船舶阻力与推进课程设计.docx

一）设计要求及船体主要参数设计要求：航速：V=14.24 kn；排水量：Δ=16694 t船体主参数：船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船利用海军系数法，根据母型船主参数估算设计船体，如下：单位母型船设计船排水量Δt2080016694设计水线长LWLm144.20134.01垂线间长LPPm140.00130.01型宽Bm21.8020.26型深Hm12.5011.62设计吃水Tm8.908.27桨轴中心距基线ZPm2.952.74方形系数CB0.7430.725（二）船舶阻力估算及有效马力预报2.1 有效马力预报母型船的有效功率数据如下：航速Vm/kn121314151617有效功率PEm/hp满载203626553406436855337017压载177923513007364243695236110%满载223929213747480560867719根据海军系数法对航速以及有效功率进行变换：公式：VVm=(∆∆m)16 ； PEPEm=(∆∆m)76变换如下：Vm(kn)　121314151617V(kn)11.5712.5313.5014.4615.4216.39PEm(hp)满载203626553406436855337017压载177923513007364243695236110%满载223929213747480560867719PE(hp)满载1575.282054.212635.273379.584280.955429.14压载1376.441819.002326.562817.863380.354051.16110%满载1732.342260.022899.103717.694708.825972.29根据以上数据可作出设计船的有效功率曲线如下：从曲线上可读取，当V=14.24kn时，对应的有效马力为=3194.82hp。

2.2 阻力估算根据公式PE=Rv/75，进行船舶阻力估算设计船在航速为14.24kn时的总阻力为32711.22kgf三）螺旋桨图谱初步设计3.1 初步设计确定最佳转速螺旋桨直径初步由缩尺比关系确定设计船直径D=4.78×α=4.44m，取MAU4-55的图谱计算如下：名称单位数据1螺旋桨直径Dm4.442ηH1.183VAkn9.834PEhp3194.825假定一组转速Nr/min1401451501556直径系数δ63.2965.5567.8270.087由MAU4-55图谱插值得P/D0.7410.7280.7090.704η00.5910.5790.5700.559√BP5.435.675.876.118PDhp4050.694515.344844.565306.019主机马力PShp4175.974654.994994.395470.1110螺旋桨能克服的有效马力PTEhp2823.393085.183257.193497.51将上表结果绘制成曲线图，由图中Ps与Pe曲线交点可知，设计船的最佳转速N=148.25r/min，最佳主机功率为4873.1hp3.2 主机功率的确定 依据初定的转速与功率，查MAN B&W主机大全，选择主机参数如下：型号MAN B&W 5L50MC最大持续功率hp5850最大持续功率kw4300转速(r/min)148旋向右旋（四）螺旋桨图谱终结设计4.1 推进因子的决定伴流分数 推力减额分数 相对旋转效率 船身效率 4.2 可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ηS=0.97，螺旋桨敞水收到马力： PD=5850×0.9×ηS×ηR=5107 (hp)根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的的图谱列表计算项目单位数值Vkn13141516VAkn8.979.6610.3511.04PD1/2　73.2373.2373.2373.23N　148148148148BP　44.9837.3731.4526.76BP1/2　6.716.115.615.17δ　75.4170.1064.9560.74MAU4-40η0　0.5500.5760.5990.619P/D　0.6360.6580.6780.708PTEhp3312.13468.33608.33732.5D　4.7084.6934.6574.637MAU4-55η0　0.5330.5590.5820.603P/D　0.6870.7040.7300.752PTEhp3211.23366.03506.93632.0D　4.5714.5754.5424.531MAU4-70η0　0.5140.5360.5580.578P/D　0.6950.7240.7480.773PTEhp3095.53232.93362.23485.8D　4.5514.5114.5094.449根据上表计算结果，可绘制对V的曲线。

从PTE-V曲线与船体满载有效马力曲线的交点，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η0,如下：　MAU4-40MAU4-55MAU4-70Vmax/kn14.6714.5314.34D/m4.6694.5594.510P/D0.67090.71710.7328η00.5910.5710.544δ74.27473.19473.3784.3 空泡校核按柏利尔空泡限界线中的商船上限线，计算不发生空泡的最小展开面积比桨轴沉深 hs=T-ZP=5.53 p0-pv=15824.25计算温度 t=15° pv=174 kgf/m2 PD=7385.58 hp ρ=104.63 kgf*s2/m4项目单位MAU4-55MAU4-40MAU4-70Vmaxkn14.5314.6714.34VAkn5.1585.2065.091(0.7πND/60)2(m/s)2610.91640.77597.98V0.7R2(m/s)2637.52667.88623.89σ　0.4740.4530.485τ　0.1740.1700.176Tkgf424294351140930Apm27.3277.3447.145AEm28.1168.0407.946AE/AO　0.4970.4700.498根据上表中的计算结果，可作出空泡校核结果图如下：从图中可得不发生空泡的最小盘面比，以及其所对应的最佳螺旋桨要素如下：AE/AOP/DDη0Vmax0.4860.7004.60.58114.654.4 强度校核计算功率 Ne=5850.34×0.97=5674.83 hp盘面比 Ad=AE/AO=0.486螺距比 P/D=0.700纵斜角 ε=8°密度 G=7.6 g/cm3螺旋桨转速 N=ne=148r/min0.66R处弦长 b0.66R =0.226DAd/(0.1Z)=1.2630.25R处弦长 b0.25R =0.7212 b0.66R =0.9110.6R处弦长 b0.6R =0.9911 b0.66R =12.52计算表格如下：项目单位0.25R0.6Rbm0.9111.252K1　634207K2　250151K3　1410635K4　434A1　2405.796860.694Y　34432.5968963.919K5　8223K6　3412K7　4165K8　380330A2　1213.7141020.000K(铝镍青铜）　1.1791.179X　0.2620.160tmm193.81193.811标准t'mm183104.2校核结果　不满足满足实取桨厚度mm194110.5实际桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=16.1 mm与t0.25R=194 mm连直线决定，结果如下：t0.2t0.3t0.4t0.5t0.6t0.7t0.8t0.9205.93182.07158.21134.35110.4986.6362.7738.914.5 螺距修正毂径比不同对螺距的修正由，根据教材中图8-40查得桨轴直径dt=375mm，毂径dh=(1.8～2.1)dt =675～787.5(mm)，取为785mm则毂径比dh/D=785÷4600=0.171，故需对此项螺距进行修正：Δ(PD)B=110dhD'-dhD=0.0009叶厚比不同对螺距的修正由于实桨厚度大于标准桨厚度，故需对厚度差异进行螺距修正.设计桨 tb0.7R=0.08660.9964*1.263=0.0688标准桨 tb0.7R=0.01710.9964*0.31075=0.05522 (取MAU4-55为基准螺旋桨)1-s=VANP=0.6647Δtb0.7R=tb0.7设-tb0.7标*0.550.54*0.75=0.00973ΔPDt=-2PD0(1-s)Δtb0.7R=-0。