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。