山东104总吨钢质拖网渔船1.已知船体主要参数船型：单桨，转动导流管平衡舵，尾机型钢质拖网渔船。

设计水线长：L wl=27.50m垂线间长：L pp=26.00m型宽：B=5.40m型深：D=2.50m平均吃水：T m=1.90m尾吃水: T a=2.40m方形系数：C b=0.502棱形系数：C p=0.592宽吃水比：B/T m=2.84排水量：Δ=137.35t浮心纵向坐标（LCB）：X b=-0.78m桨轴中心距基线：Z s=0.35m用艾亚法估算船体有效功率数据表：首先计算所需参数如下：L/Δ1/3 = 5.04 Δ0.64 = 23.346 X c=-3%速度 v（kn）9 10 11速长比V/L1/20.974 1.083 1.191 傅汝德数Vs/(gL)1/20.290 0.322 0.354 标准Co 查图7-3 295 243 205 标准Cbc,查表7-5 0.593 0.56 0.546 实际Cb（肥或瘦）（%）15.35，瘦10.36，瘦8.06，瘦Cb修正（%）11.21 7.174 5.104 Cb修正数量△133 17 10已修正Cb之△1328 260 215 B/T修正（%）=-10Cb（B/T-2）% -4.2168 -4.2168 -4.2168 B/T修正数量，△2[式7-23] -14 -11 -9已修正B/T之C2 314 249 206标准Xc，%L，船中前或后，查表7-5 1.838，船中后2.3275，船中后2.4955，船中后实际Xc，%L，船中前或后3，船中后3，船中后3，船中后相差%L，在标准者前或后 1.162，后0.6725，后0.5045，后Xc修正（%），查表7-7（b）0.22 0.5 0.96 Xc修正数量，△3[式(7-24)] -1 -1 -2已修正Xc之C3 313 248 204长度修正（%）=（Lwl-1.025Lbp）/Lwl*100%3.2 3.2 3.2长度修正数量，△4[式(7-25)] 10 8 7已修正长度C4 323 256 211 Vs3729 1000 1331 Pe=△0.64*Vs3/C4*0.735(KW) 39 68 1092.主机参数主机型号6160A-123 功率（KW）136转速（转/分）850齿轮箱型号2HC250 减速比 1.97:13.推进因子的确定(1)伴流分数ω本船为单桨钢质拖网渔船，故使用汉克歇尔公式估算：ω=0.77*Cp-0.28=0.77*0.592-0.28=0.176(2)推力减额分数t对于单螺旋桨渔船，也使用汉克歇尔公式估算：t=0.77*C P-0.30=0.77*0.592-0.30=0.156(3)相对旋转效率缺少资料，故近似地取为ηR =1.0(4)船身效率ηH =(1-t)/(1-ω)=(1-0.156)/(1-0.176)=1.02434．桨叶数Z的选取根据一般情况，单桨船多用四叶，加之教材中四叶图谱资料较为详尽、方便查找，故选用四叶。

5．A E/A0的估算按公式A E/A0 = (1.3+0.3*Z)*T / (P0-P v)D允许2 + k进行估算：其中：在设计航速时，P E=71.5KW,V=10.1knT=P E/(1-t)V=71.5/((1-0.156）*10.1*0.5144)=16.306kN水温15℃时汽化压力P v=174 kgf/m2=174*9.8 N/m2=1.705 kN/m2静压力为：P0=P a+γh s=(10330+1025*(2.4-0.35))*9.8 N/m2=121.826 kN/m2k取0.2由型线图量得：D允许=1.5mA E/A0 = (1.3+0.3*Z)*T / (P0-P v)D允许2 + k=（1.3+0.3*4）*16.306/((121.826-1.705)*1.52)+0.2=0.3516．桨型的选取说明目前在商船螺旋桨设计中，以荷兰的楚思德B型螺旋桨和日本AU型（当然包括其改进型，以MAU表示之）螺旋桨应用最为广泛。

