船舶阻力与推进课程设计

1、.鲁东大学交通学院船舶阻力与推进课程设计说明书课程名称：船舶原理院 （系）：交通学院专 业：船舶与海洋工程班 级：船舶 10022013 年 7 月 15 日目录1. 船型主要参数22. 主机参数23. 推进因子的决定34. 可以达到最大航速的计算35. 空泡校核56. 强度校核77. 螺距校核98. 敞水特性曲线的确定109. 系柱特性计算1110.航行特性计算1211.螺旋桨计算总结141.船型主要参数船型：单桨，中机型渔船。垂线间长 Lpp = 78 m 型 宽 B = 14m型 深 H = 8.8 m平均吃水 Tm = 6 m棱形系数 Cp = 0.735排水体积 = 4973m3排 水 量 = 5097t桨轴线中心距基线高 Zp = 2 m由模型试验提供的有效功率数据如下表；航速 kn 10 11 12 13压载 506 660 955 1453满载 580 757 1094 1664有效功率 PE/hp110%超载 638 832 1203 18302.主机参数型号主机功率 MHP = 1618kw(2200hp)转 速 N = 280 r/min螺旋桨材料 Cu3 镍铝青

2、铜旋向 右旋3推进因子的决定根据船型资料，单桨渔船,伴流分数 w=0.77C P-0.28=0.286根据经验公式，单桨渔船，推力减额分数 t=0.77C P-0.30=0.266取相对旋转效率 中机型 R=1.0船身效率 = =1.028wt14.可以达到最大航速的计算采用 MAU 4 叶桨图谱进行计算，取功率储备 10。轴系效率 S=0.97螺旋桨敞水收到的马力：P D=PS S R1-10=22000.9710.9=1920.6 hp根据 MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70 的 - 列下表：PB表一项目 单位 数值假定速度 kn 10 11 12 13VA=(1-w)V kn 7.14 7.854 8.568 9.282Bp=NP0.5D/VA2.5 90.081 70.982 57.105 46.749 (Bp)0.5 9.491 8.425 7.557 6.837 103 94 86 79P/D 0.57 0.58 0.6 0.62MAU4-40n0 0.46 0.488 0.518 0.545PTE=PDn0ns hp 908.223 963.506 1022.

3、738 1076.047 102.2 93 85 77.5P/D 0.595 0.615 0.635 0.665n0 0.44 0.47 0.5 0.528MAU4-55PTE=PDn0ns hp 868.735 927.967 987.199 1042.482 101.5 92 84 76.5P/D 0.605 0.625 0.645 0.675n0 0.428 0.458 0.483 0.515MAU4-75PTE=PDn0ns hp 845.042 904.274 953.634 1016.815 由上表一的计算结果可绘制 PTE，P/D 及 O对 V 的曲线如下从 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 0，数据如下表二MAU Vmax/kn P/D D/m 04-40 11.829 0.572 87.28 2.633 0.529 4-55 11.731 0.606 87.06 2.604 0.509 4-70 11.637 0.617 86.89 2.578 0.490 5.空泡校核按柏利尔空泡校核限

4、界线中渔船下限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴深度 h S=T-ZP=6-2=4 mP0-PV=Pa+rhs-Pv=10330+10254174=14256kgf/m 2计算温度为 15 PV = 174 kgf/m2 PD=1920.6hp =104.63kgfs 2/m4空泡校核结果如下表三数值序号 项目 单位 MAU4-40 MAU4-55 MAU4-701 P/D 0.572 0.606 0.617 2 0 0.529 0.509 0.490 3 D m 2.633 2.604 2.5784 Vmax kn 11.829 11.731 11.6375 VA=0.5144Vmax(1-w) m/s 4.345 4.309 4.274 6 Vt=(0.7ND/60) 2 (m/s)2 730.105 714.111 699.922 7 (V0.7R)2=(VA)2+（V t） 2 (m/s)2 748.981 732.675 718.189 8 =(P 0-Pv)/（0.5(V 0.7R)2） 0.364 0.372 0.379 9 C（查图 6-20） 0.126 0.1

