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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 CB = 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 40452.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=0.983.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=--=wtH η4.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：PD = R s S P ηη9.0=0.9×5400×0.98×1.0=4762.8hp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 2.542.337 35.177 29.604 25.193 Bp6.5075.931 5.4415.019 MAU 4-40δ76 70 64 61 P/D 0.62 0.65 0.69 0.71 ηO 0.56 0.583 0.605 0.625 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2874.412992.463105.393208.04MAU 4-55δ74 68 63 60 P/D 0.7 0.72 0.74 0.76 ηO 0.541 0.568 0.59 0.61 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2776.882915.473028.393131.05MAU 4-70δ74 67 62 59 P/D 0.71 0.73 0.76 0.78 ηO0.521 0.546 0.57 0.588 P TE =P D ·ηH ·ηOhp2674.232802.552925.743018.13据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如图1所示。
机翼升力计算公式升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N）机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。
在标识的1位置是抖振点，2位置是自动上仰点， 3位置是反横操纵和方向发散点，4位置是失速点。
对称机翼在0角时升力系数=0（由图）非对称一在机身水平时升力系数大于0，因此机身水平时也有升力滑翔比与升阻比升阻比是飞机飞行速度不同的情况下升力与阻力的比值，跟飞行速度成曲线关系，一般升阻比最大的一点对应的速度就是飞机的有利速度和有利迎角。
滑翔比是飞机下降单位距离所飞行的距离，滑翔比越大，飞机在离地面相同高度飞的距离越远，这是飞机固有的特性，一般不发生变化。
如果有两台飞行器，有着完全相同的气动外形，一台大量采用不锈钢材料的，另一台大量采用碳纤维材料，那么碳纤维材料的滑翔比肯定优于不锈钢材料的。
这个在SU-27和歼11-B 身上就能体现出来，歼11-B应该拥有更大的滑翔比。
螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算）你的飞行器完成了，需要的拉力与发动机都计算好了，但螺旋桨需要多大规格呢？下面我们就列一个估算公式解决这个问题螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速²（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.25）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速²（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.00025）=拉力（克）前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。
1000米以下基本可以取1。
例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得：100×50×10×50²×1×0.00025=31.25公斤。
航速及螺旋桨计算书1、 船舶要素m B mL m L pp wl 0.211386.140===型宽垂线间长水线长，m T 0.8=吃水 828.087.19789==∆B C t 方型系数排水量2、 主机及齿轮箱规格主机型号 台1400528⨯-L PC ， 齿轮箱型号 75.66GWC 型 额定功率 kw P B 3824=， 齿轮箱减速比 3.5:1 主机转速 rpm N 520=主机3、 计算系数选取伴流分数 364.005.05.0=-⨯=B C w 推力减额 237.00.65=⨯=w t 船身效率 200.111=--=wtct η 旋转效率 0.1=xd η4、 有效功率估算（爱尔法） ① 参数20.5625.231=∆=wl L T B, m X B 163.2= ② 有效功率计算结果5、 螺旋桨要素选取及有效推马力计算 ① 选用MAU-5型螺旋桨 ,取盘面比 0.62。