另外鉴于课本上只有AU型图谱资料，为方便螺旋桨制图选用MAU螺旋桨。

7．根据估算的A E/A0选取2~3张图谱，计算可以达到最大航速根据A E/A0=0.4003选取MAU4-40,MAU4-55,MAU4-70三张图谱。

功率储备取10%，轴系效率ηS=0.98，齿轮箱效率ηG=0.96则螺旋桨敞水收到功率P DO=P S*0.9*ηS*ηG*ηR=136*0.9*0.98*0.96*1.0=115.154kW=156.67 hp8.列表按所选图谱进行终结设计，得到3组螺旋桨的要素及最大航速V SMAX其中，螺旋桨转速为：N=n/i=850/1.97=431.47r/min根据MAU4-40,MAU4-55,MAU4-70的B-δ图谱列表计算。

P项目单位数值假定航速V kn 9.000 10.000 11.000 VA=（1-ω）*V kn 7.416 8.240 9.064B p =N*PD0.5/VA2.536.059 27.709 21.835Bp1/2 6.005 5.264 4.673MAU4-40 δ70.000 63.000 57.000 P/D 0.680 0.710 0.750 ηO0.580 0.615 0.643 PTE=PDOηHηO hp 93.077 98.693 103.187MAU4-55 δ68.500 61.000 55.000 P/D 0.720 0.760 0.810 ηO0.565 0.595 0.630 PTE=PDOηHηO hp 90.670 95.484 101.101MAU4-70 δ67.000 60.400 54.500 P/D 0.730 0.770 0.830 ηO0.545 0.575 0.595 PTE=PDOηHηO hp 87.460 92.274 95.484根据表中的计算结果可绘制P TE,δ,P/D及η0对V的曲线，如下图所示：结论：从P TE-f(V)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及螺旋桨最佳要素P/D、D及η0如下表所列。

/kn P/D δD/m η0 MAU Vmax4-40 10.1450 0.7152 62.0744 1.4595 0.6192 4-55 10.0720 0.7633 60.5252 1.4129 0.5975 4-70 9.9942 0.7697 60.4363 1.3999 0.5750用图形反映上述数据的变化趋势：说明：由于空泡校核结果，所需盘面比小于0.40，故图中没有画要求的盘面比曲线（校核过程如下）。

9．空泡校核，由图解法求出不产生空泡的（A E/A0）MIN及相应的V sMAX、P/D、η0、D按柏利尔空泡限界线中适用于拖船，拖网渔船的下限曲线，计算不发生空泡之最小展开面积比。

桨轴沉深h s由船体型线图取h s =2.4-0.35=2.05mp0-p v=p a+γh s-p v=(10330+1025*2.05-174)kgf/m2=12431.25kgf/m2计算温度t=15℃, p v=174kgf/m2,P DO=P S*0.9*ηS*ηG*ηR=136*0.9*0.98*0.96*1.0 =115.154kW=156.67 hp空泡校核计算表如下：序号项目单位数值MAU4-40 MAU4-55 MAU4-701 Vmaxkn 10.145 10.072 9.9942 VA =0.5144*Vmax(1-ω) m/s 4.300 4.269 4.2363 (0.7*π*N*D/60)2(m/s)2532.185 498.743 489.6084 V0.7R 2=VA2+(3)2(m/s)2550.676 516.969 507.5535 ζ=(p0-pv)/0.5*ρ*V0.7R20.426 0.453 0.4626 ηc(查图6-20) 0.135 0.140 0.1427 T=PD*η0*75/V A kgf 1691.990 1644.527 1594.9198 Ap =T/0.5*ρ*V0.7R2*ηcm20.435 0.434 0.4239 AE =Ap/(1.067-0.229P/D) m20.482 0.487 0.47510 AE /A=AE/(0.25*π*D*D) 0.288 0.311 0.309对上述计算结果进行分析可知，由于该船尾吃水较大，导致螺旋桨浸深足够大，不发生空泡所需盘面比较小，故直接选择MAU4-40螺旋桨。

由此可求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，P/D=0.7152，D=1.4595m，η0=0.6192，V MAX=10.145kn。

10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线由MAU4-40的敞水性征曲线插值求得所需敞水性征曲线相关数据，列表如下：J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 K0.301 0.269 0.242 0.212 0.175 0.138 0.1 0.055 0.008T0.319 0.292 0.272 0.246 0.217 0.185 0.143 0.102 0.055 10KQη00 0.151 0.285 0.417 0.525 0.617 0.676 0.633 0.267由上述表格数据画出设计桨的敞水性征曲线：11．计算船舶系泊状态时螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速N0由敞水性征曲线得J=0时，K T=0.301,K Q=0.0319。

