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。
从PTE—f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速及
如下表所列。
螺旋桨最佳要素P/D、D及η
O
5.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hf =T－Zp=7.2－3.00=4.2m
p 0－p v = pa + γhs－pv = 10300+1025×4.2-174
= 14461kgf/m2
计算温度t = 15°C ,Pv = 174kgf/ m2 , P D = 4762.8hp, ρ= 104.63kgfs2/m4
序号 项目
单位 数值 MAU4-40
MAU4-55
MAU4-70
1 Vmax
Kn 2 V A =0.5144Vmax(1-w) m/s
3 (0.7πND/60)2 (m/s)2
4 V 20.7R =V 2A +32
(m/s)2
5 σ=(p 0- p v ) / 2
1
ρV 0.7R 2
6 Τc(柏利尔空泡限界
图) 7 T=P D ·ηO ·75/V A
kgf
8 A P =T /
2
1
ρV 0.7R 2·τ c m 2
9 A E =A P / (1.067-0.229P/D) m 2
10
A E /A O =A E /
4
1
πD 2
按上述结果作图,可求得不发生空泡的最小盘面比以及对应的最佳螺旋桨要素
A E / A O = 0.549200516 P/D= 0.741852486 D= 4.166m ηo=0.591857369 Vmax= 15.03775 kn
6.强度校核
按1983年<<规范>>校核t 0.25R 及t 0.6r ,应不小于按下式计算之值:
t=
X
K Y -,
ZbN
N A Y e
1=
, X=A 2GA d N 2D 3/1010Zb
计算功率Ne=5400×0.98=5292hp
A D = A E / A O = 0.549200516, P/D=0.741852486, ?=8ε，G=7.6gf/cm 3 ,N=165rpm
b 0.66R =0.226D ·A E / A O/0.1Z=0.226*0.549200516*4.166m/0.4=b 0.25R =0.7212b 0.66R = b 0.6R
=0.9911b 0.66R =
项 目 单 位 数 值
0.25R 0.6R
弦长b m K 1
K 2 K 3
K 4
A 1=D/P(K 1-K 2D/P 0.7)+K 3D/P 0.7-K 4
Y=A 1N e /ZbN
K 5 K 6
K 7 K 8
A 2=D/P(K 5+K 6ε)+K 7ε+K 8 材料系数K （铝镍合金）
X=A 2GA d N 2D 3/1010Zb
)(X K Y t -=
mm MAU 标准桨叶厚度t ′
mm
校核结果
实取桨叶厚度
mm
实取桨叶厚度按t 1.0R =0.0035D= 与t 0.25R = 连直线决定:t 0.2R = mm
t 0.3R = mmt 0.4R = mm t 0.5R = t 0.6R = mm t 0.7R = t 0.8R =
mm t 0.9R =
7.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，故对此项螺距无需修正。
由于实际桨叶厚度大于MAU 桨标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。
设计桨 )(b t 0.7R =标准桨 )(b t 0.7R = 1－s = NP V A =NP V 866.30)-1(?ω=△)(b t 0.7R =〔)(b t 0.7R 设－)(b t
0.7R
标×51.055.0〕×0.75=△)(D P t =－2)(D P 0(1－s) △)(b t 0.7R =修正后的螺距比：
D P =)(D P 0＋△)(D P
t =8.重量及惯性矩计算
根据MAU 桨切面的面积数据用积分方法计算得：
桨叶重量 桨毂重量 螺旋桨重量 10172.53 kgf 桨叶惯性矩 435.6 kg.m.s^2 桨毂惯性矩 360.85 kg.m.s^2 螺旋桨总惯性矩 796.45 kg.m.s^2
（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10）
9.敞水特性曲线
由MAU4-40,MAU4-55,P/D=0.7和0.8 的敞水特性曲线内插得到MAU4-0.549,P/D=0.744 的敞水特性曲线，其数据如下：
设计桨的敞水特性数据表
J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 10KQ 0.3611 0.32468 0.28826 0.25184 0.21542 0.179 0.14258 0.10616 KT
0.3395 0.29845 0.2574 0.21635 0.1753 0.13425 0.0932 0.05215
10.螺旋桨计算总结
r/R
面积系 数Ka 弦长╳最大 厚度 b ╳t 切面面 积(m 2) S=Kabt 辛式 系数 SM
(4)╳(5) r r 2 (6)╳(7) (6)╳(8)
