1、第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)给定主机马给定主机马力，使船舶力，使船
2、舶能达到最高能达到最高航速航速船舶线型初步设计完成船舶线型初步设计完成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达到预定航速，消耗的速，消耗的主机马力小主机马力小 设计一个设计一个螺旋桨？螺旋桨？初步设计初步设计终结设计终结设计2 33eVCP海军系数海军系数第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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，适的螺旋桨，然后由螺
3、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。并据此订购主机。船速船速 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、螺距比、螺距比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、螺距比、螺距比P/DP/D、主机马力、主机马力P PS S第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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
4、和转速决定后，求所能达到的最高航速及螺旋桨的尺度。第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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根据螺旋桨模型敞水性征系列试验绘制成专用的各类图谱进行设计。征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。BKJ型图谱、型图谱、型图谱型图谱第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 环流理论设计法环流理论设计法 -
5、 - 根据环流理论及叶切面试根据环流理论及叶切面试验资料验资料, ,对桨叶各半径处叶元体分别进行设计，得出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）。各叶元体最佳的组合（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。第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)8-8
6、- 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。要求，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 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)一、一、AU型螺旋桨型螺旋桨设计图谱及其应用设计图谱及其应用 1. 1. B-B-型设计型设计 图谱的建立图谱的建立 0.
7、40.60.81.00.40.60.81.00.60.81.01.2KQKT4252KT , 10KQJ0P/D = 0.4P/D = 1.2P/D = 1.20.80.70.60.50.40.30.200.10.90.80.70.60.50.40.30.20.11.41.21.00.80.60.40.20AU5-50KT = T/ n DKQ = Q/ n D 0 = KTJ/2 KQJ = VA/nDAU5-50螺旋螺旋桨敞水性征桨敞水性征曲线组曲线组第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)nJVDA/nPnJVnKDAQ275)/
8、(52525752ADQVnPJK5 . 22/15752ADQVnPJKPD - 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) )52DnKQQnPQD275B-推导推导过程过程第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 注意：注意：5 . 25 . 05 . 25 . 030.33JKBVNPDPAD BP - 功率系数功率系数JVNDA86.30 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
9、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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)= 0.57= 60= 50= 40BP= 0.65= 306543211.20.91.01.10.70.80.6P / D图谱图谱 PB图谱图谱第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 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
10、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。PB PBPB第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 对不同对不同P/D的螺旋桨性征曲线都作上述处理，并的螺旋桨性征曲线都作
11、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) )效效率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线。率最高的点连成光滑的曲线，即得最佳效率线。 PB第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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
12、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型型第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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（b）（a）MAU的攻角AU的攻角MAU的拱度AU的拱度0010050弦长的百分比从导边算起的距离，以弦长百分比表示MAUAU24从导边算起的距离，以弦长百分比表示1005012345MAUAU0.8R弦长的百分比第8章 螺旋桨图谱设计 (P
13、ropeller Design with Series Charts) AU型螺旋桨是等螺距螺旋桨型螺旋桨是等螺距螺旋桨 四叶螺旋桨系列：四叶螺旋桨系列：属于本组的属于本组的模型螺旋桨要素列于模型螺旋桨要素列于表表8-1中中。桨叶轮廓的尺寸见表桨叶轮廓的尺寸见表8-4，切面形状见表切面形状见表8-6. 轮廓形状如图轮廓形状如图8-4(a)及及(b)所示所示。根据表根据表8-1，8-4，8-6可以绘制螺旋桨的伸张轮廓和各半径处的叶切面可以绘制螺旋桨的伸张轮廓和各半径处的叶切面形状。形状。？表表8-1和图和图8-4螺螺旋桨尺寸不一致旋桨尺寸不一致桨模的几何特征桨模的几何特征:第8章 螺旋桨图谱设计
14、 (Propeller Design with Series Charts)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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)图图8-4 MAU4叶桨的轮廓形状叶桨的轮廓形状(b )(a )M
15、A U 4 -7 00 .7 0 R0 .5 0 R0 .3 0 R0 .2 0 R1 .0 0 R0 .9 5 R0 .8 0 R0 .6 0 R0 .4 0 R8 .8 00 .3 020.401 3 .4 05 .0 01 4 .8 013.604 .4 03 .3 22 .6 02 .6 03 .3 04 .4 013.401 0 .0 45 .0 01 0 .0 420.400 .3 08 .8 00 .3 0 R0 .5 0 R0 .7 0 R0 .9 0 RM A U 4 -5 5M A U 4 -4 01 .0 0 R第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design
16、with Series Charts)3. 3. 图谱的应用图谱的应用 在进行设计时，应先确定伴流分数在进行设计时，应先确定伴流分数、推力减额分数推力减额分数t t、相对旋转效率相对旋转效率R R及传送及传送效率效率s s。然后可应用图谱来解决螺旋桨然后可应用图谱来解决螺旋桨设计中不同类型的问题。设计中不同类型的问题。 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)(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，确定螺旋桨的最佳转速确定螺旋桨
