第8章螺旋桨图谱设计精选文档.ppt

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1、第8章螺旋桨图谱设计本讲稿第一页，共六十六页8-1 螺旋桨的设计问题和设计方法螺旋桨的设计问题和设计方法 8-2 B-型图谱的设计及其应用型图谱的设计及其应用 8-3 设计螺旋桨时应考虑的若干问题设计螺旋桨时应考虑的若干问题 8-4 船体船体-螺旋桨螺旋桨-主机的匹配问题主机的匹配问题8-5 螺旋桨图谱设计举例螺旋桨图谱设计举例8-6 螺旋桨图谱设计螺旋桨图谱设计-补充问题补充问题 本章主要内容本章主要内容本讲稿第二页，共六十六页给定主机马力，给定主机马力，使船舶能达到使船舶能达到最高航速最高航速船体的有效船体的有效船体的有效船体的有效马力曲线马力曲线马力曲线马力曲线船舶线型初步设计完成船舶线

2、型初步设计完成8-8-设计问题和设计方法设计问题和设计方法达到预定航速，达到预定航速，消耗的主机马消耗的主机马力小力小设计一个螺设计一个螺旋桨？旋桨？初步设计初步设计终结设计终结设计船体的有效船体的有效船体的有效船体的有效马力曲线马力曲线马力曲线马力曲线海军系数海军系数本讲稿第三页，共六十六页一、螺旋桨的初步设计一、螺旋桨的初步设计 对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速的要求设计出最合适的螺旋桨，对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速的要求设计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速及效率决定主机的转速及马力，并据此订购主机。然后由螺旋桨的转速及效率决定主机的转速及马力，并据此订购主机。船速船速

3、 V V有效马力有效马力 P PE E选定桨的直径选定桨的直径D D选定桨的转速选定桨的转速n n 确定桨的最佳转速确定桨的最佳转速n n、效率、效率00、螺、螺距比距比P/DP/D、主机马力、主机马力P PS S 确定桨的最佳直径确定桨的最佳直径D D、效率、效率0 0、螺、螺距比距比P/DP/D、主机马力、主机马力P PS S本讲稿第四页，共六十六页二、终结设计二、终结设计主机马力和转速决定后，求所能达到的最高航速及螺旋桨的尺度。主机马力和转速决定后，求所能达到的最高航速及螺旋桨的尺度。主机马力主机马力主机马力主机马力P PS S，转速转速转速转速n n有效马力曲线有效马力曲线有效马力曲线

4、有效马力曲线P PE E确定所能达到的最高航速确定所能达到的最高航速确定所能达到的最高航速确定所能达到的最高航速V V，螺旋桨的直径螺旋桨的直径螺旋桨的直径螺旋桨的直径D D、螺距比螺距比螺距比螺距比P P/D D及效率及效率及效率及效率 o o（1 1）新船采用现成的标准型号主机）新船采用现成的标准型号主机）新船采用现成的标准型号主机）新船采用现成的标准型号主机（2 2）旧船调换螺旋桨等）旧船调换螺旋桨等）旧船调换螺旋桨等）旧船调换螺旋桨等本讲稿第五页，共六十六页船用螺旋桨的设计方法船用螺旋桨的设计方法 图谱设计法图谱设计法-根据螺旋桨模型敞水性征根据螺旋桨模型敞水性征系列试验绘制成专用的各

5、类图谱进行设计。系列试验绘制成专用的各类图谱进行设计。如：如：优点：优点：方便可靠；方便可靠；缺点：缺点：受图谱规定桨型的限制。受图谱规定桨型的限制。型图谱、型图谱、型图谱型图谱本讲稿第六页，共六十六页环流理论设计法环流理论设计法 -根据环流理论及叶切面试验资根据环流理论及叶切面试验资料料,对桨叶各半径处叶元体分别进行设计，得出各叶元对桨叶各半径处叶元体分别进行设计，得出各叶元体最佳的组合（桨叶最高效率）。体最佳的组合（桨叶最高效率）。优点：优点：每个叶元体都是适合流场情况每个叶元体都是适合流场情况 （伴流不均匀、空泡现象）（伴流不均匀、空泡现象）叶元体的螺距不一定相同的，剖面形状也不叶元体的

