推进演示文稿幻灯片.ppt

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1、推进演示文稿第1页，共49页，编辑于2022年，星期六8.1 8.1 设计问题和设计方法设计问题和设计方法一、螺旋桨的初步设计问题一、螺旋桨的初步设计问题 目标：设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又使消耗的主机马力最目标：设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又使消耗的主机马力最小。分为两种：小。分为两种：1、已知船速、已知船速 V，有效马力，有效马力 PE，根据选定的螺旋桨直径，根据选定的螺旋桨直径 D，确定螺旋桨的最佳转，确定螺旋桨的最佳转速速 n，效率，效率 0，螺距比，螺距比 P/D和主机马力和主机马力 PS；2、已知船速、已知船速 V，有效马力，有效马力 PE，根

2、据选定的转速，根据选定的转速 n，确定螺旋桨的最佳直径，确定螺旋桨的最佳直径 D，效率效率 0，螺距比，螺距比 P/D和主机马力和主机马力 PS。二、螺旋桨的终结设计问题二、螺旋桨的终结设计问题 目标：主机已选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高目标：主机已选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。航速的螺旋桨。具体地讲，就是具体地讲，就是已知主机马力已知主机马力 PS，转速，转速 n和有效马力曲线，确定最大船速和有效马力曲线，确定最大船速 V，螺，螺旋桨的直径旋桨的直径 D，螺距比，螺距比 P/D及效率及效率 0。在造船实践中，一般采用标准机型，所以在造船实

3、践中，一般采用标准机型，所以在实际设计中，极大多数是这类设计问题。在实际设计中，极大多数是这类设计问题。第2页，共49页，编辑于2022年，星期六 目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计法。法。图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计。图谱方法计算方便，易于为人们所掌握，是目前应用较谱来进行设计。图谱方法计算方便，易于为人们所掌握，是目前应用较广的一种设计方法。应用图谱设计螺旋桨虽然受到系列组型式的限制，广的一种设计方法。应用图谱

4、设计螺旋桨虽然受到系列组型式的限制，但此类资料很丰富，已能包括一般常用螺旋桨的类型。但此类资料很丰富，已能包括一般常用螺旋桨的类型。环流理论设计方法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行环流理论设计方法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计。用此种方法可以分别选择各半径处最适宜的螺距和切面形状，并螺旋桨设计。用此种方法可以分别选择各半径处最适宜的螺距和切面形状，并能照顾到船后伴流不均匀的影响，因而对于螺旋桨的空泡和振动问题可进行比能照顾到船后伴流不均匀的影响，因而对于螺旋桨的空泡和振动问题可进行比较正确的考虑。随着计算机的普及和环流理论的成熟，现已得到广泛的应用。

5、较正确的考虑。随着计算机的普及和环流理论的成熟，现已得到广泛的应用。第3页，共49页，编辑于2022年，星期六 在进行螺旋桨设计时，必须针对船舶的特点和要求，根据实践经验，选用合适的在进行螺旋桨设计时，必须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。这里主要讨论商船螺旋桨的设计，兼顾高速军舰螺旋桨设计。目前在商螺旋桨图谱。这里主要讨论商船螺旋桨的设计，兼顾高速军舰螺旋桨设计。目前在商船螺旋桨设计中，以荷兰的楚思德船螺旋桨设计中，以荷兰的楚思德B型螺旋桨和日本型螺旋桨和日本Au型螺旋桨应用最为广泛。型螺旋桨应用最为广泛。8.2 Bp-8.2 Bp-型螺旋桨型螺旋桨设计图谱及其应用设

6、计图谱及其应用第4页，共49页，编辑于2022年，星期六一、一、AU型螺旋桨设计图谱及其应用型螺旋桨设计图谱及其应用 如果将如果将AU型型5叶，盘面比叶，盘面比0.50，螺距比分别为：，螺距比分别为：PD0.4，0.6，0.8，1.0，1.2的五个螺旋桨的敞水试验结果绘制在同一图上，则可以得到的五个螺旋桨的敞水试验结果绘制在同一图上，则可以得到一个敞水性征曲线组。当知道进速系数一个敞水性征曲线组。当知道进速系数JVA(nD)以后，即可得到不以后，即可得到不同螺距比螺旋桨的性能。在螺旋桨的设计问题中，一般不可能同时同螺距比螺旋桨的性能。在螺旋桨的设计问题中，一般不可能同时给定直径给定直径D和转速