17、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和主机和主机马力马力Ps。 首先需选定螺旋桨的型式，叶数和盘面比。例如选用首先需选定螺旋桨的型式，叶数和盘面比。例如选用MAU型，型，4叶，盘面比为叶，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( (或螺旋桨收或螺旋桨收到马力到马力 PD ) )，无法确定其中任一个参数，因此需要假设一组无法确定其中任一个参数，因此需要假设一组转速转速N 来进行计算，具体步骤可用表来进行计算，具体步骤可用表8-
18、9的形式进行。的形式进行。 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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( (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等值线与最佳效率曲线的交点得的交点得 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PTEPB第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)0000P
19、EPEPTEPTEPSPDPDPDPS，PTE (hp)D4D3D2D1N4N3N2NPS，PTE (hp)PSPD0000PEPEPTEPTEPSPDPDPDPS，PTE (hp)D4D3D2D1N4N3N2NPS，PTE (hp)PSPD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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)( (2) ) 螺旋桨的终结设计问题螺旋桨的终结设计问题 已知主机马力已知主机马力Ps、转速转速N和和有效马力曲线有效马力曲线，确，确定所能达到的最高航速定所能达到的最高航速V及螺旋桨的及螺旋
20、桨的尺度与效率尺度与效率。对于这类设计问题，在选定螺旋桨型式、叶数和对于这类设计问题，在选定螺旋桨型式、叶数和盘面比盘面比( (例如例如MAU4-55) )后，通常先假定后，通常先假定若干个船若干个船速速进行计算。终结设计是进行计算。终结设计是经常遇到经常遇到的设计问题。的设计问题。 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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
21、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 = 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。第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Char
22、ts)假定航速假定航速单位单位14151617VAkn9.239.9010.5611.22PD1/2107.4107.4107.4107.4VA2.5259308.5362422N118.5118.5118.5118.5BP49.241.335.230.27.026.4335.230.2查查AU5-50图谱，由图谱，由与与 最最佳效率线佳效率线的交点得的交点得到到76.571.066.262.000.5190.5440.5670.588P/D0.6720.7000.7280.752Dm5.955.935.905.87PTE6720704073407615PBPB第8章 螺旋桨图谱设计 (Pro
23、peller Design with Series Charts)PTEPE00P DPE900080007000600050004000V (kn)DAU5 50D (m)1716.111615P D6.05.95.85.70.820.740.780.700.660.580.620.540.50第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)结结 论论可达航速可达航速 11.16maxV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第8章 螺旋桨图谱设
24、计 (Propeller Design with Series Charts)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、展开面积比第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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：
25、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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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( (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
26、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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)直径直径 ， 转速转速 效
27、率效率船舶吃水、尾框间隙船舶吃水、尾框间隙 有限船舶直径有限船舶直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 修正修正第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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，否则可能引起严重振动。第8章 螺旋桨
28、图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 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。 DP5 . 2ADPVPNB PB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)41213P
29、TE = PD0HhpPTE1PTE2PTE3PTE4PB第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)四、螺旋桨的转速四、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。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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts
30、)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，应处于振动状态，从而使得整个船体结构振动，应避免。避免。局部振动：局部振动：船舶局部或某些装置处于振动状态，船舶局部或某些装置处于振动状态，可增设扶强材、支柱等措施消除可增设扶强材、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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)五、桨叶外形和叶切面形状五、桨叶外形和叶切面形状 桨叶外形轮廓：桨叶外形轮廓：展
31、开轮廓近于椭圆形者为良好的展开轮廓近于椭圆形者为良好的叶形。对于具有侧斜的桨叶，各半径处叶切面弦叶形。对于具有侧斜的桨叶，各半径处叶切面弦长也应大致按椭圆规律变化为佳。长也应大致按椭圆规律变化为佳。 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，效率和空泡性能都改善中线形状，效率和空泡性能都好：商船好：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，减小振动第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design
32、 with Series Charts)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；螺旋桨为能量的主机为机械能的发生器；螺旋桨为能量的转换器转换器(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；而船体则为能量的需求者则为能量的需求者(螺旋桨的推力能消耗于船体的螺旋桨的推力能消耗于船体的做功做功) 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推力能克服船体的阻力，螺旋桨所遭受的转
33、力矩恰为主机所能供应，此时船以等速前进，螺旋桨恰为主机所能供应，此时船以等速前进，螺旋桨在一定的进速系数下工作。在一定的进速系数下工作。第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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（压不同载况下（压载、满载、超载）载、满载、超载）船体有效功率船体有效功率不同载况下不同载况下（压（压载、满载、超载）载、满载、超载）螺旋桨的有效推螺旋桨的有效推进功率进功率不同载况下不同载况下（压（压