6、螺距不一定相同的，剖面形状也不 对称对称.缺点：缺点：方法繁杂，加工工艺也较复杂。方法繁杂，加工工艺也较复杂。本讲稿第七页，共六十六页8-8-B-B-型图谱的设计方法与应用型图谱的设计方法与应用 在进行螺旋桨设计时，必需针对船舶的特点和要求，在进行螺旋桨设计时，必需针对船舶的特点和要求，根据实践经验，选用合适的螺旋桨图谱。根据实践经验，选用合适的螺旋桨图谱。目前在商船螺旋桨设计中，应用较广泛的有：目前在商船螺旋桨设计中，应用较广泛的有：荷兰的楚思德荷兰的楚思德B型螺旋桨型螺旋桨 日本日本AU型螺旋桨型螺旋桨 本讲稿第八页，共六十六页一、一、AU型螺旋桨设型螺旋桨设计图谱及其应用计图谱及其应用

7、1.1.B-B-型设计型设计 图谱的建立图谱的建立 AU5-50螺旋螺旋桨敞水性征曲桨敞水性征曲线组线组本讲稿第九页，共六十六页PD -螺旋桨收到马力螺旋桨收到马力,(hp)VA-螺旋桨进速螺旋桨进速,(m/s)n -为螺旋桨转速为螺旋桨转速,(rs)B-推导推导过程过程本讲稿第十页，共六十六页 注意：注意：BP-功率系数功率系数直径系数直径系数N 螺旋桨转速螺旋桨转速(rpm,即即rmin)，PD 螺旋桨敞水收到马力螺旋桨敞水收到马力(hp)，VA 螺旋桨进速螺旋桨进速(kn)，D 螺旋桨直径螺旋桨直径(m).-为海水密度，取为海水密度，取104.51 kgfs2m4本讲稿第十一页，共六十六

8、页图谱图谱 图谱图谱本讲稿第十二页，共六十六页 图谱制作过程图谱制作过程（是敞水性征曲线的另一个表达形式）（是敞水性征曲线的另一个表达形式）给定螺距比给定螺距比P/D，变化，变化J值值 KQ、0 计算计算和和 绘图：横坐标为绘图：横坐标为 ，纵坐标为螺距比，纵坐标为螺距比P/D，通过上述计算的通过上述计算的P/D值作一平行横坐标的水平线，值作一平行横坐标的水平线，并在该线对应于每一值的点上标明相应的并在该线对应于每一值的点上标明相应的0和和值，此线即能代表螺距比为值，此线即能代表螺距比为P/D的螺旋桨水动力的螺旋桨水动力特性。特性。本讲稿第十三页，共六十六页 对不同对不同P/D的螺旋桨性征曲线

9、都作上述处理，并的螺旋桨性征曲线都作上述处理，并绘在同一图上，然后将绘在同一图上，然后将0和和值相同者分别连成值相同者分别连成光顺曲线，即得光顺曲线，即得0和和的等值线。的等值线。将各将各 =常数时常数时(在图谱上表现为垂直线在图谱上表现为垂直线)效率效率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线。最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线。本讲稿第十四页，共六十六页2 2AU型螺旋桨型式型螺旋桨型式 1、AU型型 螺旋桨的原型螺旋桨的原型 2、MAU型型-改进改进AU型（见下页）型（见下页）3、AUw型型-AU型桨叶切面的后缘具有一定型桨叶切面的后缘具有一定翘度翘度(这对于改善桨叶根部叶间干扰有一这