0.2 0.674 1 0.3 0.674 4 0.4 0.674 2 0.5 0.6745 4 0.6 0.6745 2 0.7 0.677 4 0.8 0.683 2 0.9 0.695 4 1
0.7
1
∑(6)= 1.638616
∑(9)= 1.69543 ∑(10)=
2.0132
螺旋桨直径 4.166 m 螺距比 0.744 型式 MAU 叶数 Z=4 盘面比 0.549 纵倾角 ?=8ε 螺旋桨效率 0.592 设计航速 15.04 kn 毂径比 d h /D=0.18
旋向 右旋 材料 铝镍青铜
重量 惯性矩
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。
274 第四章 螺旋桨模型的敞水试验 螺旋桨模型单独地在均匀水流中的试验称为敞水试验，试验可以在船模试验池、循环水槽或空泡水筒中进行。它是检验和分析螺旋桨性能较为简便的方法。螺旋桨模型试验对于研究它的水动力性能有重要的作用，除为螺旋桨设计提供丰富的资料外，对理论的发展也提供可靠的基础。 螺旋桨模型敞水试验的目的及其作用大致是： ① 进行系列试验，将所得结果分析整理后绘制成专门图谱，供设计使用。现时各类螺旋桨的设计图谱都是根据系列试验结果绘制而成的。 ② 根据系列试验的结果，可以系统地分析螺旋桨各种几何要素对性能的影响，以供设计时正确选择各种参数，并为改善螺旋桨性能指出方向。 ③ 校核和验证理论方法必不可少的手段。 ④ 为配合自航试验而进行同一螺旋桨模型的敞水试验，以分析推进效率成分，比较各种设计方案的优劣，便于选择最佳的螺旋桨。 螺旋桨模型试验的重要性如上所述，但模型和实际螺旋桨形状相似而大小不同，应该在怎样的条件下才能将模型试验的结果应用于实际螺旋桨，这是首先需要解决的问题。为此，我们在下面将分别研究螺旋桨的相似理论以及尺度作用的影响。 § 4-1 敞水试验的相似条件 从“流体力学”及“船舶阻力”课程中已知，在流体中运动的模型与实物要达到力学上的全相似，必须满足几何相似、运动相似及动力相似。 研究螺旋桨相似理论的方法甚多，所得到的结果基本上是一致的。下面将用量纲分析法进行讨论，也就是用因次分析法则求出螺旋桨作用力的大致规律，然后研究所得公式中各项的物理意义。可以设想，一定几何形状的螺旋桨在敞水中运转时产生的水动力(推力或转矩)与直径D (代表螺旋桨的大小)、转速n 、进速V A 、水的密度ρ、水的运动粘性系数ν及重力加速度g 有关。换言之，我们可用下列函数来表示推力T 和各因素之间的关系，即 T = f 1(D ，n ，V A ，ρ，ν，g )， 为了便于用因次分析法确定此函数的性质，将上式写作： T = k D a n b c A V ρ d ν e g f (4-1) 式中k 为比例常数，a 、b 、c 、d 、e 、f 均为未知指数。 将(4-1)式中各变量均以基本量(即质量M 、长度L 、时间T )来表示，则得： 2T ML ＝f 2e 2 d 3c b a 1?? ? ????? ????? ????? ????? ??T L T L L M T L T kL
机翼升力计算公式滑翔比与升阻比螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算） 2009-04-16 08:02 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（）=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（）=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。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×=公斤。 如果转速达到6000转/分，那么拉力等于： 100×50×10×1002×1×=125公斤 注：仅供参考
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。
螺旋桨推力计算模型 根据船舶原理知：42D n K T T ρ=（T K 为螺旋桨的淌水特性） 通过资料查得：T K 为进速系数J 的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时t K K T T -=10 （0T K 为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A 运动时的推力、进速系数nD W U nD V J P A p )1(-==） 估算推力减额分数的近似公式： 1. 汉克歇尔公式： 2. 对于单螺旋桨标准型商船（C B =~） t=对于单螺旋桨渔船： t=对于双螺旋桨标准型商船（C B =~） t=商赫公式 对于单桨船 t=KW 式中：K 为系数 K=~ 适用于装有流线型舵或反映舵者 K=~ 适用于装有方形舵柱之双板舵者 K=~ 适用于装单板舵者 对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=+ 对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=+ 3. 哥铁保公式 对于单螺旋桨标准型商船（C B =~） P B WP B C C C C t ??? ? ??+-=5.13.257.1 对于双螺旋桨标准型商船（C B =~） B WP B C C C t 5.13 .267.1+-= 4. 霍尔特洛泼公式 对于单螺旋桨船 stern P C BT D C BC B L t 0015.0)/(1418.0000524.00585.1)/(001979.02101+--+-=