34、载、满载、超载）载、满载、超载）主机的功率需求主机的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第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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推力转矩转矩相等相等考虑推考虑推力减额力减额计
35、算流程见计算流程见P138.表表8-25第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)8-5 螺旋桨图谱设计举例螺旋桨图谱设计举例 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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、中机型船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型多用途远洋货船。多用途远洋货船。 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
36、方形系数方形系数 CB = 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 m80.21B50.12D90. 8d800,20 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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2,0361,7792,2392,6552,3512,9213,4063,0073,7474,3683,6424,8055,5334,3696,0
37、867,0175,2367,719第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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 最大持续功率最大持续功率 8,460hp 转转 速速 155rpm 旋旋 向向 右右 旋旋第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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 35. 02
38、1. 06 . 0t0 . 1R2154. 111Ht第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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 根据根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的图谱列表计算：的图谱列表计算：第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Des
39、ign with Series Charts)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/ /D0.6370.6590.6770.69700.4850.510
40、0.5330.556PTE = PDH0hp4,3544,5784,7844,986MAU4-7087.781.175.370.3P/ /D0.6480.6700.6940.71300.4700.4920.5140.534PTE = PDH0hp42194421461447935 . 2A5 . 0D/VPPB第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 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MAU4-404-554-704-704-55MAU4-40MAU4-404-554
41、-70P DPTE01716141513120.60.50.70.6908070700060005000400030002000MAU4-404-554-70V(kn)0P DPE第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 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/ /DD04-404-554-7015.6215.4815.280.64
42、70.6860.69874.673.673.84.8864.7784.7920.5640.5440.519第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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 /m95. 595. 29 . 8ptZd h2vsav0/mkgf255,1617495. 502
43、5, 1330,10 ph ppp2 24m第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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)/ 0.3890.4070.4
44、166 c ( (查图查图7- -20) ) 0.1620.1640.1697T = PD075 / /VAkgf5981858218563248 AP = m2 28.8558.8878.5189AE = AP/(/(1.067 - - 0.229P/ /D) )m2 29.6379.7679.39110 AE/A0 = AE / 0.5140.5450.5352A2R7 . 0VV2R7 . 021Vc2R7 . 021/VT24D第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 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
45、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。544. 0/0EAA684. 0/DP78. 4D545. 0048.15maxVAE /A0AE /A0AE /A0AE /A0P/D15.615.415.20.580.550.520.580.560.540.700.640.660.68P/D5.0D（给定的）D(m)V (kn)（要求的）AE /A04.60.700.55= 0.5440.40.524.8m kn 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)6. 强度校核强度校核 按按
46、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 XKYteeZbnNAY136. 1ZbDNGAAX1032d2102 .206, 897. 0460, 8Ne544. 0/0EdAAA684. 0/DP86 . 7G155Ngf/cm3 rpm 4 . 0/544. 078. 4226. 01 . 0/226. 00ER66. 0ZAADb=1.4692m第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts) 0596. 17212. 0R66. 0R25. 0b b4561.
47、 19911. 0R66. 0R6 . 0b b实际桨叶厚度按线性分布取：实际桨叶厚度按线性分布取：73.160035. 0R0 . 1Dtmmt0.2 = 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。2 .188R25. 0tmmmm第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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
48、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。 设计桨设计桨 标准桨标准桨 05827. 04692. 19964. 00853. 0R7 . 0bt05522. 031075. 09964. 00171. 0R7 . 0DDbt第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)( (取取MAU4-55MAU4-55为基准桨为基准桨) ) 修
49、正后的螺距比修正后的螺距比： 6128. 02695. 3155866.3048.1565. 0866.3011ANPV NPVs00183. 075. 0544. 055. 07 . 07 . 07 . 0标设btbtbt001534. 000183. 06128. 0684. 02)(12R7 . 00t btsDP DP6825. 0001534. 0684. 0)()(t0DPDPDP第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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
50、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 第8章 螺旋桨图谱设计 (Propeller Design with Series Charts)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的敞水性的敞