10、对于改善桨叶根部叶间干扰有一定效果定效果)，在六叶上采用这种型式。，在六叶上采用这种型式。4、MAUw型型本讲稿第十五页，共六十六页AU型螺旋桨和型螺旋桨和MAU型螺旋桨的叶梢附近切面区别型螺旋桨的叶梢附近切面区别本讲稿第十六页，共六十六页 AU型螺旋桨是等螺距螺旋桨型螺旋桨是等螺距螺旋桨 四四叶叶螺螺旋旋桨桨系系列列：属属于于本本组组的的模模型型螺螺旋旋桨桨要要素素列列于于表表8-1中中。桨桨叶叶轮轮廓廓的的尺尺寸寸见见表表8-4，切切面面形形状状见见表表8-6.轮轮廓廓形形状状如如图图8-4(a)及及(b)所所示示。根根据据表表8-1，8-4，8-6可可以以绘绘制制螺螺旋旋桨桨的的伸张轮廓

11、和各半径处的叶切面形状。伸张轮廓和各半径处的叶切面形状。？表表8-1和图和图8-4螺旋螺旋桨尺寸不一致桨尺寸不一致桨模的几何特征桨模的几何特征:本讲稿第十七页，共六十六页MAU4-40MAU4-55MAU4-70直径直径m0.2500.250.25毂径比毂径比0.180.180.18盘面比盘面比0.400.550.70最大叶宽比最大叶宽比0.2260.3110.398平均叶宽比平均叶宽比0.1920.263叶厚比叶厚比0.0500.0500.050后倾角后倾角/（）101010表表8四叶模型螺旋桨要素表四叶模型螺旋桨要素表本讲稿第十八页，共六十六页图图8-4 MAU4叶桨的轮廓形状叶桨的轮廓形

12、状本讲稿第十九页，共六十六页3.3.图谱的应用图谱的应用 在在进进行行设设计计时时，应应先先确确定定伴伴流流分分数数、推推力力减减额额分分数数t t、相相对对旋旋转转效效率率R R及及传传送送效效率率s s。然然后后可可应应用用图图谱谱来来解解决决螺螺旋旋桨桨设计中不同类型的问题。设计中不同类型的问题。本讲稿第二十页，共六十六页(1)(1)螺旋桨的初步设计问题螺旋桨的初步设计问题 已知船速已知船速V，有效马力曲线，根据选定的螺旋桨直径有效马力曲线，根据选定的螺旋桨直径D，确定螺旋桨确定螺旋桨的最佳转速的最佳转速N，螺旋桨效率螺旋桨效率0，螺距比螺距比P/D和主机马力和主机马力Ps。首首先先需需

13、选选定定螺螺旋旋桨桨的的型型式式，叶叶数数和和盘盘面面比比。例例如如选选用用MAU型型，4叶叶，盘面比为盘面比为0.55的螺旋桨，则可决定所用的图谱为的螺旋桨，则可决定所用的图谱为MAU4-55的图谱。的图谱。在此类问题中，欲求的是转速在此类问题中，欲求的是转速 N 和主机马力和主机马力Ps(或螺旋桨收到马力或螺旋桨收到马力 PD )，无法确定其中任一个参数，因此需要假设一组转速无法确定其中任一个参数，因此需要假设一组转速N 来进行计来进行计算，具体步骤可用表算，具体步骤可用表8-9的形式进行。的形式进行。本讲稿第二十一页，共六十六页序号序号名称名称单位单位数据数据1螺旋桨直径螺旋桨直径 D(

14、给定给定)2H3VA4(已知已知)PE5假定一组转速假定一组转速NN1N2N3N46直径系数直径系数7 查图谱，由查图谱，由等值线与最佳效率曲线的等值线与最佳效率曲线的交点得交点得 P/D;08PD9主机马力主机马力Ps10计算螺旋桨能克服的有效马力计算螺旋桨能克服的有效马力PTE本讲稿第二十二页，共六十六页已知已知n的初步设计图的初步设计图已知已知D的初步设计图的初步设计图本讲稿第二十三页，共六十六页(2)螺旋桨的终结设计问题螺旋桨的终结设计问题 已已知知主主机机马马力力Ps、转转速速N和和有有效效马马力力曲曲线线，确确定定所所能能达达到到的的最最高高航航速速V及及螺螺旋旋桨桨的的尺尺度度与