式中：10C 的定义如下： 当L/B> L B C /10= 当L/B< )134615385.0//(003328402.025.010--=L B C 对于双螺旋桨船： BT D C t B /1885.0325.0-= 估算伴流分数的近似公式 1. 泰洛公式（适用于海上运输船舶） 对于单螺旋桨船 05.05.0-=B C ω 对于双螺旋桨船 20.055.0-=B C ω 式中C B 为船舶的方形系数。 2. 汉克歇尔公式： 对于单螺旋桨标准型商船（C B =~） 18.070.0-=p C ω 对于单螺旋桨渔船： 28.077.0-=p C ω 对于双螺旋桨标准型商船（C B =~） 3.07.0-=p C ω 式中C p 为船舶的纵向棱形系数。 3. 巴浦米尔公式 ωω?-?=D C x B 3165.0 式中: C B 为船舶的方形系数； ?为船的排水量（3m ）； D 为螺旋桨直径（m ）； x 为指数，x=1时适用于中线处的螺旋桨，x=2是适用于侧螺旋桨 ω?为伴流系数修正值，与傅氏数gL V F r = 有关，可据下式决定： 当2.0?r F 时， ()2.01.0-=?r F ω
目录 13000DWT近海散货船全船说明书 (2) 1船型、航区及用途 (2) 2 载货量及积载因素 (2) 3 船级 (2) 4 主要尺度及性能 (2) 4.1 主要尺度及船型系数 (2) 4.2航速与续航力 (2) 4.3 船员定额 (2) 5 舱容 (3) 6总布置 (3) 7船体结构 (3) 8 船舶主要要素的确定 (3) 8.1 概述 (3) 8.2 确定要素的步骤 (4) 8.3 初估排水量 (4) 8.4主尺度的确定 (4) 8.5 载重量的计算 (5) 3.4 性能校核 (6) 9 总布置设计 (8) 9.1 概述 (8) 9.2 总体规划 (9) 9.3 主船体舱室划分 (9) 9.4 上层建筑 (10) 9.5 双层底 (10) 9.6 舱室及交通路线的布置（参见总布置图） (11) 9.7 纵倾调整.................................................................................................... 错误！未定义书签。
13000DWT近海散货船全船说明书 1船型、航区及用途 本船为钢质、单甲板、艉机型、柴油机驱动的海上散货船；近海航区；主要用于运输煤。本船航行于青岛港至上海港之间。 2 载货量及积载因素 本船设计载货量为13000t,积载因素不小于1.25 3 船级 本船按“CCS”有关规范入级、设计和建造，入级符号为：★CSA★CSM，Bulk Carrier,R1,BC-C。 4 主要尺度及性能 4.1 主要尺度及船型系数 垂线间长139.00m 型宽19.80m 型深10.7m 方形系数0.833 梁拱0.35m 站距7.0m 4.2航速与续航力 在设计吃水时，主机额定功率为2648千瓦，满载试航速度为12kn，续航力为5000 n mile，自持力为30天。 4.3 船员定额
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。
。 , , ——摘自 2005年第三期航空模型 如何确定模型发动机螺旋桨基本参数 刘文智 近来, 市售的模型发动机的螺旋桨以及相应的各种发动机日益增多, 使爱好者选择的地域不断扩大, 枝致使自制螺旋桨者越来越少。对于某种发动机所适用的螺旋桨, 常用其直径和螺距来表示。例如:在 25级运动机上, 将直经 254mm , 桨距 127mm 的螺旋桨表示为 D254×H127。使用市售商品螺旋桨,可按发动机的说明书来选择;若自制螺旋桨,对于 D254×H127这样一组数据, 其直径可知为 254mm ; 而桨叶角侧可用“桨叶角与桨距直径比的关系曲线图”得到。 为弄清上述关系,就需先了解一下螺旋桨的相关结构。螺旋桨的旋转平面称为旋转面; 桨叶叶各刨面的旋线与桨的旋转面之间的夹叫交,称为桨叶角。为了产生(拉力,螺旋桨桨叶的各个剖面被做成型翼座; 各翼型(弦线与旋转面之间的夹角就是浆叶角。飞行中螺旋桨旋转时,其桨叶的各个剖面与飞机一同做前进运动,这是螺旋桨叶做前进和旋转的合成运动,使螺旋桨前进。 桨叶旋转一周, 各剖面前进方向所通过的距离相同; 但螺旋桨桨叶个剖面的旋转运动距离相同; 叶尖最大, 向叶根逐渐变小; 从而使螺旋桨降叶各剖面的合成运动的距离和方向也不相同。为更好发挥螺旋桨工作效率, 其桨叶各剖面弦线须与其合成运动方向一致, 这就使螺旋桨桨叶成扭曲壮使桨叶角随半径而变化。如图所示75%、 50、%、 25%桨叶处的桨叶数值。在螺旋桨的根步(25%以内 ,由于发动机和机身的影响,拉力损失很大;在叶尖部分,由于“翼尖涡流”而产生的诱导阻力,也造成较大的拉力损失。 根据飞模型飞机的经验, 把发动机装在机身后, 可提高螺旋桨的工作效率; 这是因为螺旋桨后面无障碍物,从而推力损失减小了。这种布局,可使模型飞机的速度提高 10%左右。螺旋桨产生推(拉力效率最佳处,位于桨叶的 75%处附近。所以,螺旋桨的桨距就选用 75%R 出的桨距来代表;称其为名义桨距。
