似看作该重载情况下主机所能达到的最大功率和转速。
随着螺旋桨越来越“重”,该交点逐渐向低转速区域移动,功率越来越低。
若螺旋桨转速小于或接近常规运行要求的半速(Half Speed),接近甚至落到BSR 内,则船舶将出现加速问题及通过BSR的时间过长的问题。
为便于分析,将航速为0时(系泊状态)的螺旋桨曲线作为极端重载的情况,并引入BSR 功率裕度的概念。
图1中BSR功率裕度用BSR上限转速在扭矩限制曲线上对应的功率与重载曲线上对应的功率差的百分比表示。
对于特定船型,BSR 功率裕度越大,主机加速通过BSR的时间越短。
图2 132000dwt超大型油船(VLCC)主机负荷曲线图图2为某132000dwt超大型油船(VLCC)主机负荷曲线图,BSR 功率裕度为38%,快速通过BSR 的时间为7s。
图3 225000dwt超大型矿砂船(VLOC)主机负荷曲线图图3某225000dwt超大型矿砂船(VLOC)主机负荷曲线图,BSR 功率裕度接近0%,需要长达7min才能通过BSR。
当前对于BSR功率裕度并没有明确的推荐值,船舶设计人员可对比实际运营之后具有良好加速性能和操纵性能的船型的BSR功率裕度来指导类似船型的设计开发。
BSR功率裕度的计算式可表示为:式中:L=1+LRM;H=1-HRM;n为BSR上限转速与此同时S.MCR 点的转速;HRM为图1中系泊螺旋桨曲线与轻螺旋桨设计曲线的差值,可由螺旋桨厂家提供,根据经验一般为15%~20%。
LRM(Light Running Margin)为轻螺旋桨裕度。
从式中不难看出,要提高BSR 功率裕度,有降低BSR上限、提高LRM和增大主机输出扭矩能力等3种方法。
下面分别从这3个方面进行具体分析。
浅谈船舶螺旋桨的设计目录目录 (1)摘要 (2)关键词 (2)引言 (2)1 结构与计算要素 (3)1.1 结构组成 (3)1.2 计算要素 (3)2 项目设计过程及结果与分析 (5)2.1 船体估算数据 (6)2.2 螺旋桨要素选取及结果与分析 (6)2.3 推力曲线及自由航行计算及结果与分析 (7)2.4 计算总结 (9)2.5 螺旋桨模型的敞水实验 (9)3 螺旋桨设计的发展 (11)3.1 节能减排促使螺旋桨加快创新 (11)结束语 (13)参考文献 (14)致谢 (14)附录 (14)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引言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。
1结构与计算1.1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。
7螺旋桨设计螺旋桨设计主要有两部分工作:⑴、确定设计船的阻力或有效功率曲线EHP⑵、据此进行螺旋桨设计并预报设计船航速7.1阻力或有效功率的估算当主尺度和船型系数确定以后,必须知道自己功率以确保船舶达到规定的航速,或如果主机功率已知,则需估算阻力或有效功率以预报船舶的设计航速,进而可初步分析比较各种方案的优劣。
可采用海军系数法,比较估算法(具体公式参照《船舶原理》教材)。
采用艾尔法来估算有效功率曲线,具体方法如下:依据《船舶原理》上册第7章,第2节的经验公式之一的艾尔法公式7.1.1艾尔法的基本思想艾尔法首先针对标准船型直接估算有效功率,然后根据设计船与标准船之间的差异逐一进行修正,最后得到设计船的有效功率值。
7.1.2根据艾尔法进行列表计算下面是计算表格:表7.1 艾尔法计算有效马力速度v(kn) 8 9 10 11 12弗洛德数vs/sqrt(gL) 0.15662 0.176196 0.19577 0.215351 0.23493标准C0查图7-3 440 430 410 390 350标砖Cbc查图7-5 0.83 0.79 0.76 0.73 0.695实际Cb(肥或痩)(%)-6.75,肥-12.15肥 -16.5肥-21.3肥-27.4肥Cb修正(%)若肥:Cb肥(%)x3x实际Cb -78.907 -138.889 -180.67 -221.524 -255.67 vs/sqrt(L) 0.49046 0.551769 0.61308 0.674384 0.73569已修正Cb之C1 361.093 291.1111 229.326 168.4757 94.3348B/T修正(%)=-10Cb(B/T-2)% -0.3323 -0.33225 -0.3323 -0.33225 -0.3323B/T修正数量,△2[式(7-23)] -119.97 -96.7217 -76.194 -55.9761 -31.343已修正B/T之C2 241.12 194.3894 153.132 112.4997 62.9921标准xc,%L,船中前或后,查表7-5 0.95 0.79 0.55 0.16 -0.6实际xc,%L,船中前或后0.862 0.862 0.862 