船舶推进8-9章.ppt

第八章 螺旋桨图谱设计 §8.1 设计问题和设计方法 一、螺旋桨的初步设计问题 1、已知船速 V，有效马力 PE，根据选定的直径 D，确定最佳转速 n， 效率 η0，螺距比 P/D和主机马力 PS； 2、已知船速 V，有效马力 PE，根据选定的转速 n，确定最佳直径 D ，效率 η0，螺距比 P/D和主机马力 PS 二、螺旋桨的终结设计问题 已知主机马力 PS，转速 n和有效马力 PE，确定最大船速 V ，直径 D ，螺距比 P/D及效率 η0 ； 图谱设计法 环流理论设计法 §8.2 B- 型螺旋桨设计图谱及其应用 一、AU型螺旋桨设计图谱及其应用 1、 B- 型设计图谱的建立 针对终结设计问题导出不包含直径 D 的系数 由 定义收到马力系数（功率系数）为 各量单位取为：PD (hp)，VA (m/s)，n (rps) 如取为：VA (kn)，N (rpm)，ρ=104.51 kgfs2/m4 则有 同时定义直径系数 由敞水曲线绘制图谱方法 1）在同一叶数和盘面比的敞水曲线上， 取一定 P/D 值，读取其 J～KQ，η0； 2）由 BP 及 δ 的定义，算出 和δ； 3）在纵坐标为P/D ，横坐标为 的图 上，作P/D 的水平线，并在其上标明与 值对应的 η0 和 δ 值； 4）对不同的P/D 作上述处理，将 η0 和 δ 值相同的点连成曲线，得 η0 和 δ 值的等 值线； 5）将各 时效率最高点连成光 顺曲线，即为最佳效率线。

2、 AU（MAU）型螺旋桨形式 AU～该系列原型，为部分五叶桨和六叶桨 MAU～减小部分切面的前缘高度，适当降低面空泡的裕度，增大叶背的抗 空泡性能 AUW～尾缘有一定翘度，六叶桨 MAU为等螺距螺旋桨 3、图谱的应用 设计时应先确 定 1) 螺旋桨的 初步设计问题 （a)已知船速 V，PE，选定 D ，确定最佳转速 N，0，P/D，PS 选定桨型， 叶数，盘面比， 假设一组转速N ，列表计算 （b)已知船速 V，PE，选定 N ，确定最佳转速 D，0，P/D，PS 同样选定桨 型，叶数，盘面 比，假设一组转 速N，列表计算 根据计算结果作 N～PS，PTE， P/D，η0 曲线图PTE与PE 交点 即为设计桨的各项参数 根据计算结果作 D～PS，PTE， P/D，η0 曲线图PTE与PE 交点 即为设计桨的各项参数 2) 螺旋桨的终结 设计问题 已知 PE， PS，转速 N，确 定船速 V，0， P/D，D， 选定桨型， 叶数，盘面比， 假设一组船速V ，列表计算 根据计算结果作 V～PE，PTE， D，P/D，η0 曲线图PTE与PE 交点即为设计桨的各项参数 二、B型螺旋桨设计图谱的新形式 1969年重新整理发表。