第一章散货船定义及船体结构特点 第一节散货船定义 散装运输谷物、煤、矿砂、盐、水泥等大宗干散货物的船舶，都可以称为干散货船，或简称散货船。SOLAS（2009）公约定义散货船指主要用于运输散装干货的船舶，包括诸如矿砂船和兼装船等船型。因为散货船的货种单一，不需要包装成捆、成包、成箱的装载运输，不怕挤压，便于装卸，所以大多数散货船都是单甲板船。总载重量在50000吨以上的，一般不装起货设备。由于谷物、煤和矿砂等的积载因数（每吨货物所占的体积）相差很大，所要求的货舱容积的大小、船体的结构、布置和设备等许多方面都有所不同。因此，一般习惯上仅把装载粮食、煤等货物积载因数相近的船舶，称为散装货船，而装载积载因数较小的矿砂等货物的船舶，称为矿砂船。 1.散货船定义的演变 散货船各项新要求的频繁推出，很大程度上促进了海上安全，然而，由于各项要求的出发点不同，过快的修订和引用使散货船定义产生了分歧。尤其在2006年7月1日SOLAS 修正案MSC.170(79)生效并修订了XII章散货船的定义之后，SOLAS各章中关于散货船的定义出现了较大分歧。 2006年7月1日前以结构型式和运输散货作为识别散货船的条件的定义的SOLAS第IX章（船舶安全营运管理）第1.6条定义：“散货船系指在货物处所具有单甲板、顶边舱和底边舱，且主要用于运输散装干货的船舶，包括诸如矿砂船和兼装船等船型。”同时，SOLAS 公约的各章也都指向这一定义。（注：在SOLAS2004修正案之前，SOLAS第XII章1.1散货船定义也是引用该定义）。 2006年7月1日后以主要运输散货作为识别散货船的条件的散货船定义SLOAS第XII 章（SOLAS2004修正案）第1.1条定义：“散货船系指主要用于运输散装干货的船舶，包
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
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)
模型飞机螺旋桨原理与拉力计算 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
开题报告 船舶与海洋工程 5600DWT散货船总体设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： (一)国内外研究动态 世界三大经济全面复苏,推动了全球经济和贸易的发展,也为航运业提供了巨大的市场需求。 2004年美国GDP增长率为4.5% ；日本经济复苏明显,达到3.0%；欧盟为2.6%。我国经济持续、平稳、较快发展,保持了9.5%的增速[1]。在2002年国际船市低迷的形式下，散货船订造量较2001年仍有大幅增长，超过油船订造量[2]。 世界散货需求继续保持增长,其中中国成为影响市场需求的主要因素。有资料显示，中国已经取代日本，成为世界上铁矿石需求量最大的国家。近几年中国钢铁投资明显膨胀，宏观经济调控措施的紧急出台抑制了类似的扩张行动，但整体钢铁生产保持增长的态势并没有改变[2]。 谈到中国散货船的发展历史，中国船舶工业经济研究中心产业研究部首席研究员张长涛感慨良多。他说，从改革开放到“十五”末期，这一时期我国造船业全面进军国际市场，船舶企业开始转向出口。通过大力引进国外先进设计技术和先进管理经验，开展大型船厂技术改造和大型造船设施建设，我国散货船建造实力进一步壮大。“十五”中后期，我国提出要建设造船大国。按新船成交量统计，2004年我国在散货船市场的份额仅为16.5%，远远低于日本造船业67.7%的水平。而到2005年，三大造船基地和新建船厂陆续开始接单，我国在散货船市场的份额迅速跃升至42.3%，与日本造船业44.5%的水平基本相当[3]。 (二)选题的依据和意义 20 世纪 50 年代以前没有专用散货船，都是用普通杂货船运输散货。粮食、水泥等散货的流动性比液体小，都有一定的休止角，因而装这些散货时在舱口围扳内装满后，舱口四周的甲板下仍留有一个楔形空档。船在海上发生横摇后，散货流向空档，形成横贯整个船宽的自由表面。出现较大横摇时散货将流向一舷，船随即横倾，在风浪中很容易发生倾覆事故。据统计，20 世纪 50 年代全世界有 150 余艘运送散货的船发生海损事故。为了解决这个安全问题，才逐步形成了现在广泛应用的典型专用散货船结构型
螺旋桨推力计算模型 根据船舶原理知： T K T n2 D 4（ K T为螺旋桨的淌水特性） 通过资料查得： K T为进速系数J的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时 K T K T0（ K T0为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A运动时的推力、进速系数 1 t J p V A U(1 W P)） nD nD 估算推力减额分数的近似公式： 1.汉克歇尔公式： 对于单螺旋桨标准型商船（C B=0.54~0.84 ）t=0.50Cp-0.12 对于单螺旋桨渔船：t=0.77Cp-0.30 对于双螺旋桨标准型商船（C B=0.54~0.84 ）t=0.50Cp-0.18 2.