15、与效效率率。对对于于这这类类设设计计问问题题，在在选选定定螺螺旋旋桨桨型型式式、叶叶数数和和盘盘面面比比(例例如如MAU4-55)后后，通通常常先先假假定定若若干干个个船船速速进进行行计计算算。终终结结设计是设计是经常遇到经常遇到的设计问题。的设计问题。本讲稿第二十四页，共六十六页例：例：已知已知25000t装货船的主要数据为：装货船的主要数据为：船长船长LPP=l72m，船宽，船宽B=27.2m，吃水，吃水T=9.8m。实船的有效马力如表。实船的有效马力如表9-11所示。估计所示。估计的伴流分数的伴流分数=0.340，推力减额分数，推力减额分数 t =0.260，相对旋转效率，相对旋转效率R

16、=0.982。主机马力。主机马力Ps=12000 hp，主机转速，主机转速N=118.5 rpm。本讲稿第二十五页，共六十六页实船的有效马力表实船的有效马力表船速船速V/kn14.014.515.015.516.016.5有效马力有效马力PE/hp405045705200609071208330本讲稿第二十六页，共六十六页假定航速假定航速单位单位14151617VAkn9.239.9010.5611.22PD1/2107.4107.4107.4107.4VA2.5259308.5362422N118.5118.5118.5118.5BP49.241.335.230.27.026.4335.23

17、0.2查查AU5-50图谱，由与图谱，由与 最佳效率线最佳效率线的交点得到的交点得到76.571.066.262.000.5190.5440.5670.588P/D0.6720.7000.7280.752Dm5.955.935.905.87PTE6720704073407615本讲稿第二十七页，共六十六页本讲稿第二十八页，共六十六页结结论论可达航速可达航速 螺旋桨直径螺旋桨直径 D=5.897m螺旋桨螺距比螺旋桨螺距比 P/D=0.731螺旋桨效率螺旋桨效率 0=0.569kn本讲稿第二十九页，共六十六页8-38-3 螺旋桨设计时应考虑的若干问题螺旋桨设计时应考虑的若干问题 推进效率，空泡、振

18、动及强度推进效率，空泡、振动及强度螺旋桨类型、叶数、直径、转速、展开面积比螺旋桨类型、叶数、直径、转速、展开面积比本讲稿第三十页，共六十六页一、螺旋桨的数目一、螺旋桨的数目ZP推进性能：单桨推进性能：单桨 三桨三桨 双桨双桨振动、操纵性能：双桨振动、操纵性能：双桨 单桨单桨单桨：低速商用船舶单桨：低速商用船舶双、多桨：大型商用船、客船、军舰双、多桨：大型商用船、客船、军舰推进性能、振动、操纵性能及主机能力推进性能、振动、操纵性能及主机能力船舶尾部线型船舶尾部线型螺旋桨数目螺旋桨数目本讲稿第三十一页，共六十六页二、螺旋桨叶数的选择二、螺旋桨叶数的选择效率：效率：叶数少者叶数少者 叶数多者叶数多者

19、(螺旋桨的直径及展开面积相同螺旋桨的直径及展开面积相同)振动：振动：叶数多者好叶数多者好空泡：空泡：叶数少者好叶数少者好双桨船、低速船：双桨船、低速船：三或四叶三或四叶高速军舰：高速军舰：3 3叶叶大型商用船大型商用船：4-64-6叶叶船型、吃水、推进性能、振动和空泡船型、吃水、推进性能、振动和空泡螺旋桨叶数螺旋桨叶数本讲稿第三十二页，共六十六页单桨商船螺旋桨叶数的选择需要考虑因素单桨商船螺旋桨叶数的选择需要考虑因素1.根据造船统计资料选择螺旋桨叶数根据造船统计资料选择螺旋桨叶数 2.螺旋桨叶数对推进性能的影响螺旋桨叶数对推进性能的影响 3综合考虑螺旋桨效率与空泡性能综合考虑螺旋桨效率与空泡性

