1、山東104總噸鋼質拖網漁船1. 已知船體主要參數(shù)船型：單槳，轉動導流管平衡舵，尾機型鋼質拖網漁船。設計水線長 ： Lwl=27.50m垂線間長： Lpp=26.00m型寬 ： B=5.40m型深 ： D=2.50m平均吃水： Tm=1.90m尾吃水: Ta=2.40m方形系數(shù) ： Cb=0.502 棱形系數(shù)： Cp=0.592寬吃水比： B/Tm=2.84排水量 ： =137.35t浮心縱向坐標 （LCB） ： Xb=-0.78m槳軸中心距基線 ： Zs=0.35m用艾亞法估算船體有效功率數(shù)據(jù)表：首先計算所需參數(shù)如下：L/1/3 = 5.04 0.64 = 23.346 Xc=-3%速度 v（

2、kn）91011速長比V/L1/20.9741.0831.191傅汝德數(shù)Vs/(gL)1/20.290 0.322 0.354 標準Co 查圖7-3295243205標準Cbc,查表7-50.5930.560.546實際Cb（肥或瘦）（%）15.35，瘦10.36，瘦8.06，瘦Cb修正（%）11.217.1745.104Cb修正數(shù)量1331710已修正Cb之1328260215B/T修正（%）=-10Cb（B/T-2）%-4.2168-4.2168-4.2168B/T修正數(shù)量，2式7-23-14-11-9已修正B/T之C2314249206標準Xc，%L，船中前或后，查表7-51.838，船

3、中后2.3275，船中后2.4955，船中后實際Xc，%L，船中前或后3，船中后3，船中后3，船中后相差%L，在標準者前或后1.162，后0.6725，后0.5045，后Xc修正（%），查表7-7（b）0.220.50.96Xc修正數(shù)量，3式(7-24)-1-1-2已修正Xc之C3313248204長度修正（%）=（Lwl-1.025Lbp）/Lwl*100%3.23.23.2長度修正數(shù)量，4式(7-25)1087已修正長度C4323256211Vs372910001331Pe=0.64*Vs3/C4*0.735(KW)39681092. 主機參數(shù)主機型號6160A-123功率（KW）136轉

4、速（轉/分）850 齒 輪 箱型號2HC250減速比1.97:13. 推進因子的確定(1) 伴流分數(shù) 本船為單槳鋼質拖網漁船，故使用漢克歇爾公式估算： =0.77*Cp-0.28=0.77*0.592-0.28=0.176(2)推力減額分數(shù)t 對于單螺旋槳漁船，也使用漢克歇爾公式估算：t=0.77*CP-0.30=0.77*0.592-0.30=0.156(3)相對旋轉效率 缺少資料，故近似地取為R =1.0(4)船身效率H =(1-t)/(1-)=(1-0.156)/(1-0.176)=1.02434 槳葉數(shù)Z的選取根據(jù)一般情況，單槳船多用四葉，加之教材中四葉圖譜資料較為詳盡、方便查找，故選

5、用四葉。5 AE/A0的估算按公式AE/A0 = (1.3+0.3*Z)*T / (P0-Pv)D允許2 + k進行估算：其中：在設計航速時，PE=71.5KW,V=10.1kn T=PE/(1-t)V=71.5/(1-0.156）*10.1*0.5144)=16.306kN水溫15時汽化壓力Pv=174 kgf/m2=174*9.8 N/m2=1.705 kN/m2靜壓力為：P0=Pa+hs=(10330+1025*(2.4-0.35)*9.8 N/m2 =121.826 kN/m2k取0.2由型線圖量得：D允許=1.5my.2682413 AE/A0 = (1.3+0.3*Z)*T / (

