（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LWLm 144.20 134.01垂线间长LPPm 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ZPm 2.95 2.74方形系数CB0.743 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 5236110%满载22392921 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：VVm =(∆∆m )16； P EP E m=(∆∆m )76变换如下： V m (kn)121314151617V(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1376.441819.00 2326.56 2817.86 3380.35 4051.16 110%满载 1732.342260.022899.103717.694708.825972.29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-PB图谱计算如下：名称单位数据1 螺旋桨直径D m 4.442 ηH1.183 VAkn 9.834 PEhp 3194.825 假定一组转速N r/min 140 145 150 1556 直径系数δ63.29 65.55 67.82 70.087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 6.118 PDhp 4050.69 4515.34 4844.56 5306.019 主机马力PShp 4175.97 4654.99 4994.39 5470.11 10螺旋桨能克服的有效马力PTEhp 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=--=ωηtH4.2 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 δ75.4170.1064.9560.74MAU4-40η0 0.550 0.576 0.599 0.619 P/D 0.636 0.658 0.678 0.708 P TEhp3312.13468.33608.33732.5D 4.708 4.693 4.657 4.637MAU4-550.533 0.559 0.582 0.603 ηP/D 0.687 0.704 0.730 0.752 hp 3211.2 3366.0 3506.9 3632.0PTED 4.571 4.575 4.542 4.531MAU4-70η0.514 0.536 0.558 0.578P/D 0.695 0.724 0.748 0.773 hp 3095.5 3232.9 3362.2 3485.8PTED 4.551 4.511 4.509 4.449 根据上表计算结果，可绘制对V的曲线。

从P TE -V 曲线与船体满载有效马力曲线的交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素P/D 、D 及η0,如下：MAU4-40 MAU4-55 MAU4-70 Vmax/kn 14.67 14.53 14.34 D/m 4.669 4.559 4.510 P/D 0.6709 0.7171 0.7328 η0 0.591 0.571 0.544 δ74.27473.19473.3784.3 空泡校核按柏利尔空泡限界线中的商船上限线，计算不发生空泡的最小展开面积比。

桨轴沉深 h s =T-Z P =5.53 p 0-p v =15824.25计算温度 t=15° p v =174 kgf/m 2 P D =7385.58 hp ρ=104.63 kgf*s 2/m 4 项目 单位 MAU4-55 MAU4-40 MAU4-70 Vmax kn 14.53 14.67 14.34 VA kn 5.158 5.206 5.091 (0.7πND/60)2 (m/s)2 610.91 640.77 597.98 V0.7R2 (m/s)2 637.52 667.88 623.89 σ 0.474 0.453 0.485 τ 0.174 0.170 0.176 T kgf 42429 43511 40930 Apm 27.3277.3447.145AE m 2 8.116 8.040 7.946 AE/AO0.4970.4700.498根据上表中的计算结果，可作出空泡校核结果图如下：从图中可得不发生空泡的最小盘面比，以及其所对应的最佳螺旋桨要素如下： AE/AO P/D D η0 Vmax 0.486 0.7004.60.58114.654.4 强度校核计算功率 N e =5850.34×0.97=5674.83 hp 盘面比 A d =A E /A O =0.486 螺距比 P/D=0.700 纵斜角 ε=8°密度 G=7.6 g/cm 3 螺旋桨转速 N=n e =148r/min0.66R 处弦长 b 0.66R =0.226DA d /(0.1Z)=1.263 0.25R 处弦长 b 0.25R =0.7212 b 0.66R =0.911 0.6R 处弦长 b 0.6R =0.9911 b 0.66R =12.52 计算表格如下： 项目 单位 0.25R 0.6R b m 0.911 1.252 K 1 634 207 K 2 250 151 K 3 1410 635 K 4 4 34 A 1 2405.796 860.694 Y 34432.5968963.919 K 5 82 23 K 6 34 12 K 7 41 65 K 8 380 330 A 2 1213.714 1020.000 K(铝镍青铜）1.179 1.179 X 0.262 0.160 tmm193.81193.811标准t' mm 183 104.2 校核结果 不满足 满足 实取桨厚度mm194110.5实际桨叶厚度按t 1.0R =0.0035D=16.1 mm 与t 0.25R =194 mm 连直线决定，结果如下： t 0.2 t 0.3 t 0.4 t 0.5 t 0.6 t 0.7 t 0.8 t 0.9 205.93 182.07158.21134.35110.4986.6362.7738.914.5 螺距修正毂径比不同对螺距的修正由，根据教材中图8-40查得桨轴直径d t =375mm ，毂径d h =(1.8～2.1)d t =675～787.5(mm)，取为785mm 则毂径比d h /D=785÷4600=0.171，故需对此项螺距进行修正：Δ(PD )B =110d ℎD ′−d ℎD=0.0009叶厚比不同对螺距的修正由于实桨厚度大于标准桨厚度，故需对厚度差异进行螺距修正. 设计桨 t b 0.7R =0.08660.9964∗1.263=0.0688标准桨 t b0.7R=0.01710.9964∗0.31075=0.05522 (取MAU4-55为基准螺旋桨)1−s =V ANP=0.6647Δ t b 0.7R = t b 0.7设− t b 0.7标∗0.550.54∗0.75=0.00973 Δ PD t=−2 PD 0(1−s )Δ t b0.7R=-0. 009修正后的螺距比为PD = PD 0+Δ(PD )B +Δ PD t=0.7+0.0009−0.009=0.6924.6 重量及惯性矩计算螺旋桨重量=1.720m。

螺旋桨材料为铝镍青铜，重量密度γ=7800kgf/m³；桨叶最大宽度bmax(1)叶片重量(未计及填角料的重量）每片叶重量=[1/3×R/10×∑(6)+0.166×0.02R]γ=1710.8 kgf式中0.166×0.02R是考虑桨毂至0.2R切面间的重量。