20、能 4螺旋桨叶数的选择与振动的关系螺旋桨叶数的选择与振动的关系 本讲稿第三十三页，共六十六页直径直径，转速转速效率效率船船舶舶吃吃水水、尾尾框框间间隙隙有有限限船船舶舶直直径径设计图谱设计图谱螺旋桨直径螺旋桨直径船后间隙等因素船后间隙等因素三、螺旋桨的直径三、螺旋桨的直径修正修正本讲稿第三十四页，共六十六页l常处于压载航行的船舶，宜采用直径较小的螺旋常处于压载航行的船舶，宜采用直径较小的螺旋桨，以照顾压载时的效率和避免叶梢露出水面。桨，以照顾压载时的效率和避免叶梢露出水面。l从振动方面考虑，螺旋桨与船体间的间隙不宜过从振动方面考虑，螺旋桨与船体间的间隙不宜过小，否则可能引起严重振动。小，否则可

21、能引起严重振动。本讲稿第三十五页，共六十六页如最佳如最佳直径受直径受到限制到限制时，则时，则按右表按右表步骤重步骤重新进行新进行设计。设计。由和第6项的序号名 称单位数 据1 VknV1V2V3V42VA=V（1-）knVA1VA2VA3VA434 NNNNN5BP1BP2BP3BP467 -图谱（例AU5-50）（最佳值）12348D=VA/ND1D2D3D49DDDDD10=N D/VA123411的交点在图谱上读出：0P/D01(P/D)102(P/D)203(P/D)304(P/D)41213PTE=PD0HhpPTE1PTE2PTE3PTE4本讲稿第三十六页，共六十六页四、螺旋桨的转

22、速四、螺旋桨的转速效率：螺旋桨转速低、直径大者效率较高效率：螺旋桨转速低、直径大者效率较高对机器来说，转速越大效率越高，且机器的重量，尺寸都可减小。对机器来说，转速越大效率越高，且机器的重量，尺寸都可减小。螺旋桨效率螺旋桨效率主机类型、重量、价格、机器效率主机类型、重量、价格、机器效率船体振动问题船体振动问题螺旋桨转速螺旋桨转速本讲稿第三十七页，共六十六页l船体振动船体振动共振：共振：当主机或某辅机在一定转速时，整个船体处于当主机或某辅机在一定转速时，整个船体处于振动状态，从而使得整个船体结构振动，应避免。振动状态，从而使得整个船体结构振动，应避免。局部振动：局部振动：船舶局部或某些装置处于振

23、动状态，可船舶局部或某些装置处于振动状态，可增设扶强材、支柱等措施消除增设扶强材、支柱等措施消除螺旋桨的转速螺旋桨的转速：80-150 rpm二节点垂向振动频二节点垂向振动频率率本讲稿第三十八页，共六十六页五、桨叶外形和叶切面形状五、桨叶外形和叶切面形状桨桨叶叶外外形形轮轮廓廓：展展开开轮轮廓廓近近于于椭椭圆圆形形者者为为良良好好的的叶叶形形。对对于于具具有有侧侧斜斜的的桨桨叶叶，各各半半径径处处叶叶切切面面弦弦长长也也应应大大致致按按椭椭圆规律变化为佳。圆规律变化为佳。弓形切面：弓形切面：空泡性能好，低载荷效率略低：军舰空泡性能好，低载荷效率略低：军舰机翼型切面：机翼型切面：改善中线形状，效

24、率和空泡性能都好：商船改善中线形状，效率和空泡性能都好：商船螺旋桨外形和切面：螺旋桨外形和切面：系列资料图谱设计绘制系列资料图谱设计绘制后倾角：后倾角：增加螺旋桨与船体间隙，减小振动增加螺旋桨与船体间隙，减小振动本讲稿第三十九页，共六十六页8-4 船体船体-螺旋桨螺旋桨-主机的匹配问题主机的匹配问题船体、螺旋桨和主机的关系船体、螺旋桨和主机的关系定义：定义：主机为机械能的发生器；螺旋桨为能量的转换器主机为机械能的发生器；螺旋桨为能量的转换器(将主机的旋转能转换为推力能将主机的旋转能转换为推力能)；而船体则为能量的；而船体则为能量的需求者需求者(螺旋桨的推力能消耗于船体的做功螺旋桨的推力能消耗于

