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渔船螺旋桨设计

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船舶推进课程设计--渔船普通螺旋桨图谱设计计算书1、已知拖网渔船主要要素：垂线间长L pp=37.00m型宽B=7.60m型深H=3.80m平均吃水T m=2.90m棱形系数C p=0.620排水体积♦=452m3排水量Δ=463.3t主机功率MHP=600HP 转速RPM=400r/min 螺旋桨中心距基线高Z p=0.50m主机轴带20KW发电机一台2、船体阻力计算:(按日本渔船阻力图谱)B/T=2.73; ♦/(L/10)3=9.261gLVFr0.26 0.30 0.32 0.34 0.362 马力系数Eo 0.050 0.107 0.150 0.197 0.2513 144 309 433 569 7254 航速Vs（Kn）9.62 11.11 11.85 12.69 15.333、船身效率计算 根据汉克歇尔公式:伴流分数 ω=0.77Cp -0.28=0.1974 推力减额分数 t=0.77Cp-0.30=0.1774 船身效率 ȠH =(1-t)/(1-ω)=1.025 4、螺旋桨收到马力计算扣除主机拖带6.5KW 发电机一台，其轴带效率为0.916，轴系效率Ƞs 取0.97， 螺旋桨的收到马力P D =(MHP-916.036.1*20)*0.97*0.96=553.2HP （公制） 5、假定设计航速下有效推进马力计算根据B4-40,B4-55,B4-70的Bp-δ图谱列表计算序号 项目 单位 数值1假定设计航速VsKn 9 10 11 12 2 VA=(1-ω)Vs Kn 7.223 8.026 8.829 9.631 3 B P =NP D 0.5/γ0.5V A 2.5 66.27 50.92 40.12 32.28 4 8.14 7.14 6.33 5.68 5 MAU-40 δ 91.5 81.1 74.2 67.6 6 P/D 0.597 0.621 0.651 0.677 7 η00.502 0.534 0.555 0.594 8THP=P D ȠH ȠȠrHP 284.6 302.8 314.7 336.8 9 MAU-55 δ 90.1 80.2 73.0 66.3 10 P/D 0.631 0.660 0.692 0.720 11 η◦0.480 0.514 0.547 0.578 12THP=P D ȠH ȠȠrHP 272.2 291.5 309.6 327.7 13 MAU-70 δ 89.1 79.6 72.0 65.4 14 P/D 0.642 0.675 0.703 0.739 15 η◦0.465 0.497 0.527 0.554 16THP=P D ȠH ȠȠrHP263.7281.8298.8314.1将假定设计航速下推马力计算结果，按适当的比例绘制在有效马力曲线图上，从不同盘面比的THP曲线与EHP的曲线交点处，作垂线与横坐标V S相交一点，从而可查处不同面比所对应的各自航速V S ，如图所示9 10 11 12δP/D THP η95650.750.553502500.450.60MAU-40: Vs=11.17KnMAU-55: Vs=11.13KnMAU-70: Vs=11.10Kn6、初步确定桨的要素从THP－V s曲线与船体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，根据不同盘面比所对应的设计航速列表继续查MAU图谱进行计算，可获得不同盘面比状态下的螺旋桨要素，即：桨的直径D，螺距比P/D，桨的效率η0，如下表所示：MAU Vs P/D δ D ηO4—40 11.17 0.659 72.91 1.634 0.5614—55 11.13 0.695 72.07 1.609 0.5504—70 11.10 0.704 71.72 1.597 0.5287、拖力计算（拖网航速Vs=4Kn）序号计算项目MAU4-40 MAU4-55 MAU4-70 1 直径D（m）1．634 1.609 1.5972 VA=0.5145·Vs (1-ω)(m/s) 1.65 1.65 1.653 Q=DHP·75·60/2πN 991 991 9914 假定转速N1250 300 360 250 300 360 250 300 3605 J=60V A / N1 D 0.242 0.202 0.168 0.246 0.205 0.171 0.248 0.207 0.1726 KQ=3600Q/ρN12 D50.045 0.031 0.023 0.051 0.035 0.024 0.053 0.036 0.0257 J(查图谱) 0.185 0.187 0.1888 K Q0.026 0.028 0.0299 K T0.239 0.248 0.25110 N=60·V A /JD 328 329 33011T拖=（P/D）·(KT/KQ)(kgf)5575.0 5455.2 5370.9 8、空泡校核按瓦根宁根限界线，计算不发生空泡之最小展开面积比。