② 收到马力 zx cl B D P P ηη⋅⋅⋅=9.0hpkw95.440320.323897.097.09.03824==⨯⨯⨯=③ 有效推马力计算结果36.665.0=D P ， 11.985957.1485.0=⋅=D P N rpmN（δ、0η、DP 的值根据MAU5-50和MAU5-65图谱查出，用插值法得出）6、 航速计算由有效功率E P 曲线与有效推马力TE P 曲线的交点得： 设计航速 kn V 48.12= 直径 m NV D A166.4=⋅=δ螺距比 732.0=DP桨效率 496.00=η 7、推力计算① 计算功率 hp P D 95.4403=，m D 166.4=，螺旋桨转速m in 57.148r N = 系柱推力减额分数取 04.00=t由MAU5-50,MAU5-65 J K K Q T —, 图谱得：)732.0(=D P0=J 时， 35.0=T K ， 04.0=Q K 则主机转矩： m kg NP Q D ⋅=⨯⋅=52.2122927560π系柱推力： )1(0t DQK K Z T Q T -⨯⨯⨯= N 44.419494=② 设计航速 kn V 48.12=，kn V A 94.7=，148.2-=s n当 40.0=⋅=D n VJ A 时，21.0=T K则推力 42D n K Z T T ⋅⋅⋅⨯=ρ N 32.395297=8、 计算结果小结计算航速 V kn 48.12 推力 T 419494.44 KN 桨型式 MAU 型 桨叶数 Z 5 叶 桨直径 D m 166.4 螺距比 D P 0.732螺 距 P m 050.3 盘面比 d A 0.62 桨效率 0η 496.0 后倾角 ε 10 毂径比D d 018.0 叶厚分数D t 00.05叶根厚度 0t mm 3.208 叶梢厚度 0.1t mm 50.12 桨材料 Cu3镍铝青铜 材料密度 37600m kg9、 空泡校核：按勃立尔限界线进行校核计算 ① 满足空泡要求所需最小盘面比：611.04)229.0067.1()21(427.00=⋅⨯-⋅⋅Γ=D DP V T A A R c Eπρ式中：kgf V P T AD 95.401295144.0750=⨯⋅⋅=η ，194.0=Γcm kg V R 86.276272127.0=ρ ， ② 本船螺旋桨盘面比实取 611.062.00=>=A A A Ed故满足要求。
螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算）你的飞行器完成了，需要的拉力与发动机都计算好了，但螺旋桨需要多大规格呢？下面我们就列一个估算公式解决这个问题。
（6582-3746数据暂记）螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速²（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.25）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速²（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.00025）=拉力（克）前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。
1000米以下基本可以取1。
例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得：100×50×10×50²×1×0.00025=31.25公斤。
如果转速达到6000转/分，那么拉力等于：100×50×10×100²×1×0.00025=125公斤镁合金密度：镁的密度在1.7g/cm^3，钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。
99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1800℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
(1)比强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
342第八章 螺旋桨的强度校核为了船舶的安全航行，必须保证螺旋桨具有足够的强度，使其在正常航行状态下不致破损或断裂。
为此，在设计螺旋桨时必须进行强度计算和确定桨叶的厚度分布。
螺旋桨工作时作用在桨叶上的流体动力有轴向的推力及与转向相反的阻力，两者都使桨叶产生弯曲和扭转。
螺旋桨在旋转时桨叶本身的质量产生径向的离心力，使桨叶受到拉伸，若桨叶具有侧斜或纵斜，则离心力还要使桨叶产生弯曲。
此外，桨叶上也可能受到意外的突然负荷，例如：碰击冰块或其他飘浮物体等。
同时螺旋桨处于不均匀的尾流场中工作，使桨叶受力产生周期性变化，故较难精确地算出作用在桨叶上的外力。
在计算桨叶的强度时，我们可以把桨叶看作是扭曲的、变截面的悬臂梁，而且其横截面是非对称的，故计算较为复杂，即使能正确地求得桨叶上的作用力，要精确地进行强度计算也是很困难的。
目前，对于动态负荷(即计及伴流不均匀性影响)下螺旋桨的强度计算方法虽然有所发展，但计算繁复，付之实用还为时尚早。
故在螺旋桨设计的实践中，一般都用理论和实验相结合的近似方法来进行螺旋桨的强度计算。
计算螺旋桨强度的近似方法很多，中国船级社于2001年颁发的《钢质海船入级与建造规范》（以下简称《规范》）中对螺旋桨的强度也有了规定，因为比较偏于安全，用近似方法计算的厚度未必一定能满足规范的要求，因此对“入级”海船应采用规范规定的方法计算。
本章中主要介绍我国2001年《规范》的规定，由此确定桨叶厚度。