0.862 0.862相差%L,在标准者前或后0.125 -0.1022 -0.443 -0.9971 -2.076xc修正(%),查表7-7(b)3.7 3.2 2.6 2.1 1.5(△3)0 8.92143 6.22046 3.9814 2.36249 0.9448xc修正数量,△3[式(7-25)] 0 0 0 0 0已修正xc之C3 241.12 194.389 153.13 112.499 62.992长度修正(%)=(Lwl-1.025Lbp)/Lwl×100% -0.1165 -0.1165 -0.116 -0.1165 -0.116 长度修正数量,△4式[(7-25)] -0.2807 -0.2262 -0.178 -0.1309 -0.073已修正长度C4 240.839 194.163 152.95 112.368 62.918V3s 512 729 1000 1331 1728Pe=△0.64V3s/C4×0.735(kW) 299.052 528.158 919.69 1666.23 3863.3peb(无附体) 276.9 489.035 851.56 1542.80 3577.2Pe(hp) 406.597 718.094 1250.4 2265.44 5252.7根据计算结果,可以得到有效马力曲线,表7.2 有效马力曲线表V(kn) 8 9 10 11 12Pe(hp) 406.59 718.094 1250.43 2265.444 5252.727.2螺旋桨图谱设计7.2.1初步确定螺旋桨的最佳转速7.2.1.1 螺旋桨的叶数依据《船舶原理》下册第8章的有关内容,螺旋桨的叶数与主机气缸数的比值不能为整数(否则会对船体振动不利)。
螺旋桨优化设计及特性分析概述:螺旋桨作为船舶和飞行器的重要部件,具有至关重要的作用。
优化设计和特性分析是研究螺旋桨性能的关键。
本文将从螺旋桨的设计原理、优化流程及特性分析三个方面探讨螺旋桨的优化设计及特性分析。
螺旋桨的设计原理:螺旋桨设计的基本原理是通过叶片的几何参数和其绕中心轴的旋转来造成流体的流动,从而产生推力。
螺旋桨的设计要素主要包括叶片数、叶片截面形状、叶片扭曲、叶片展位角等。
其中,叶片数和叶片截面形状直接影响螺旋桨的推进效率,而叶片扭曲和展位角的设计则会影响螺旋桨的噪音、振动等特性。
螺旋桨优化设计的流程:螺旋桨的优化设计可以分为几个步骤,包括初始设计、离散化、流场计算、性能评价和优化设计。
在初始设计阶段,需要确定螺旋桨的类型、工作条件和设计目标。
离散化是将连续的叶片分割成离散的控制点,以便进行后续的流场计算。
流场计算使用计算流体力学方法,通过求解流体力学方程组,分析螺旋桨的流场,得到其叶片负载和推力性能。
性能评价是对螺旋桨的性能指标进行综合评估,包括推力、效率和噪音等方面。
最后,根据评价结果进行优化设计,通过改变叶片几何参数,实现螺旋桨性能的最优化。
螺旋桨特性分析:除了优化设计,对螺旋桨特性的分析也是非常重要的。
特性分析包括推力特性、效率特性、噪音特性等方面。
推力特性是指在不同工况下,螺旋桨的推力输出量和输入功率之间的关系。
效率特性是指螺旋桨的功率转换效率,即输出推力与输入功率的比值。
噪音特性是指螺旋桨在运行时产生的噪音水平,主要影响因素有叶片振动、湍流噪音和相对流噪音等。
通过对这些特性的分析,可以评估螺旋桨的性能并对其进行改进。
结论:螺旋桨优化设计及特性分析是提高螺旋桨性能的关键。
通过合理的设计和优化,可以提高螺旋桨的推进效率和降低噪音水平,从而提升船舶和飞行器的整体性能。
在未来的研究中,可以结合新的设计理念和计算方法,进一步提高螺旋桨的性能,并在实际应用中持续改进和优化。
总而言之,螺旋桨的优化设计及特性分析是一个复杂且持续的工作,需要综合考虑多个因素和方法。
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)1、已知船体的主要参数船型:单浆、舵、钢质全焊接结构尾机型散货船。
总长L OA 60.50m设计水线长L WL 56.60m垂线间长L PP 55.00m型宽B 9.70m型深D 4.90m设计吃水d 4.0m设计排水量△ 1450t方形系数C B 0.635棱型系数C P 0.697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 1352 hp额定转速 750 rpm螺旋桨转速 360 rpm螺旋桨型式: MAU系列螺旋桨叶数:四叶螺旋桨材料: ZQAL 12-8-3-2 (K=1.2)材料重度: 7.4 g/m3螺旋桨构造型式:整体式桨轴距基线高度 1.48 m旋向右旋(此处对于为何选取四页浆做出说明:螺旋桨页数的选择与振动关系较大。
运转不均匀流场中螺旋桨的激振力一般有两种:①轴承力。
作用在螺旋桨上的变化里用过轴承系统传递到船体的激振力。
②表面力。
螺旋桨运转时有道的脉动压力场经过水传递至船体表面的激振力。