25、船体的做功)平衡关系平衡关系当船速与转速达到适当的关系后，螺旋桨发出的推力能当船速与转速达到适当的关系后，螺旋桨发出的推力能克服船体的阻力，螺旋桨所遭受的转力矩恰为主机所能克服船体的阻力，螺旋桨所遭受的转力矩恰为主机所能供应，此时船以等速前进，螺旋桨在一定的进速系数下供应，此时船以等速前进，螺旋桨在一定的进速系数下工作。工作。本讲稿第四十页，共六十六页三者关系的平衡表示图三者关系的平衡表示图校核曲线校核曲线(航行特性曲线航行特性曲线)：（要求）要求）会看会画校核曲线会看会画校核曲线（p136-137）不同载况下（压载、不同载况下（压载、满载、超载）船体满载、超载）船体有效功率有效功率不同载况下

26、不同载况下（压载、（压载、满载、超载）满载、超载）螺旋桨螺旋桨的有效推进功率的有效推进功率不同载况下不同载况下（压载、（压载、满载、超载）满载、超载）主机的主机的功率需求功率需求不同航速下不同航速下不同转速下不同转速下不同航速下不同航速下不同航速下不同航速下不同转速下不同转速下相等相等对应对应船体船体螺旋桨螺旋桨主机主机有效马力曲线有效马力曲线有效推进功率曲线有效推进功率曲线主机特性曲线主机特性曲线本讲稿第四十一页，共六十六页系泊状态螺旋桨推力系泊状态螺旋桨推力主机主机额定转速、额定转速、额定功率额定功率螺旋桨螺旋桨J=0时螺旋桨时螺旋桨的有效推力的有效推力船舶船舶螺旋桨的系螺旋桨的系柱推力柱

27、推力转矩转矩相等相等考虑推考虑推力减额力减额计算流程见计算流程见P138.表表8-25本讲稿第四十二页，共六十六页8-5 螺旋桨图谱设计举例螺旋桨图谱设计举例1.1.1.1.已知船体的主要参数已知船体的主要参数已知船体的主要参数已知船体的主要参数 2.2.主机参数主机参数 3.3.推进因子的决定推进因子的决定 4.4.4.4.可以达到最大航速的可以达到最大航速的可以达到最大航速的可以达到最大航速的 计算计算计算计算 5.5.5.5.空泡校核空泡校核空泡校核空泡校核 6.6.6.6.强度校核强度校核强度校核强度校核7.7.螺距修正螺距修正 8.8.重量及惯性矩计算重量及惯性矩计算 9.9.9.9

28、.敞水性征曲线之确定敞水性征曲线之确定敞水性征曲线之确定敞水性征曲线之确定 10.10.10.10.系柱特性计算系柱特性计算系柱特性计算系柱特性计算 11.11.航行特性计算航行特性计算 12121212螺旋桨计算总结螺旋桨计算总结螺旋桨计算总结螺旋桨计算总结本讲稿第四十三页，共六十六页1.1.已知船体的主要参数已知船体的主要参数船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。远洋货船。设计水线长设计水线长 LWL=144.20 m垂线间长垂线间长 LPP=140.00 m型宽型宽 m型深型深 m设计吃水设计吃水 m方形系数方形系数 C

29、B=0.743 m排水量排水量 t桨轴中心距基线桨轴中心距基线 ZP=2.95 m本讲稿第四十四页，共六十六页由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：航航 速速V（kn）121314151617有效马力有效马力PE（hp）满满 载载压压 载载110%满满载载2,0361,7792,2392,6552,3512,9213,4063,0073,7474,3683,6424,8055,5334,3696,0867,0175,2367,719本讲稿第四十五页，共六十六页2.主机参数主机参数型型 号号 苏尔寿苏尔寿6RLB56柴油机柴油机 一台一台最大持续功率

