某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书姓名：班级：学号：联系方式：日期：2015年11月23日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 16V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.542.34 35.18 29.60 25.19 Bp6.51 5.93 5.44 5.02 MAU 4-40δ75.82 70.11 64.99 60.75 P/D 0.64 0.667 0.694 0.72 ηO 0.5576 0.5828 0.6055 0.6260 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2862.09 2991.44 3107.95 3213.18 MAU 4-55δ74.65 68.27 63.575 59.33 P/D 0.686 0.713 0.741 0.770 ηO 0.5414 0.5672 0.5909 0.6112 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2778.94 2911.36 3043.28 3137.21 MAU 4-70δ73.79 67.79 63.07 58.7 P/D 0.692 0.723 0.762 0.778 ηO 0.5209 0.5456 0.5643 0.5828 P TE =P D ·ηH ·ηOhp2673.712800.492896.482991.44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螺旋桨最佳要素P/D、D及ηO 如下表所列。

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/m 2计算温度t = 15°C ,Pv = 174kgf/ m 2 , P D = 4762.8hp, ρ= 104.63kgfs 2/m 4序号 项目 单位数值MAU4-40 MAU4-55 MAU4-701 Vmax Kn 15.12 15.02 14.84 2 V A =0.5144Vmax(1-w) m/s 5.608 5.571 5.5043 (0.7πND/60)2 (m/s)2 657.81 631.70 617.504 V 20.7R =V 2A +（3） (m/s)2 689.25 662.73 647.795 σ=(p 0- p v ) / 21ρV 0.7R 2 0.401 0.417 0.4276 τ c 0.164 0.170 0.1757 T=P D ·ηO ·75/V Akgf38219 37448 36344 8 A P =T /21ρV 0.7R 2·τ c m 2 6.463 6.353 6.128 9 A E =A P / (1.067-0.229P/D) m 27.119 7.068 6.842 10A E /A O =A E /41πD 20.5040.5210.516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 = 0.52 P/D= 0.728 D= 4.17 ηo= 0.59 Vmax= 15.05MAU Vmax P/D δD ηO4-40 15.12 0.695 64.24.241 0.600 4-55 15.02 0.734 63.3 4.156 0.584 4-7014.840.74863.54.1090.5606.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 =0.52, P/D= 0.728 , ︒=8ε，G=7.6gf/cm 3 ,N=165rpmb 0.66R =0.226D ·A E / A O/0.1Z=1.2251m b 0.25R =0.7212 b 0.66R = 0.8836m b 0.6R =0.9911 b 0.66R = 1.2142m项 目 单 位 数 值 0.25R 0.6R 弦长b m 0.8836 1.2142 K 1 634 207 K 2 250 151 K 3 1410 635 K 44 34 A 1=D/P(K 1-K 2D/P 0.7)+K 3D/P 0.7-K 42332 837.68 Y=A 1N e /ZbN21162 5513.8 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 8 1194.26 1013.46 材料系数K （铝镍合金）1.38 1.38 X=A 2GA d N 2D 3/1010Zb0.2636 0.1628 )(X K Y t -=mm 125.362 67.30 MAU 标准桨叶厚度t ′mm 159.503 90.906 校核结果满足要求满足要求 实取桨叶厚度mm16092实取桨叶厚度按t 1.0R =0.0035 D=14.60mm 与t 0.25R = 160mm 连直线决定:t 0.2R = 170mm t 0.3R = 150mm t 0.4R = 131mm t 0.5R = 112mm t 0.6R = 92mm t 0.7R = 73mm t 0.8R = 53mm t 0.9R = 34mm7.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 )(bt 0.7R =0.05980标准桨 )(bt 0.7R = 0.055221－s = NP V A =NP V 866.30)-1(⨯ω=0.6687△)(b t 0.7R =〔)(b t 0.7R 设－)(b t 0.7R 标×51.055.0〕×0.75=-0.0018676△)(D P t =－2)(D P 0(1－s) △)(b t0.7R =0.0018183修正后的螺距比： D P =)(D P 0＋△)(DPt =0.7298 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（4个） 3544KG 桨毂重量 2341KG 螺旋桨重量 5885KG桨叶惯性矩（4个） 41367kgf·cm·s2 桨毂惯性矩 3947kgf·cm·s2螺旋桨总惯性矩 45314kgf·cm·s2（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 0.1386 0.0934 1 0.0934 0.417 0.174 0.0389 0.0163 0.3 0.674 0.1428 0.0962 4 0.3849 0.626 0.391 0.2410 0.1505 0.4 0.674 0.1398 0.0942 2 0.1884 0.834 0.696 0.1571 0.1311 0.5 0.6745 0.1294 0.0873 4 0.3492 1.043 1.087 0.3643 0.3796 0.6 0.6745 0.1117 0.0753 2 0.1507 1.251 1.565 0.1885 0.2358 0.7 0.677 0.0891 0.0603 4 0.2413 1.460 2.130 0.3523 0.5140 0.8 0.683 0.0603 0.0412 2 0.0824 1.668 2.782 0.1375 0.2293 0.9 0.695 0.0307 0.0213 4 0.0852 1.877 3.521 0.1600 0.3002 10.70.00310.002210.0022 2.085 4.347 0.0045 0.0094∑(6)= 1.5778∑(9)= 1.6441 ∑(10)=1.96629.敞水特性曲线由MAU4-40,MAU4-55,P/D=0.728 的敞水特性曲线内插得到MAU4- ,P/D= 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 0.34 0.31 0.28 0.265 0.225 0.20 0.15 0.1 KT 0.3 0.27 0.255 0.22 0.18 0.14 0.105 0.0710.螺旋桨计算总结螺旋桨直径 4.17m螺距比 0.728型式 MAU4-52叶数 Z=4盘面比 0.52ε纵倾角︒=8螺旋桨效率 0.59设计航速 15.05毂径比d h/D=0.18旋向右旋材料铝镍青铜重量 5885KG惯性矩 45314kgf·cm·s211.附录螺旋桨制图数据。