6、P0-Pv)D允許2 + k =（1.3+0.3*4）*16.306/(121.826-1.705)*1.52)+0.2 =0.3516 槳型的選取說明 目前在商船螺旋槳設計中，以荷蘭的楚思德B型螺旋槳和日本AU型（當然包括其改進型，以MAU表示之）螺旋槳應用最為廣泛。另外鑒于課本上只有AU型圖譜資料，為方便螺旋槳制圖選用MAU螺旋槳。7 根據(jù)估算的AE/A0選取23張圖譜，計算可以達到最大航速 根據(jù)AE/A0=0.4003選取MAU4-40,MAU4-55,MAU4-70三張圖譜。功率儲備取10%，軸系效率S=0.98，齒輪箱效率G=0.96則螺旋槳敞水收到功率PDO=PS*0.9*S*G*

7、R=136*0.9*0.98*0.96*1.0 =115.154kW=156.67 hp 8.列表按所選圖譜進行終結設計，得到3組螺旋槳的要素及最大航速VSMAX其中，螺旋槳轉速為：N=n/i=850/1.97=431.47r/min根據(jù)MAU4-40,MAU4-55,MAU4-70的-圖譜列表計算。項目單位數(shù)值假定航速Vkn9.000 10.000 11.000 VA=（1-）*Vkn7.416 8.240 9.064 Bp=N*PD0.5/VA2.536.059 27.709 21.835 Bp1/2 6.005 5.264 4.673 MAU4-4070.000 63.000 57.00

8、0 P/D0.680 0.710 0.750 O0.580 0.615 0.643 PTE=PDOHOhp93.077 98.693 103.187 MAU4-5568.500 61.000 55.000 P/D0.720 0.760 0.810 O0.565 0.595 0.630 PTE=PDOHOhp90.670 95.484 101.101 MAU4-7067.000 60.400 54.500 P/D0.730 0.770 0.830 O0.545 0.575 0.595 PTE=PDOHOhp87.460 92.274 95.484 根據(jù)表中的計算結果可繪制PTE,P/D及0對V的

9、曲線，如下圖所示： 結論：從PTE-f(V)曲線與船體有效馬力曲線之交點，可獲得不同盤面比所對應的設計航速及螺旋槳最佳要素P/D、D及0如下表所列。MAUVmax/knP/DD/m04-4010.1450 0.7152 62.0744 1.4595 0.6192 4-5510.0720 0.7633 60.5252 1.4129 0.5975 4-709.9942 0.7697 60.4363 1.3999 0.5750 用圖形反映上述數(shù)據(jù)的變化趨勢： 說明：由于空泡校核結果，所需盤面比小于0.40，故圖中沒有畫要求的盤面比曲線（校核過程如下）。9空泡校核，由圖解法求出不產生空泡的（AE/A0

10、）MIN及相應的VsMAX、P/D、0、D 按柏利爾空泡限界線中適用于拖船，拖網漁船的下限曲線，計算不發(fā)生空泡之最小展開面積比。 槳軸沉深hs由船體型線圖取 hs =2.4-0.35=2.05m p0-pv=pa+hs-pv=(10330+1025*2.05-174)kgf/m2 =12431.25kgf/m2 計算溫度t=15, pv=174kgf/m2, PDO=PS*0.9*S*G*R=136*0.9*0.98*0.96*1.0 =115.154kW=156.67 hp空泡校核計算表如下：序號項目單位數(shù)值MAU4-40MAU4-55MAU4-701Vmaxkn10.145 10.072

11、9.994 2VA=0.5144*Vmax(1-)m/s4.300 4.269 4.236 3(0.7*N*D/60)2(m/s)2532.185 498.743 489.608 4V0.7R2=VA2+(3)2(m/s)2550.676 516.969 507.553 5=(p0-pv)/0.5*V0.7R20.426 0.453 0.462 6c(查圖6-20)0.135 0.140 0.142 7T=PD*0*75/VAkgf1691.990 1644.527 1594.919 8Ap=T/0.5*V0.7R2*cm20.435 0.434 0.423 9AE=Ap/(1.067-0.2