7、和转速N，而敞水性征曲线图的横坐标进速系数，而敞水性征曲线图的横坐标进速系数J却同时包括却同时包括了了D和和N两个参数，这给设计螺旋桨带来不便，为此需将这类性征曲两个参数，这给设计螺旋桨带来不便，为此需将这类性征曲线转绘成专用图谱，线转绘成专用图谱，B型图谱就是目前应用最广的一种图谱形式。型图谱就是目前应用最广的一种图谱形式。第5页，共49页，编辑于2022年，星期六1、Bp-Bp-型设计型设计图谱的建立图谱的建立 针对终结设计问题针对终结设计问题(已知主机马力和螺旋桨转速已知主机马力和螺旋桨转速)，导出不包含直径导出不包含直径 D D 的系数。的系数。由由 定义收到马力系数（功率系数）为定义

8、收到马力系数（功率系数）为各量单位取为：各量单位取为：PD(hp)，VA(m/s)，n(rps)如取为：如取为：VA(kn)，N(rpm)，=104.51 kgfs2/m4则有则有第6页，共49页，编辑于2022年，星期六同时定义直径系数同时定义直径系数由敞水曲线绘制由敞水曲线绘制 -图谱方法图谱方法1）确定效率等值线范围，一般确定效率等值线范围，一般0=0.3-0.70.3-0.7，和间距，一般和间距，一般=0.010.012）确定直径系数等值线范围，一般）确定直径系数等值线范围，一般 =30 200，和间距，一般和间距，一般 =23）做效率等值曲线。在敞水曲线上，用每）做效率等值曲线。在敞

9、水曲线上，用每个等值效率，做水平线与各个个等值效率，做水平线与各个P/D的效率曲线的效率曲线相相交，并各个交点上读取交，并各个交点上读取J和相应的和相应的KQ值。然后值。然后由下式计算由下式计算BP：将各个将各个 相应的相应的P/D，用光滑曲线相连，用光滑曲线相连，得效率等值曲线。得效率等值曲线。第7页，共49页，编辑于2022年，星期六4）做等值直径曲线。对每个给定的直径系数）做等值直径曲线。对每个给定的直径系数 值，计算其相应的值，计算其相应的J值：值：5）将各）将各 时效率最时效率最高点连成光顺曲线，即为最佳高点连成光顺曲线，即为最佳效率曲线。效率曲线。在计算的在计算的J，从，从敞水曲线

10、上读取在各个敞水曲线上读取在各个P/D下的下的KQ值，并值，并J和和KQ计算计算BP:将各个将各个 相对应得相对应得P/D，用光滑曲线连接得等值直径系数曲线。，用光滑曲线连接得等值直径系数曲线。第8页，共49页，编辑于2022年，星期六第9页，共49页，编辑于2022年，星期六2、AUAU（MAUMAU）型螺旋桨形式型螺旋桨形式 AUAU该系列原型，为部分五叶桨和六叶桨采用。该系列原型，为部分五叶桨和六叶桨采用。MAUMAU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。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。AUAUW W尾缘有一定翘度，六叶桨

11、采用。尾缘有一定翘度，六叶桨采用。MAU为等螺距螺旋桨为等螺距螺旋桨第10页，共49页，编辑于2022年，星期六 AU、AUW、MAUW 有有4、5、6叶桨，根据它们的伸张轮廓尺寸和叶桨，根据它们的伸张轮廓尺寸和叶切面尺寸就可以求出螺旋桨的伸张轮廓和各半径处的叶切面形状。叶切面尺寸就可以求出螺旋桨的伸张轮廓和各半径处的叶切面形状。第11页，共49页，编辑于2022年，星期六3、图谱的应用图谱的应用 设计时应先确定设计时应先确定 1)1)螺旋桨的初螺旋桨的初步设计问题步设计问题 （a)a)已知船速已知船速 V，PE，选定，选定 D，确，确定最佳转速定最佳转速 N，0，P/D，PS 选定桨型，叶数