5、32 0.13810 T=PD 075/VA kgf 17536.421 17018.289 16508.675 11 AP=T/(0.5(V 0.7R)2 C) m2 3.552 3.364 3.184 12 AE=AP/(1.067-0.229P/D) m2 3.795 3.623 3.440 13 AE/A0=AE/(D 2/4) 0.697 0.680 0.659 由上表的结果作图如下由上图可求得不发生空泡的最小盘面比与所对应的最佳螺旋桨要素如下 AE/A0=0.664 P/D=O.616 D=4.78m 0=0.494 Vmax=11.659kn6.强度校核按 2001 年规范校核 t0.25R及 t0.6R,应不小于按下式计算之值：t= , Y= ,X=YKeZbnNA136.ZbDNGAd1032计算功率 Ne=22000.97=2134hpAd=AE/A0=0.664 P/D=O.616 =10 0 G=7.6g/kg N=ne=280r/min叶片最大宽度 b0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.2262.5840.664/0.4=0.969 mb0.25R

6、=0.7212b0.66R=0.699mb0.25R=0.7212b0.66R=0.969m强度校核计算如下表四表四数值项目 单位0.25R 0.6R叶片最大宽度 b0.66R=0.226DAd/(0.1Z) m 0.969 0.969 弦长 b m 0.699 0.961 K1 634.000 207.000 K2 250.000 151.000 K3 1410.000 635.000 K4 4.000 34.000 D/P 1.623 1.623 D/P0.7 1.623 1.623 A1=(D/P)(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K4 2655.344 934.945 Ne=0.97PD hp 1862.982 1862.982 Y=1.36A1Ne/(Zbne) 8591.828 2201.350 K5 82.000 23.000 K6 34.000 12.000 K7 41.000 65.000 K8 380.000 330.000 Ad=AE/A0 0.664 0.664 =10 o 度 10.000 10.000 A2=D/P(K5+K6)+K 7+K 8

7、1475.065 1212.143 材料系数 K(Cu3 镍铝青铜) 1.380 1.380 材料密度 G(Cu3 镍铝青铜) g.cm-3 7.600 7.600 D 2.584 2.584 X=A2GAdN2D2/(1010Zb） 0.139 0.083 t=Y(K-X)0.5 mm 103.245 53.427 MAU 标准螺旋桨厚度 t, mm 98.838 56.331 校核结果 不满足要求 满足要求实取桨叶厚度 mm 103.4 59.4各半径出实际桨叶厚度分布如下表五表五实际桨叶厚度 单位 数据T1.0R=0.0035D mm 9.044 T0.2R mm 109.7 T0.3R mm 97.1 T0.4R mm 84.5 T0.5R mm 71.9 T0.6R mm 59.4 T0.7R mm 46.8 T0.8R mm 34.2 T0.9R mm 21.6 7.螺距修正根据尾轴直径大小，决定毂径比 d/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标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。设计桨 （ ） 0.7R= =0.048

8、47bt0.6R-3b94 18标准桨 （ ） 0.7R= =0.045760.6R 2571-s= = = =0.5765NPVA2.58406128)(Vw 2.5840612019)81(取 AU4-55 为基准桨a 为基准螺旋桨展开面积比为 0.550Ea =11.1 - A E/A0,EDdh设 h标= AE/A0=0.664（ ） 0.7=（ ） 0.7 设 -（ ） 0.7 标 0.75btbtbt,0Ea =(0.0487-0.04576 0.75=0.00792564.05 =-2 1-s DPtDPODPR7.0=-20.6160.57650.007925=-0.00563修正后的螺距比：= =0.616-0.00563=0.610DPODPt8.敞水性征曲线之确定由 MAU4-55,MAU4-70,P/D=0.616 的敞水性征曲线内插得到 MAU4-66.4，P/D=0.616 的敞水性征曲线。设计桨的敞水性征曲线数据如下表六J 0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000 KT 0.2720 0.2460 0.2106 0.1775 0.1339 0.0848 0.0456 - MAU4-66.4KQ 0.0276 0.0251 0.0215 0.0190 0.0151 0.0118 0.0073 0.0034 由上表的数据，绘出设计桨的敞水性征曲线如下图9.系柱特性计算由上图的 J=0 时，K =0.272，K =0.0276.TQ计算功率 P =2200.97=2134hpD系柱推力减额分数取 t =0.040主机转矩Q= = =5919.03kgfm N2756DP2803.14756系柱推力T= =0.272/0.02765919.03/2.584QTKD=22574.485kgf螺旋桨转速N= 60 =253.083r/minTK4 Dnts

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