一般说来,随着页数的增加,螺旋桨诱导力有下降趋势。
而轴承力则需要根据螺旋桨盘面处伴流分布的谐调分析来考虑。
近期对螺旋桨激振力的研究表明,螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振的主要原因,因此在图谱设计中,一般单桨船多用4页)3、设计工况1、设计功率:0.90Pmax2、船体有效马力曲线如下:4、按船型及经验公式确定推进因子根据型船资料选取伴流分数ω=0.5C b -0.05=0.2675(泰洛公式,因为任务所给船舶是海上运输船舶并且是单桨杂货船,并结合所给数据所以可采用泰洛公式)根据所给数据决定采用汉克歇尔公式 12.05.0-=Cp t =0.2285 (此处选取该公式是因为经验公式误差大,此公式误差小)取相对旋转效率 0.1R =η 船身效率 ωtη--=11H =1.0532 5、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 η=0.97,螺旋桨收到功率:D P =1352×0.9×s η×R η=1352×0.9×0.97×1.0=1180.296hp据上表中的计算结果可绘制P TE、δ、P/D及η0对V的曲线,从P TE–f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之6、桨叶空泡校核,确定螺旋桨主要参数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。
桨轴沉深计算p t Z d h -==2.52 mv s a v 0p h γp p p -+=-=12739 kgf/m 2计算温度 t = 15℃,p v = 174 kgf/m 2,P D =1180.296hp ,ρ = 104.63 kgf ·s 2/m 4计算步骤如下表根据上表可作下图:DA E /A OP/DA E /A O =0.564VDA E /A OP/DV由上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。
564.0/0E =A A ,P/D=0.751,D=1.975 m ,598.00=η,Vmax=15.48 kn 。
7、桨叶强度校核按2001年《规范》校核t 0.25R 及t 0.6R ,应不小于按下式计算之值:X K Y t -=,e e Zbn N A Y 136.1=,ZbD N GA A X 1032d 210=计算功率Ne=1352*0.97=1311.44hpA d =A E /A O =0.564,P/D=0.751,ε=8○,G=7.4gf/cm3,N=360r/min b 0.66R =0.226D*A E /A O /0.1Z=0.226*1.97*0.601/0.4=0.6278m b 0.25R =0.7212b 0.66R =0.4527m, b 0.66R =0.9911b 0.66R =0.6222m实际桨叶厚度按当螺旋桨直径<3.0m 时,取t 1.0R =0.0045D=8.82mm 与t 0.25R =75.5mm 连直线决定:t0.2=81.01mm,t0.3=71.98mm,t0.4=62.96mm,t0.5=53.94mm,t0.6=44.92mm,t0.7=35.89mm,t0.8=26.87mm,t0.9=17.84mm。
8、螺距修正根据尾轴直径大小,决定毂径比d h /D=0.18,此值,与MAU 桨标准毂径比相同,对此项螺距无需修正。
实际桨叶厚度与MAU 桨标准厚度不同,也需因厚度差异进行螺距修正。
设计桨 (t/b )0.7R =0.0358/(0.9964×0.6278)=0.05723标准桨 (t/b )0.7R =0.0171×1.98/(0.9964×0.31075×1.98)=0.05522(取MAU4-55为基准桨)1-s=V A /(NP )=(1-ω)V ×30.866/(NP )=0.7325×15.50×30.866/(360×1.4712)=0.6617因为盘面比0.564接近0.55,取AU4-55为基准螺旋桨,故:a E0=0.55 , a ’E =A E /A 0=0.564△(t/b )0.7R =[(t/b )0.7设-(t/b )0.7标×0.55/0.556]×0.75= 0.00254 △(P/D )t =-2(P/D )0(1-s )△(t/b )0.7R =-2×0.751×0.6617×(0.00254)=-0.002524修正后的螺距比:P/D=(P/D )0+△(P/D )t =0.754+0.008438=0.748这样,经螺距修正后该桨的水动力性能近似地与螺距比为0.748、毂径比为0.18的系列螺旋桨相同。
9、重量及惯性矩计算按我国船舶及海洋工程设计研究院提出的经验公式计算。