商赫公式 对于单桨船t=KW 式中： K 为系数 K=0.50~0.70适用于装有流线型舵或反映舵者 K=0.70~0.90适用于装有方形舵柱之双板舵者 K=0.90~1.5适用于装单板舵者 对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=0.25w+0.14 对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=0.7w+0.06 3.哥铁保公式 对于单螺旋桨标准型商船（C B=0.6~0.85 ）对于双螺旋桨标准型商船（C B=0.6~0.85 ） 4.霍尔特洛泼公式 对于单螺旋桨船 C B t 1.57 2.3 1.5C B C P C WP C B t 1.67 2.3 1.5C B C WP t 0.001979L /( B BC P1 ) 1.0585C100.000524 0.1418D 2 /( BT )0.0015C stern 式中： C10的定义如下： 当 L/B>5.2C 10 B / L 当 L/B<5.2C 100.250.003328402/(B / L 0.134615385) 对于双螺旋桨船：t C D /BT 0.325B0.1885
散货船生产设计说明书 [摘要]船体生产设计是在详细设计的基础上，按照现代化科学管理的要求，根据工厂的生产条件和技术水平，以合理的建造方针为指导，根据工艺阶段和施工区域的生产和管理需要，绘制工作图、管理表以及提供有关施工信息，用以指导和组织生产的设计过程。本次的散货船生产设计主要根据散货船的总布置图、分段划分图、肋骨型线图、平台图、各横纵剖面图等一系列资料，并通过查阅大量与本次设计相关的资料，完成了生产设计内容、熟悉了工艺流程，绘制了分段施工图和分段零件明细表，制定了生产设计说明书。 [关键词]散货船；生产设计；艏分段
目录 0 引言------------------------------------------------------------------ 1 1 设计要求-------------------------------------------------------------- 1 1.1 绘图总体要求----------------------------------------------------- 1 1.2工艺符号说明------------------------------------------------------ 2 1.3 零件编号的规定--------------------------------------------------- 2 1.4 其它规定--------------------------------------------------------- 3 1.5 图纸装订顺序----------------------------------------------------- 3 2 生产设计内容---------------------------------------------------------- 3 2.1 设计基本依据----------------------------------------------------- 3 2.2 承建船厂条件----------------------------------------------------- 4 2.3 绘图内容--------------------------------------------------------- 4 2.4 分段施工要领的主要内容------------------------------------------- 5 3 分段结构图的绘制------------------------------------------------------ 5 3.1xx分段平台图的绘制------------------------------------------------ 6 3.2 肋位剖面图、纵剖面图的绘制--------------------------------------- 6 3.3 外板展开图的绘制------------------------------------------------- 7 4 xx分段工艺图纸 --------------------------------------------------------------------------------------- 7 4.1 拼板图的绘制---------------------------------------------------------------------------------- 7 4.2 胎架图的绘制----------------------------------------------------- 8 4.3 划线草图的绘制--------------------------------------------------- 8 4.4 完工测量图的绘制------------------------------------------------- 9 5 分段装配焊接工艺------------------------------------------------------ 