桨轴沉深：hs＝T－Zp＝2.9－0.50＝2.40 m计算温度：15℃时：P v＝174kgf/m2ρ＝104.63 kgfS2/m4P o－P v＝P a＋γh s－P v＝10330＋1025×2.4－174＝12616 kgf/m2 序号项目数值MAU4－40 MAU4－55 MAU4－701 V S 4 4 42 V A＝0.5145×(1－ω)V S 1.65 1.65 1.653 (0.7πnD/60)2573.9 556.4 548.24 V0.7R2＝V A2＋(3) 576.6 559.1 550.95 ζ＝(P0－P V)/（0.5ρV0.7R2）0.418 0.431 0.4386 ηc0.169 0.175 0.1787 T＝P D·η0·75/V A5575.0 5455.2 5370.98 A p＝T/(0.5ρV0.72ηc) 1.094 1.066 1.0479 A E＝A P/(1.067－0.229P/D) 1.194 1.174 1.15610 A E /A O ＝A E /(πD 2/4)0.569 0.577 0.577 11A p ’0.4180.4310.4389、确定螺旋桨的要素0.40.70.55A E /A 01.51.7330325DNP/D0.650.750.570.52ηT11.111.2V S1053005600D (m)P/DV S (Kn)T (kgf)ηN (r/min)螺旋桨要素的确定根据以上表格的计算结果作图，可求得不发生空泡最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素，确定如下：A E /A 0=0.578 P/D=0.698 D=1.606 Ƞ0=0.548 V S =11.14Kn N=329r/min10、强度校核：根据1983年《钢制海船入级与建造规范》校核t 0.25R 及t 0.6R （见下表），应不小于按下式计算之值：t ＝)(X K YY ＝e e Zbn N A 1 X ＝ZbD N GA A d 1032210 计算功率：N e ＝P s ×ηs ＝600×0.97＝582 HPD ＝1.606m A d ＝AE /A O ＝0.578 P/D ＝0.698 ε＝10° G ＝7.6 g/cm 3 N=n e ＝329r/min t 0.66R ＝0.226DA d /（0.1Z ）＝0.524 m t 0.25R ＝0.7212b 0.66R ＝0.378 m t 0.6R ＝0.9911b 0.66R ＝0.519 m103050700.10.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0r/R t (mm)根据0.25R 、0.6R 、1.0R 处的实际桨叶厚度，按t 1.0R ＝0.003D ＝4.8 mm 与t 0.25R＝58.7 mm 连成光顺曲线，称之为最大厚度曲线，如上图所示，从图中可以得到各切面最大厚度为：t 0.2R ＝62 mm t 0.3R ＝55 mm t 0.4R ＝48 mmt 0.5R ＝41 mm t 0.6R ＝34 mm t 0.7R ＝26 mm t 0.8R ＝19 mm t 0.9R ＝12mm项目数值0.25R 0.6R 舷长 b 0.378 0.519 k 1 634 207 k 2 250 151 k 3 1410 635 k 44 34 A 1＝D/P(k 1－k 2D/P 0.7R )＋k 3D/P 0.7R －k 42411.2 862.4 Y ＝1.36A 1N e /Zbn e2821.0 734.9 k 5 82 23 k 6 34 12 k 7 41 65 k 8380 330 A 2＝（D/P ）（k 5＋k 6ε）＋k 7ε＋k 81394.6 1184.9 材料系数K （锰铁黄铜） 1 1 X ＝A 2GA d N 2D 3/(1010Zb)0.182 0.112 t ＝)(X K Y58．7 28.8 MAU 标准桨厚度t ’33.220 校核结果 满足要求 满足要求 实取桨叶厚度592911、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 ＝0.025/（0.9964×0.524）＝0.05171标准桨 （bt）0.7R ＝0.0171D/(0.9964×0.31075D)＝0.05523对于MAU 型螺旋桨，切面的无升力角:α0=57.3k （bt ）=57.3×0.735×0.05523=2.326 修正后的螺距角：θ`=θ+α0-α0`=θ+57.3k(b t -bt `)= tan -1（P`/0.7πD ）= tan -1（P/0.7πD ）+57.3k(b t -bt `)= tan -1 （0.67/0.7π×1.48）+57.3×0.735×(0.05523-0.05171)= 17.76o修正后的螺距为：P`=0.7πDtan θ`=0.7π×1.606×tan17.26 o =1.131 修正后的螺距比：DP=0.70 12、重量及惯性矩计算: 1、桨毂尺寸(1)螺旋桨桨轴的轴径 d t ＝164 mm(2)螺旋桨的毂径 d h ＝(1.8～2.1)d t ＝1.8×150＝290 mm (3)毂前后两端的直径：毂前：d 1/d h ＝（1.055～1.15） 得d 1＝310mm 毂后：d 2/d h ＝（0.75～0.90） 得d 2＝232 mm(4)减轻孔的长度，一般在最大值约为0.3l 0（l 0为毂长），得l 1＝0.3l 0＝122 mm (5)毂部筒圆厚度，最小值约为0.75t 0.2R ，得δ＝0.75t 0.2R ＝25 mm 。

