某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书刘磊磊20081013202011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 40452.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=0.983.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=--=wtH η4.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 1314 1516V A =(1-w)V kn 9.373 10.09410.81511.536Bp=NP D 0.5/V A 2.569.013042 69.01304 69.0130422569.01304225Bp268.96548323.7116 384.6505072451.9996707MAU 4-40δ75.6 72.10878 64.87977369 60.744 P/D 0.64 0.667321 0.685420561 0.720498 ηO 0.5583333 0.582781 0.6057068060.62606P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2863.9907 2989.395 3106.994626 3211.4377 MAU 4-55δ74.629121 68.63576 63.56589147 59.341025 P/D 0.6860064 0.713099 0.740958466 0.7702236 ηO 0.5414217 0.567138 0.590941438 0.6111996 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2777.2419 2909.156 3031.255144 3135.1705 MAU 4-70δ73.772563 67.77185 63.0305555658.68503P/D 0.69254 0.723162 0.754280639 0.7861101 ηO 0.5210725 0.54571 0.565792779 0.5828644 P TE =P D ·ηH ·ηOhp2672.86012799.2382902.2542 2989.8239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ηOMAU Vmax P/D δ D ηO4-40 15.137 0.68919 64.1006 4.239876691 0.6086224-55 15.037 0.74201 63.3998 4.165819112 0.591738724-70 14.851 0.749606 63.68688 4.132919936 0.563077426 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=4.2mp 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 MAU4-40MAU4-55MAU4-701 VmaxKn 5.614046889 5.576958649 5.507974522 2 V A =0.5144Vmax(1-w) m/s657.4605465 634.6935143 624.7082313 3 (0.7πND/60)2 (m/s)2 688.978069 665.795982 655.0460146 4 V 20.7R =V 2A +32(m/s)20.401205334 0.415174744 0.421988181 5 σ=(p 0- p v ) / 21ρV 0.7R 20.4012053340.415174744 0.421988181 6 Τc(柏利尔空泡限界图) 0.16 0.162 0.163333333 7 T=P D ·ηO ·75/V Akgf38725.33823 37901.48027 36517.3961 8 A P =T /21ρV 0.7R 2·τ c m 2 6.7149627736.7169754016.5241950849 A E =A P / (1.067-0.229P/D) m 210A E /A O =A E /41πD 27.3857718857.4876015217.286833423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 kn6.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=XK Y -,ZbNN A Y e1=, X=A 2GA d N 2D 3/1010Zb计算功率Ne=5400×0.98=5292hpA D = A E / A O = 0.549200516, P/D=0.741852486, ︒=8ε，G=7.6gf/cm 3 ,N=165rpmb 0.66R =0.226D ·A E / A O/0.1Z=0.226*0.549200516*4.166m/0.4=1.292702683 m b 0.25R =0.7212b 0.66R = 0.93229717 m b 0.6R =0.9911b 0.66R = 1.281197629 m项 目 单 位 数 值0.25R 0.6R弦长b m 634 207 K 1 250 151K 2 1410 635 K 3 434K 42297.004326 826.6232412 A 1=D/P(K 1-K 2D/P 0.7)+K 3D/P 0.7-K 419755.287085173.296683 Y=A 1N e /ZbN82 23 K 5 34 12 K 6 41 65K 7 380330K 81185.1838161010.409249A 2=D/P(K 5+K 6ε)+K 7ε+K 8 1.179 1.179 材料系数K （铝镍合金）0.26112086 0.161991195 X=A 2GA d N 2D 3/1010Zb146.7063535 71.32164252)(X K Y t -=mm 159.3495 90.8188 MAU 标准桨叶厚度t ′mm 满足要求满足要求校核结果146.7063535 85.04785519实取桨叶厚度mm634207实取桨叶厚度按t 1.0R =0.0035D=14.581 与t 0.25R =146.7063535 连直线决定:t 0.2R = 155.5147104 mm t 0.3R = 137.8979966 mm t 0.4R = 120.2812828 mm t 0.5R = 102.664569 mm t 0.6R = 85.04785519 mm t 0.7R = 67.43114139 mm t 0.8R = 49.8144276 mm t 0.9R = 32.1977138 mm7.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 t0.7R =0.052351381标准桨 )(bt0.7R = 0.0552269751－s = NP V A =NP V 866.30)-1(⨯ω=0.656262685△)(b t 0.7R =〔)(b t 0.7R 设－)(b t 0.7R 标×51.055.0〕×0.75=-0.002216992△)(D P t =－2)(D P 0(1－s) △)(b t0.7R =0.002158685修正后的螺距比： D P =)(D P 0＋△)(DPt =0.744011171 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 3582.9355 kgf 桨毂重量 6589.59094 kgf 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^29.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（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10） 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)rr 2(6)╳(7)(6)╳(8)0.2 0.674 0.145487857 0.0980588 1 0.098059 0.4166 0.173556 0.040851 0.017019 0.3 0.674 0.150221946 0.1012495 4 0.404998 0.6249 0.3905 0.253083 0.158152 0.4 0.6740.1463157 0.09861672 0.197234 0.8332 0.694222 0.164335 0.136924 0.5 0.6745 0.134635523 0.09081164 0.363247 1.0415 1.084722 0.378321 0.394022 0.6 0.6745 0.116356831 0.0784826 2 0.156965 1.24981.5620.196175 0.245180.7 0.677 0.091758804 0.0621207 4 0.248483 1.4581 2.126056 0.362313 0.528288 0.8 0.683 0.062051002 0.0423808 2 0.084762 1.6664 2.776889 0.141247 0.235374 0.9 0.695 0.030528429 0.0212172 4 0.084869 1.8747 3.5145 0.159104 0.298272 10.70 010 2.083 4.338889 0.013103 0.027293∑(6)= 1.638616∑(9)= 1.69543 ∑(10)=2.013210.螺旋桨计算总结螺旋桨直径 4.166 m螺距比 0.744型式 MAU叶数 Z=4盘面比 0.549ε纵倾角︒=8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10172.53 kgf惯性矩796.45 kg.m.s^2。