1、B型桨图谱与AU图谱的差别： AU型：1）参数均为公制单位； 2）图谱已换算至海水情况； 3）图谱查出的最佳直径就是船后的最佳直径 B型：1）参数均采用英制单位； PD～（UKhp），VA～（kn），N～（rpm），D～（ft） 2）图谱未换算至海水情况，设计海船时，需用 3）图谱最佳直径用于船后时需减小 2～4％， （1969年前），1969年以后，直接应用 2、B型系列桨的新图谱 1972年，荷兰船模水池根据以前的资料，应用多元回归的方法，绘制了一套新图 谱，包括（1）KT，KQ～J 图谱；（2）BP1～1/J 图谱；（3）BP2～1/J 图谱 BP1 和 BP2 的定义为： PD～(kgm/s)，VA～(m/s)，n～(rps)，Q～(kgf-m） 3、B型系列桨型式 根部切面为机翼型，稍部切面为弓形，后倾角为15o，四叶桨0.6R～1.0R为等螺距 ，0.6R至叶根逐渐减少，至叶根减少20％，其它叶数桨为等螺距桨 §8.4 设计螺旋桨时应考虑的若干问题 一、螺旋桨的数目 二、螺旋桨的叶数 三、螺旋桨的直径 四、螺旋桨的转速 五、桨叶外形和叶切面形状 §8.6 螺旋桨图谱设计举例 一、船舶的主要参数 船型：单桨，球首，球尾，流线型挂舵，中机型多用途远洋货船 设计水线长： LWL=144.20 米 垂线间长： LPP=140.00 米 型宽： B=21.80 米 型深： H=12.50 米 设计吃水： T=8.90 米 方形系数： CB=0.743 排水量： Δ=20800 吨 桨轴中心距基线：ZP=2.95 米 有效马力曲线数据: 二、主机参数 型号 苏尔士6RLB56 柴油机 最大持续功率 8460 hp 转速 155 rpm 转向 右旋 三、推进因子 伴流分数 w=0.35 推力减额分数 t=0.6w=0.21 相对旋转效率 ηR=1.0 船身效率 ηH=1.215 四、最大航速的计算 选用MAU4叶桨，取10％功率储备，轴系效率为ηS=0.97， 敞水收到马力为： 采用MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70图谱列表计算 根据表格计算结果绘制各变量与 航速的关系曲线，由 PTE 与 PE 曲线的交点，可确定不同盘面比 的设计桨的参数 利用伯利尔空泡限界线进行校核。

五、空泡校核 根据表格计算结果绘制各变量与 盘面比的关系曲线，并绘出盘面 比曲线，由 需要的盘面比 与盘 面比曲线的交点，可确定不发生 空泡的最小盘面比，及相应设计 桨的参数 六、强度校核 根据 83年《规范》，0.25R 和 0.6R 处的切面厚度应不小于下式计 算的值 可见MAU标准桨叶厚度不满足强度要求，实际取 的连线，确定桨叶厚度分布 七、螺距修正 取 MAU 的毂径比 0.18，无需修正 设计桨的叶厚度比标准桨大，需进行修正 八、重量及惯性矩计算 根据剖面形状，用近似积分计算： 桨叶重量： 桨毂重量： 螺旋桨总重量： 桨叶惯性矩： 桨毂惯性矩： 螺旋桨总惯性矩： 九、敞水性征曲线 由图谱敞水性征曲线内插求得 十、系柱特性 十一、螺旋桨设计总结 螺旋桨直径 D=4.78米 螺距比 P/D=0.6825 桨型 MAU 叶数 Z=4 盘面比 AE/A0=0.544 纵倾角 ε=8o 螺旋桨效率 η=0.545 设计航速 Vmax =15.48节 毂径比 dh/D=0.18 旋向 右旋 材料 铝镍青铜 重量 8406.75 公斤 惯性矩 97893.4 公斤厘米秒2 十二、绘制螺旋桨总图 第九章 船模自航试验及实船性能预报 §9.1 船模自航试验 可解决的问题：1）预估实船性能，即给出PS，n 及V 之间的关 系，验证设计是否满足任务书航速要求； 2）判断船－桨－机间的配合情况 一、相似定理 阻力试验： 桨模敞水试验： 自航试验应同时满足上两条件： 由几何相似条件： 则： 如 则 由于在船后满足了进速系数相等的条件 故有 考虑到船桨间的影响： 如 ，则从桨的结果看，船体阻力应存在模型与实船间三次方的关系，但在 《船舶阻力》中知， 时，这种关系不成立。

二、摩擦阻力的修正 自航试验中只有阻力中的摩擦阻力部分不满足三次方关系，摩擦阻力修正值为： 或 试验中，加一拖鞋力 FD，桨模推力克服Rm－FD，相当于实桨克服总阻力Rs， 如 ，则： 修正的目的是使桨模与实桨的载荷相当，以便由自航试验结果估算实船推进性能 三、自航试验概述 试验中，对Vm，Rm已由阻力试验测得，nm，Tm，QB由动力仪测得，强制力Z由 阻力仪测得 两种试验方法： 1、纯粹自航法：使Z＝FD，保持船模速度与拖车速度相等，但难于调整； 2、强制自航法：对某一航速加5个强制力，Z1＝0，Z2＝0.5FD，Z3＝FD， Z4FD，Z5Z4，在Vm下进行5次试验，记录Z，T，QB， nm，取多个航速进行试验 思考题：进行螺旋桨自航试验时应满足什么条件？ 。