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螺旋桨图谱设计

螺旋桨图谱设计

第九章螺旋桨图谱设计§9-1 设计问题与设计方法螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。

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，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机马力小；或者当主机已选定，要求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。

因此，螺旋桨的设计问题可分为两类。

一、螺旋桨的初步设计对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速的要求设计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速及效率决定主机的转速及马力，并据此订购主机。

具体地讲就是：①已知船速V，有效马力PE，根据选定的螺旋桨直径D，确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D和主机马力P s；②已知船速V，有效马力PE，根据给定的转速n，确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps。

二、终结设计主机马力和转速决定后(最后选定的主机功率及转速往往与初步设计所决定者不同)，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。

具体地讲就是：已知主机马力Ps、转速n和有效马力曲线，确定所能达到的最高航速V，螺旋桨的直径D、螺距比P/D及效率η0。

新船采用现成的标准型号主机或旧船调换螺旋桨等均属此类问题。

在造船实践中，一般采用标准机型，所以在实际设计中，极大多数是这类设计问题。

目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计法。

图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计。

用图谱方法设计螺旋桨不仅计算方便，易于为人们所掌握，而且如选用图谱适宜，其结果也较为满意，是目前应用较广的一种设计方法。

应用图谱设计螺旋桨虽然受到系列组型式的限制，但此类资料日益丰富，已能包括一般常用螺旋桨的类型。

环流理论设计方法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计。

用此种方法可以分别选择各半径处最适宜的螺距和切面形状，并能照顾到船后伴流不均匀的影响，因而对于螺旋桨的空泡和振动问题可进行比较正确的考虑。

螺旋桨设计毕业设计

螺旋桨设计毕业设计

螺旋桨设计毕业设计一、前言1.研究背景和意义螺旋桨是一种将旋转机械能转化为推力的装置，广泛应用于船舶、飞机、潜艇等领域。

螺旋桨的研究背景和意义如下：（1）.提高推进效率：螺旋桨的设计和性能直接影响到船舶、飞机等交通工具的推进效率。

通过研究螺旋桨的流场、水动力性能等，可以优化螺旋桨的设计，提高推进效率，降低能耗。

（2）.改善船舶操纵性：螺旋桨的设计和布局对船舶的操纵性有很大影响。

通过研究螺旋桨的水动力性能和流场分布，可以优化船舶的操纵性，提高船舶的航行安全性。

（3）.降低噪音和振动：螺旋桨在运转过程中会产生噪音和振动，对环境和人员造成不良影响。