30、最大持续功率 8,460hp转转 速速 155rpm旋旋 向向 右右 旋旋本讲稿第四十六页，共六十六页3.推进因子的决定推进因子的决定据型船资料选取伴流分数据型船资料选取伴流分数 按经验公式决定推力减额分数按经验公式决定推力减额分数 取相对旋转效率取相对旋转效率 船身效率船身效率 本讲稿第四十七页，共六十六页4.可以达到最大航速的计算可以达到最大航速的计算 采用采用MAU 4叶桨图谱进行计算。叶桨图谱进行计算。取功率储备取功率储备10%，轴系效率，轴系效率s=0.97，螺旋桨敞水收到马力：螺旋桨敞水收到马力：PD=8,4600.9SR=8,4600.90.971.0=7,385.58 hp 根

31、据根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的图谱列表计算：的图谱列表计算：本讲稿第四十八页，共六十六页项项 目目单单 位位数数 值值假定航速假定航速Vkn13141516VA=V（1-）kn8.459.109.7510.4 BP=N 64.17753.32444.87638.1898.0117.3026.6996.179MAU4-4090.083.577.872.7P/D0.6000.6180.6350.65400.5030.5270.5500.572PTE=PDH0hp4,5174,7304,9415,134MAU4-5588.981.876.271.2P/D0.6370.6590

32、.6770.69700.4850.5100.5330.556PTE=PDH0hp4,3544,5784,7844,986MAU4-7087.781.175.370.3P/D0.6480.6700.6940.71300.4700.4920.5140.534PTE=PDH0hp4219442146144793本讲稿第四十九页，共六十六页 据上表中的计算结果可绘制据上表中的计算结果可绘制PTE、P/D及及0对对V 的曲线，如下图的曲线，如下图本讲稿第五十页，共六十六页 从从PTE f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之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交点，可获得不

33、同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素旋桨最佳要素P/D、D、0如下表所列。如下表所列。MAUVmaxP/DD04-404-554-7015.6215.4815.280.6470.6860.69874.673.673.84.8864.7784.7920.5640.5440.519本讲稿第五十一页，共六十六页5.空泡校核空泡校核 按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计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。算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴沉深桨轴沉深 计算温度计算温度 t=15，pv=174 kgf/m，PD=7,385.58hp，=104.63 kgfs/m2 24m本

34、讲稿第五十二页，共六十六页序序号号项项 目目单单 位位数数 值值MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn15.6215.4815.282VA=0.5144 Vmax(1-)m/s5.2235.1765.1093(0.7N D/60)2 2(m/s)2 2770.64736.74721.764 +(3)(m/s)2 2797.9763.53747.875=(p 0-pv)/0.3890.4070.4166 c (查图查图7-20)0.1620.1640.1697T=PD075/VAkgf5981858218563248 AP=m2 28.8558.8878.5189AE=AP/(

35、/(1.067-0.229P/D)m2 29.6379.7679.39110 AE/A0=AE/0.5140.5450.535本讲稿第五十三页，共六十六页据上述计算结果据上述计算结果作图作图8-27，可求，可求得不发生空泡的得不发生空泡的最小盘面比以及最小盘面比以及所对应的最佳螺所对应的最佳螺旋桨要素。旋桨要素。m kn 本讲稿第五十四页，共六十六页6.强度校核强度校核 按按规范规范校核校核t0.25R及及t0.6R，应不小于按下，应不小于按下式计算之值：式计算之值：计算功率计算功率 hp gf/cm3 rpm=1.4692m本讲稿第五十五页，共六十六页 实际桨叶厚度按线性分布取：实际桨叶厚度