计算功率P D=136*0.98*0.96=127.95kW=174.08hp系柱推力减额分数取t0=0.04,主机转矩Q=P D *60*75/(2πN)=174.08*60*75/(2*3.1416*431.47) = 289.1kgf*m 系柱推力T=(K T /K Q )*(Q/D)=(0.301/0.0319)*(289.1/1.4595) = 1869.06kgf 螺旋桨转速 N 0=60*)K *D *T /(T 4ρ=60*(1869.06/(104.63*1.45954*0.301))0.5= 217.02 rpm12．桨叶强度校核按我国2001年《钢质海船入级与建造规范》校核t 0.25R 及t 0.6R ，应不小于按下式计算所的之值：XK Yt -=（mm ）式中：K 为材料系数； Y=1.36*A 1*N e /(Z*b*N)； X=A 2*G*A d *N 2*D 3/(1010*Z*b)； A 1=D/P(K 1-K 2*D/P 0.7)+K 3*D/P 0.7-K 4 ；A 2=(D/P)*(K 5+K 6*ε)+K 7*ε+K 8；计算功率N e =136*0.98*0.96=127.95kW=174.08hpA d = A E /A 0=0.40,P/D=0.7152,ε=10º，G=8.3g/cm 3,N=431.47rpm 在0.66R 处切面弦长b 0.66R =0.226* A E /A 0*D/(0.1*Z)=0.226*0.4*1.4595/0.4=0.3298mb0.25R=0.7212*b0.66R=0.7212*0.3298=0.2379mb0.6R=0.9911*b0.66R=0.9911*0.3298=0.3269m 强度校核计算表如下：项目单位数值0.25R 0.6R弦长b m 0.2379 0.3269 K1634 207K2250 151K31410 635K44 34A 1=D/P(K1-K2*D/P0.7)+K3*D/P0.7-K42365.1938 848.0893Y=1.36*A1*Ne/(Z*b*N) 1002.3996 261.5744K582 23K634 12K741 65K8380 330A 2=(D/P)*(K5+K6*ε)+K7*ε+K81380.0447 1179.9441材料系数K（Cu1锰青铜） 1.0000 1.0000X=A2*G*Ad*N2*D3/1010*Z*b 0.2787 0.1734t=[Y/(K-X)]0.5mm 37.2781 17.7889 MAU标准桨叶厚度t' mm 55.8259 31.8171 校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm 55.8259 31.817113.桨叶轮廓及各半径切面的型值计算a.叶片最大宽度在0.66R处，其值为：b0.66R=0.226* A E/A0*D/(0.1*Z)=0.226*0.4*1.4595/0.4=0.3298mb.叶片最大厚度在螺旋桨轴线处，其值为：t max=0.05*D=0.05*1.4595*1000=72.975mm其它桨叶尺寸见如下表格：（单位：m）叶片最大宽度0.33 螺旋桨直径 1.46r/R 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 母线至叶片随0.09 0.11 0.13 0.14 0.16 0.17 0.17 0.16 0.14 边的距离母线至叶片导0.13 0.15 0.16 0.17 0.17 0.16 0.13 0.08 0.04 边的距离叶片宽0.22 0.26 0.29 0.31 0.33 0.33 0.31 0.24 0.18 度叶片厚0.06 0.05 0.05 0.04 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 度导边至0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.13 0.14 0.12 0.09 最厚点的距离14.桨毂设计最大连续功率P D=174.08hp，此时N0=217.02 rpm则：(P D/N)1/3= (174.08/217.02) 1/3= 0.929根据中文课本P157图8-40可查得螺旋桨桨轴直径：d t=145mm采用整体式螺旋桨，则螺旋桨的毂径：d h=1.8d t=1.8*145=261mm而按AU型螺旋桨毂径比为0.18计算所需桨毂直径为：d h=0.18*1.4595*1000=262.7mm说明：实际生产过程中，为方便加工，尺寸都应该取为整数，在此设计时没有完全参照课本上给的公式计算。