通过研究螺旋桨的流场和水动力性能，可以采取相应的措施降低噪音和振动，提高交通工具的舒适性。

（4）.推动新技术的应用：随着计算流体力学（CFD）等新技术的发展，螺旋桨的设计和分析方法也在不断更新。

通过研究螺旋桨的设计和性能，可以推动新技术的应用，提高设计水平和效率。

2.研究目的和问题研究螺旋桨的目的主要包括提高推进效率、降低噪音和振动、改善船舶操纵性以及推动新技术的应用等。

以下是一些目前在螺旋桨研究中存在的问题：（1）.效率提升：尽管现代螺旋桨的设计已经取得了很大的进步，但在某些情况下，仍然存在效率低下的问题。

提高螺旋桨的效率可以降低能耗，减少对环境的影响。

（2）.噪音和振动：螺旋桨在运转过程中会产生噪音和振动，对环境和人员造成不良影响。

降低噪音和振动是螺旋桨研究中的一个重要问题。

（3）.空泡现象：在高航速下，螺旋桨周围的水流可能会产生空泡，从而导致推力下降、噪音增加以及螺旋桨的损坏。

如何有效地控制空泡现象是一个亟待解决的问题。

（4）.材料和制造工艺：螺旋桨在高速旋转和海水腐蚀的环境下工作，因此对材料和制造工艺的要求很高。

开发高性能材料和先进的制造工艺是提高螺旋桨性能的关键。

（5）.多学科优化：螺旋桨的设计涉及到流体力学、结构力学、材料科学等多个学科领域。

如何将这些学科知识有效地整合到螺旋桨的设计过程中，实现多学科优化，是一个具有挑战性的问题。

船用螺旋桨设计与优化技术研究

船用螺旋桨设计与优化技术研究

船用螺旋桨设计与优化技术研究船用螺旋桨的设计与优化技术是船舶工程领域中的重要研究内容。

船用螺旋桨是推动船舶前进的关键设备，其设计的好坏直接影响到船舶的航行性能和能源消耗。

本文将从螺旋桨设计的基本原理、设计过程以及优化技术等方面进行详细阐述。

一、螺旋桨设计的基本原理船用螺旋桨的基本原理是通过螺旋桨叶片的转动产生的水流与船体相互作用，产生推力将船体推动前进。

根据流体动力学原理，螺旋桨的叶片设计应满足最大化推力、最小化振动和噪声以及最高效能的要求。

螺旋桨一般由叶片、母体以及杆连接组成。

叶片的设计关键包括叶型的选择、叶片的几何参数（如子翼比、展弦比等）、叶片面积分布等。

母体的设计关键包括母体的形状和强度。

杆的设计关键是杆的直径和材料的选择。

二、螺旋桨设计的基本过程螺旋桨的设计过程包括初步设计、中间设计和最终设计三个阶段。

1. 初步设计阶段：根据船舶的工况要求和基本参数，确定螺旋桨的直径、叶片数、种类以及安装位置。

同时，进行一些基本的叶片几何参数的估算，如叶片的展弦比、子翼比、弯曲强度等。

2. 中间设计阶段：根据初步设计结果，通过一系列的流场计算和性能试验来进一步优化螺旋桨的叶片几何参数。

此阶段的重点是确定叶片的几何参数，如叶片的弯曲角、扭曲角以及叶片的厚度分布等。

3. 最终设计阶段：根据中间设计结果，进行最终的螺旋桨设计，包括叶片的细化设计、母体的优化和杆的设计等。

在此阶段，通常需要进行大量的流场计算和模型试验来验证和优化设计结果。

三、螺旋桨设计的优化技术螺旋桨的设计优化是为了在满足船舶工况要求的前提下，进一步提高推力效率和减小振动和噪声。

常用的螺旋桨设计优化技术包括参数化模型优化、流场计算优化、进化算法优化等。

1. 参数化模型优化：通过建立螺旋桨的参数化模型，将螺旋桨的几何参数与推力效率进行关联，然后利用数值方法进行优化计算，寻找使得推力效率最大化的最优参数组合。

2. 流场计算优化：运用计算流体力学（CFD）方法对螺旋桨的水流场进行数值模拟，以评估螺旋桨的性能。

船用螺旋桨的设计关键分析

船用螺旋桨的设计关键分析

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。