36、按线性分布取：mmt0.2=199.6 mm，t0.3 =176.8 mm，t0.4=153.9 mm，t0.5=131mm，t0.6=108.2 mm，t0.7=85.3 mm，t0.8 =62.4 mm，t0.9=39.6 mm。mmmm本讲稿第五十六页，共六十六页7.螺距修正螺距修正 根据尾轴直径大小，决定毂径比根据尾轴直径大小，决定毂径比d h/D=0.18，此值与，此值与MAU桨标准毂径比相同，故桨标准毂径比相同，故对此项螺距无需修正。对此项螺距无需修正。由于实际桨叶厚度大于由于实际桨叶厚度大于MAU桨标准厚度桨标准厚度,故需因厚度差异进行螺距修正。故需因厚度差异进行螺距修正。设计桨

37、设计桨标准桨标准桨 本讲稿第五十七页，共六十六页(取取MAU4-55MAU4-55为基准桨为基准桨)修正后的螺距比修正后的螺距比：本讲稿第五十八页，共六十六页8.重量及惯性矩计算重量及惯性矩计算根据根据MAU桨切面的面积数据用积分方法计算得：桨切面的面积数据用积分方法计算得：桨叶重量桨叶重量 Gb=5,532.75 kgf桨毂重量桨毂重量 Gh=2,874 kgf螺旋桨总重螺旋桨总重 G=8,406.75 kgf桨叶惯性矩桨叶惯性矩 Ib=89,453.4 kgfcms桨毂惯性矩桨毂惯性矩 Ib=8,440 kgfcms螺旋桨总惯性矩螺旋桨总惯性矩 I=97,893.4 kgfcms2 2 2

38、 本讲稿第五十九页，共六十六页9.敞水性征曲线之确定敞水性征曲线之确定 由由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.6825的敞水性征曲线的敞水性征曲线内插内插得到得到 MAU 4-54.4，P/D=0.6825的敞水性征曲线的敞水性征曲线(图图 9-26)9-26)其数据如下：其数据如下：J00.10.20.30.40.50.60.7KT0.2950.2670.23880.2040.16770.1270.08490.0398KQ0.03210.02980.02680.02380.02030.01640.01240.0083本讲稿第六十页，共六十六页10.系柱特性计算系柱特性计算 由图由图

39、9-26得得J=0时，时，。计算功率计算功率 hp，系柱推力减额分数取系柱推力减额分数取 ，主机转矩主机转矩 kgfm敞水螺旋桨系柱推力敞水螺旋桨系柱推力 kgf车叶转速车叶转速 rpml船后螺旋桨系柱推力船后螺旋桨系柱推力 T（1-t0）=69,984 kgf本讲稿第六十一页，共六十六页11.航行特性计算航行特性计算取转速为取转速为155rpm，145rpm，135rpm进行计算：进行计算：将上述结果绘成图将上述结果绘成图9-27。由图中可求得压载航行时可达最大航速约为由图中可求得压载航行时可达最大航速约为V=16.6 kn，主机马力为，主机马力为7,150 hp。110%超载航行时可达最大

40、航速约为超载航行时可达最大航速约为V15.10 kn，主机马力为主机马力为7,800 hp。满载航行，满载航行，N=155 rpm时，可达最大航速约为时，可达最大航速约为V=15.45kn，主机马力为，主机马力为7,620 hp，与设计要求基本一，与设计要求基本一致。致。本讲稿第六十二页，共六十六页PS中压载、满载、中压载、满载、110%满载曲线是如满载曲线是如何绘制的？何绘制的？本讲稿第六十三页，共六十六页12螺旋桨计算总结螺旋桨计算总结螺旋桨直径螺旋桨直径 D=4.78m螺距比螺距比 P/D=0.6825型型 式式 MAU叶叶 数数 Z=4盘面比盘面比 AE/A0=0.544纵倾角纵倾角 =8螺旋桨效率螺旋桨效率 0=0.545设计航速设计航速 Vmax=15.48 kn毂径比毂径比 dh/D=0.18旋旋 向向 右右 旋旋材材 料料 铝镍青铜铝镍青铜重重 量量 8,406.75 kgf惯性矩惯性矩 97,893.4 kgfcms2 本讲稿第六十四页，共六十六页本讲稿第六十五页，共六十六页大作业大作业螺旋桨设计计算本讲稿第六十六页，共六十六页