桨叶重 D Ddt t γZb G )1)(5.0(169.06.02.0max bl -+= =0.169*7400*4*0.6278*(0.5*81.01+44.92)*(1-0.18)*1.975/1000= 434.48(kgf)因为桨毂重经验公式中有未知数d 0和L k ,而 L K =0.0208*D/0.25=0.1643d 0=0.045+0.108 (P D /N )^(1/3)-KLK/2=0.045+ 0.108×1.485-0.1×1.98×0.0208/0.25/2=0.189 桨毂重 2K 0n )6.088.0(d γL dd G -==(0.88-0.6*0.189/1.975)*0.164*7400*1.975^2=125.28(kgf) 螺旋桨重量 n bl G G G += =434.48+125.28=559.76(kgf)螺旋桨惯性矩:因为d /D=0.18,当d /D ≤0.18时: 36.02.0max mp )5.0(0948.0D t t γZb I +==0.0948*7400*4*0.6278*(0.5*0.08101+0.04492)*1.975^3=1160.35(kgf ·cm ·s 2)10、绘制螺旋桨水动力性能曲线由MAU4-55,MAU4-70,P/D=0.748的敞水性征曲线内插得到MAU4-56.4,P/D=0.751的敞水性征曲线,其数据如下表:MAU4-55J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.7 0.305 0.2732 0.242 0.207 0.169 0.1261 0.075 0.029KTK0.8 0.346 0.3174 0.284 0.250 0.214 0.1762 0.134 0.089T0.748 0.325 0.294 0.262 0.228 0.191 0.151 0.104 0.058KTJ 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 10K0.7 0.327 0.3005 0.272 0.242 0.209 0.1724 0.132 0.082 0.029Q0.8 0.411 0.3811 0.353 0.320 0.284 0.2452 0.202 0.154 0.08910KQ10K0.748 0.367 0.339 0.311 0.279 0.245 0.207 0.165 0.117 0.058QMAU4-70J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.7 0.319 0.283 0.246 0.208 0.167 0.125 0.080 0.034KT0.8 0.374 0.336 0.296 0.256 0.216 0.174 0.129 0.084KT0.748 0.345 0.308 0.271 0.231 0.191 0.148 0.104 0.058KTJ 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.7 0.389 0.311 0.281 0.249 0.214 0.174 0.129 0.076 0.02110KQ0.8 0.452 0.413 0.375 0.335 0.294 0.252 0.205 0.154 0.09110KQ10K0.748 0.419 0.361 0.326 0.291 0.253 0.212 0.166 0.113 0.054QP/D=0.748 Kt值J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 MAU4-55 0.325 0.294 0.262 0.228 0.191 0.150 0.104 0.058MAU4-70 0.345 0.308 0.270 0.231 0.191 0.148 0.104 0.058P/D=0.748 10Kq值J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 MAU4-55 0.367 0.339 0.312 0.279 0.245 0.207 0.165 0.117 0.058 MAU4-70 0.419 0.360 0.326 0.291 0.253 0.212 0.166 0.113 0.054MAU4-56.4 P/D=0.748J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Kt 0.326 0.295 0.263 0.228 0.191 0.150 0.104 0.05810Kq 0.368 0.339 0.311 0.279 0.245 0.207 0.164 0.116 0.057J11、系柱特性与航行特性计算并绘制航行特性曲线图当J=0时,K T=0.325,K Q=0.037。