为了使读者了解桨叶上的受力情况，对于分析计算方法也作必要的介绍。
§ 8-1 《规范》校核法一、螺旋桨桨叶厚度的确定为了保证螺旋桨的安全，中国船级社2001年《钢质海船入级与建造规范》第三分册第三篇第十一章中，对螺旋桨的强度要求作了明确具体的规定。
螺旋桨桨叶厚度t (固定螺距螺旋桨为0.25R 和0.6R 切面处，可调螺距螺旋桨为0.35R 和0.6R 切面处)不得小于按下式计算所得之值：XK Yt -=(mm ) (8-1) 式中 Y —— 功率系数，按(8-2)式求得；343K —— 材料系数，查表8-1；X —— 转速系数，按(8-3)式求得。
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+γℎs=10330+1025×(12.7−4.7)kgf/m2=18530kgf/m2=181594N/m2做计算盘面比图~需要盘面比图，如下所示：图 1 计算盘面比~需要盘面比图由图插值可知，不发生空泡的最小盘面比为：0.7040作最大航速~盘面比，敞水效率~盘面比图如下所示：由图可知，在盘面比大于0.7040时，最大航速与敞水效率都随盘面比的增大而单调递减，因此，本螺旋桨设计选取盘面比为0.7040，将该盘面比输入之前计算最大航速的程序中可以得到对应的最佳螺旋桨要素。
MAU型螺旋桨设计计算书1．船体的主要参数船体总长L OA=150m设计水线长L WL=144m垂线间长L PP=141m型宽B=22m型深D=11m设计吃水T=5.5m方形系数C b=0.84菱形系数C p=0.849中剖面系数C m=0.69排水量△=14000t桨轴中心距基线距离Z P=2m船体有效马力曲线数据如下：2．主机参数型号N/A（两台）额定功率P S =1714hp转速N=775r/min齿轮箱的减速比i=5桨轴处转速n=155 r/min轴系传送效率ηS=0.97（中机型船）减速装置的效率ηG=0.97旋向双桨外旋3．推进因子的决定伴流分数ω=0.248推力减额分数t =0.196相对旋转效率ηR=1.004．船身效率计算ηH=(1-t)/(1-ω)=1.0695．收到马力计算储备功率取 10%收到马力P D =0.9* P S*ηG *ηS*ηR= 0.9*1714*0.97*0.97*1=1451.43hp 6．假定设计航速有效马力计算根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的Bp-δ图谱列下表计算。
据表中的计算结果可绘制P TE--Vs曲线，如下图1所示。
从P TE--Vs曲线P E曲线交点处可获得：MAU4-40 Vs= 11.83KnMAU4-55 Vs= 11.73KnMAU4-70 Vs= 11.56Kn7．初步确定桨的要素8．空泡校核根据柏利尔商船界限线计算桨轴沉深 hs =T–ZP=3.5m计算t=15°C,则Pv=174kgf/m2取水温15度，Pa-大气压为：10330Kgf/m2P 0-Pv= Pa–Pv+ hsγ= 13743.5kgf/m29．确定螺旋桨的要素据上表计算结果，可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。
A E / A0 =0.40； MAU4-40桨；Vs =11.83Kn ； P / D =0.722 ； D =3.48m ；η0 =0.628N=155r/min强度校核根据2001年《钢制海船入籍建造规范》校核t0.25R 及t0.6R应不小于按下式计算之值：X K Yt -=Y=1.36A 1Ne/(ZbN) X=A 2GA d N 2D 3/(1010Zb) 计算功率:Ne=Ps ×ηS =1714×0.97=1662.58 HPD=3.48 m A d =A E /A O =0.4P/D=0.722 ε=10oG=7.5 g/cm 3 N=155 r/min b 0.66R =0.226DA d /(0.1Z)=0.78648b 0.25R =0.7212b 0.66R =0.5672 b 0.6R =0.9911b 0.66R =0.779510．确定设计的螺旋桨各切面厚度桨叶厚度查表8-4 MAU标准桨可得出各切面最大厚度为：t0.2R=141.3mm t0.3R=124.9mm t0.4R=108.6mm t0.5R=92.2mm t0.6R=75.9mm t0.7R=59.5mm t0.8R=43.2mm t0.9R=26.8mm11．螺距修正螺距比为：P/D=(P/D)0 =0.72212．重量及惯性矩计算采用船舶及海洋工程设计研究院公式：桨叶重：Gbl = 0.169γ·Zbmax(0.5t0.2+t0.6) (1－d/D) D=0.169·7500·4·0.7865·(0.5·0.141+0.076)·(1-0.18)·3.48 =1667kgf桨毂重：Gn = (0.88－0.6·d/ d) LKγd 2=(0.88－0.6·0.236/0.6264) 0.470·7500·0.6264 2 = 904.5kgf螺旋桨重量：G = Gbl + Gn= 1667+904.5=2571.5kgf螺旋桨的惯性矩：Imp = 0.0948γ·Zbmax(0.5t0.2+t0.6) D3=0.0948·7500·4·0.7865(0.5·0.141+0.076) ·3.483=13810.3kgf·cm·s213．敞水性征曲线之确定由MAU4-40，P/D=0.7和P/D=0.8的敞水性征曲线内插得到MAU4-40，P/D=0.722的敞水性征曲线，其数据见下表。