12、29P/D)m20.482 0.487 0.475 10AE/A0=AE/(0.25*D*D)0.288 0.311 0.309 對上述計算結果進行分析可知，由于該船尾吃水較大，導致螺旋槳浸深足夠大，不發(fā)生空泡所需盤面比較小，故直接選擇MAU4-40螺旋槳。由此可求得不發(fā)生空泡的最小盤面比以及所對應的最佳螺旋槳要素： AE/A0=0.40， P/D=0.7152， D=1.4595m， 0=0.6192， VMAX=10.145kn。10計算與繪制螺旋槳無因次敞水性征曲線由MAU4-40的敞水性征曲線插值求得所需敞水性征曲線相關數(shù)據(jù)，列表如下：J00.10.20.30.40.50.60.70.

13、8KT0.3010.2690.2420.2120.1750.1380.10.0550.00810KQ0.3190.2920.2720.2460.2170.1850.1430.1020.055000.1510.2850.4170.5250.6170.6760.6330.267 由上述表格數(shù)據(jù)畫出設計槳的敞水性征曲線：11計算船舶系泊狀態(tài)時螺旋槳有效推力與保持轉矩不變的轉速N0由敞水性征曲線得J=0時，KT=0.301,KQ=0.0319。計算功率PD=136*0.98*0.96=127.95kW=174.08hp系柱推力減額分數(shù)取t0=0.04,主機轉矩 Q=PD*60*75/(2N)=174.

14、08*60*75/(2*3.1416*431.47) = 289.1kgf*m系柱推力 T=(KT/KQ)*(Q/D)=(0.301/0.0319)*(289.1/1.4595) = 1869.06kgf螺旋槳轉速 N0=60*=60*(1869.06/(104.63*1.45954*0.301)0.5 = 217.02 rpm12槳葉強度校核按我國2001年鋼質海船入級與建造規(guī)范校核t0.25R及t0.6R，應不小于按下式計算所的之值： （mm）式中：K為材料系數(shù)； Y=1.36*A1*Ne/(Z*b*N)； X=A2*G*Ad*N2*D3/(1010*Z*b)； A1=D/P(K1-K2*

15、D/P0.7)+K3*D/P0.7-K4 ； A2=(D/P)*(K5+K6*)+K7*+K8；計算功率Ne=136*0.98*0.96=127.95kW=174.08hpAd= AE/A0=0.40,P/D=0.7152,=10，G=8.3g/cm3,N=431.47rpm在0.66R處切面弦長b0.66R=0.226* AE/A0*D/(0.1*Z)=0.226*0.4*1.4595/0.4=0.3298mb0.25R=0.7212*b0.66R=0.7212*0.3298=0.2379m b0.6R=0.9911*b0.66R=0.9911*0.3298=0.3269m強度校核計算表如下

16、：項目單位數(shù)值0.25R0.6R弦長bm0.2379 0.3269 K1634 207 K2250 151 K31410 635 K44 34 A1=D/P(K1-K2*D/P0.7)+K3*D/P0.7-K42365.1938 848.0893 Y=1.36*A1*Ne/(Z*b*N)1002.3996 261.5744 K582 23 K634 12 K741 65 K8380 330 A2=(D/P)*(K5+K6*)+K7*+K81380.0447 1179.9441 材料系數(shù)K（Cu1錳青銅）1.0000 1.0000 X=A2*G*Ad*N2*D3/1010*Z*b0.2787 0

17、.1734 t=Y/(K-X)0.5mm37.2781 17.7889 MAU標準槳葉厚度tmm55.8259 31.8171 校核結果滿足要求滿足要求實取槳葉厚度mm55.8259 31.8171 13.槳葉輪廓及各半徑切面的型值計算 a.葉片最大寬度在0.66R處，其值為： b0.66R=0.226* AE/A0*D/(0.1*Z) =0.226*0.4*1.4595/0.4=0.3298m b.葉片最大厚度在螺旋槳軸線處，其值為： tmax=0.05*D=0.05*1.4595*1000=72.975mm 其它槳葉尺寸見如下表格：（單位：m）葉片最大寬度0.33 螺旋槳直徑1.46 r/