9 6 编制零件明细表-------------------------------------------------------- 9 结论-------------------------------------------------------------------- 10 致谢语------------------------------------------------------------------ 13 参考文献---------------------------------------------------------------- 14 附录-------------------------------------------------------------------- 15
航速及螺旋桨计算书设绘通则
1 主题内容与适用范围 1.1主题内容 航速及螺旋桨计算书是计算船舶在要求吃水状态下的阻力、航速、螺旋桨几何要素、螺旋桨的强度校核、空泡校核、系柱推力和转速、重量、惯量及螺旋桨特性等。为绘制螺旋桨图和进行轴系扭振计算提供依据。 1.2适用范围 应用MAU型或楚思德B型螺旋桨设计图谱设计常规螺旋桨并计算航速。 2 引用标准及设绘依据图纸 2.1引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 a) GB4954-84 船舶设计常用文字符号 2.2 编制依据图纸 a)技术规格书或设计任务书； b）总布置图； c）静水力曲线图或表； d）阻力估算方法或船模试验报告； e）螺旋桨设计图谱； f）主机主要参数及特性曲线； g）减速齿轮箱主要参数。 3 基本要求 提供完整的航速及螺旋桨计算书。 4 内容要点 4.1 计算说明 说明应用上海船舶研究设计院电子计算机程序SC88-CR158计算或应用何种螺旋桨设计图谱直接计算。 4.2 主要参数 4.2.1 船舶数据：主尺度（见表1）、船型系数（见表2）。
船舶主尺度表1 船型系数表2 4.2.2 主机参数：型号X台数、额定功率、额定转速、转向（见表3）。 主机参数表3 4.2.3 减速齿轮箱参数：型号、台数、减速比（见表4）。
减速齿轮箱参数表4 4.2.4 螺旋桨设计要求：主机功率、螺旋桨设计转速、螺旋桨只数、螺旋桨浸深、螺旋桨旋向、桨叶形式和叶片数、桨毂形状和尺度（见表5）。 螺旋桨设计要求表5 4.3 计算阻力、有效功率曲线 根据阻力计算公式及图谱计算实船阻力或按船模试验报告换算实船阻力，绘制有效功率曲线。 4.4 推进因子及螺旋桨收到功率 根据船型特点、主机和齿轮箱参数、船模试验或应用经验公式确定轴系传递效率、螺旋桨收到功率、伴流分数、推力减额分数、相对旋转效率、船身效率。 4.5 航速计算 应用螺旋桨设计图谱计算。 4.6 螺旋桨空泡校核 应用伯努利及各种定理推导出校验空泡的衡准数，若不产生空泡的条件可直接应用勃力尔空泡图。 上述计算中应用的符号及单位，见表6。
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。
螺旋桨推力计算模型 根据船舶原理知：4 2 D n K T T ρ=（T K 为螺旋桨的淌水特性） 通过资料查得：T K 为进速系数J 的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时t K K T T -= 10（0T K 为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A 运动时的推力、进速系数 nD W U nD V J P A p ) 1(-= = ） 估算推力减额分数的近似公式： 1. 汉克歇尔公式： 对于单螺旋桨标准型商船（C B =0.54~0.84） t=0.50Cp-0.12 对于单螺旋桨渔船： t=0.77Cp-0.30 对于双螺旋桨标准型商船（C B =0.54~0.84） t=0.50Cp-0.18 2. 商赫公式 对于单桨船 t=KW 式中：K 为系数 K=0.50~0.70 适用于装有流线型舵或反映舵者 K=0.70~0.90 适用于装有方形舵柱之双板舵者 K=0.90~1.5 适用于装单板舵者 对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=0.25w+0.14 对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=0.7w+0.06 3. 哥铁保公式 对于单螺旋桨标准型商船（C B =0.6~0.85） P B WP B C C C C t ??? ? ? ?+-=5.13.257.1 对于双螺旋桨标准型商船（C B =0.6~0.85） B WP B C C C t 5.13.267.1+-= 4. 霍尔特洛泼公式 对于单螺旋桨船 stern P C BT D C BC B L t 0015.0)/(1418.0000524.00585.1)/(001979.02101+--+-=式中：10C 的定义如下： 当L/B>5.2 L B C /10= 当L/B<5.2 )134615385.0//(003328402.025.010--=L B C 对于双螺旋桨船： BT D C t B / 1885.0325.0-=