18、R0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 母線至葉片隨邊的距離0.09 0.11 0.13 0.14 0.16 0.17 0.17 0.16 0.14 母線至葉片導邊的距離0.13 0.15 0.16 0.17 0.17 0.16 0.13 0.08 0.04 葉片寬度0.22 0.26 0.29 0.31 0.33 0.33 0.31 0.24 0.18 葉片厚度0.06 0.05 0.05 0.04 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 導邊至最厚點的距離0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.13 0.14 0.

19、12 0.09 14. 槳轂設計 最大連續(xù)功率PD=174.08hp，此時N0=217.02 rpm 則： (PD/N)1/3= (174.08/217.02) 1/3= 0.929 根據(jù)中文課本P157圖8-40可查得螺旋槳槳軸直徑： dt=145mm 采用整體式螺旋槳，則螺旋槳的轂徑： dh=1.8dt=1.8*145=261mm 而按AU型螺旋槳轂徑比為0.18計算所需槳轂直徑為： dh=0.18*1.4595*1000=262.7mm 說明：實際生產過程中，為方便加工，尺寸都應該取為整數(shù)， 在此設計時沒有完全參照課本上給的公式計算。轂前后兩端的直徑： d2=0.88*dh=0.88*2

20、62.7=232mmd1=1.10*dh=1.10*262.7=289mm根據(jù)實際情況取槳轂長度：l0=320mm其中，前半段長120mm，后半段長200mm減輕孔的長度：l1=0.3*l0=0.3*320=96mm轂部筒圓厚度：=0.75*t0.2R=0.75*0.0406*1459.5=44.44mm葉面、葉背與轂連接處的圓弧半徑：r1=0.033D=0.033*1.4595*1000=48.16mm r2=0.044D=0.044*1.4595*1000=62.22mm15.螺旋槳總圖繪制：伸張輪廓、切面形狀、投射輪廓、展開輪廓、側投影輪廓、限界輪廓、最大厚度線、包轂線、槳轂、標題欄、主

21、要要素、型值表、尺寸標注、技術要求（見總圖）16.螺旋槳重量及轉動慣性計算 Cu1錳青銅材料重量密度=8300kgf/m3; 0.6R處葉切面的弦長為： b0.6R=0.9911*b0.66R=0.9911*0.3298=0.3269m 螺旋槳直徑D=1.4595m。 t0.2=0.0406*1.4595=0.0593 m, t0.6= 0.0218*1.4595=0.0318m; 最大連續(xù)功率PD=174.08hp，此時N0=217.02 rpm 轂徑dh=0.18*D=0.18*1.4595*1000=262.7mm 轂長LK=0.32m 槳轂長度中央處軸徑 d0=0.045+0.108(

22、PD/N)1/3-KLK/2 =0.045+0.108*(174.08/217.02)1/3-0.32/(2*15) =0.135m 轂徑比 d/D=0.18 則根據(jù)我國船舶及海洋工程設計研究院提出的公式： 槳葉重Gbl=0.169*Z*bmax*(0.5*t0.2+t0.6)*(1-d/D)*D =0.169*8300*4*0.3269*(0.5*0.0593+0.0318)*(1-0.18)*1.4595 =134.89kgf 槳轂重0/d)*LK*d2(kgf) =(0.88-0.6*0.135/0.2627)*0.32*8300*0.26272 =104.78kgf 螺旋槳重量 G= Gbl +Gn=134.89+104.78=239.67kgf 螺旋槳慣性矩Imp=0.0948*Z*bmax*(0.5t0.2+t0.6)D3 =0.0948*8300*4*0.3269*(0.5*0.0593+0.0318)*1