12、，选定桨型，叶数，盘面比，假设一组盘面比，假设一组转速转速N，列表计算。，列表计算。第12页，共49页，编辑于2022年，星期六 根据计算结果作根据计算结果作 PS，PTE，P/D，0 N曲线图。曲线图。根据已知船速根据已知船速V时的有效时的有效马力马力PE作水平线与作水平线与PTE曲线相交，由此交点可读出螺旋桨的转速曲线相交，由此交点可读出螺旋桨的转速N、要求的主机、要求的主机马力马力Ps及螺旋桨的螺距比及螺旋桨的螺距比PD、效率、效率0。第13页，共49页，编辑于2022年，星期六 （b)b)已知船速已知船速 V，PE，选定，选定 N，确定，确定最佳直径最佳直径D，0，P/D，PS 同样选

13、定桨型，同样选定桨型，叶数，盘面比，假叶数，盘面比，假设一组设一组直径直径 D，列，列表计算。表计算。第14页，共49页，编辑于2022年，星期六 根据计算结果作根据计算结果作 PS，PTE，P/D，0 D曲线图。曲线图。PTE与与PE 交点即为设计交点即为设计桨的各项参数。桨的各项参数。第15页，共49页，编辑于2022年，星期六2)2)螺旋桨的终结设计问题螺旋桨的终结设计问题 已知有效马力曲线已知有效马力曲线PE，主机功率，主机功率 PS，转速转速 N，确定最高船速确定最高船速 V，0，P/D，D。选定桨型，叶数，盘面比，假设一组船速选定桨型，叶数，盘面比，假设一组船速V，列表计算。，列表

14、计算。25000t散货船。散货船。=0.34，t=0.26，R=0.982。PS=12000hp，N=118.5r/min，S=0.98。PD=SRPS=0.980.98212000=11550(hp)第16页，共49页，编辑于2022年，星期六第17页，共49页，编辑于2022年，星期六根据计算结果作根据计算结果作 P/D，0，PE，PTE，D V曲线图。曲线图。PTE与与PE 交交点即为设计桨的各项参数。点即为设计桨的各项参数。螺旋桨要素及船速如下：螺旋桨要素及船速如下：P/D=0.731 O=0.569 D=5.897m Vmax=16.11kn第18页，共49页，编辑于2022年，星期

15、六二、二、B型螺旋桨设计图谱的新形式型螺旋桨设计图谱的新形式1969年重新整理发表。年重新整理发表。1、B型桨图谱与型桨图谱与AU图谱的差别：图谱的差别：AU型：型：1）参数均为公制单位；）参数均为公制单位；2）图谱已换算至海水情况；）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。）图谱查出的最佳直径就是船后的最佳直径。B型：型：1）参数均采用英制单位；）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）图谱未换算至海水情况，设计海船时，需用3)1969年前的图谱最佳直径用于船后时需减小年前的图

16、谱最佳直径用于船后时需减小 24，1969年以后，直接应用。年以后，直接应用。=1.025，为海水密度。，为海水密度。第19页，共49页，编辑于2022年，星期六2、B型系列桨的新图谱型系列桨的新图谱 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，包括套新图谱，包括（1）KT，KQJ 图谱；图谱；（2）BP11/J 图谱；图谱；（3）BP21/J 图谱。图谱。BP1 和和 BP2 的定义为：的定义为：PD(kgfm/s)，VA(m/s)，n(rps)，Q(kgfm）上述三组图谱都己修正至雷诺数上述三组图

17、谱都己修正至雷诺数Re2108的情况。的情况。第20页，共49页，编辑于2022年，星期六 近期荷兰船模试验池有时采用一种称为近期荷兰船模试验池有时采用一种称为BB型的螺旋桨。此类螺旋桨与型的螺旋桨。此类螺旋桨与B型螺旋桨基本一样，只是在近梢部略为加宽。就水动力性能而言，可以认型螺旋桨基本一样，只是在近梢部略为加宽。就水动力性能而言，可以认为两者是相同的，也就是说可以用为两者是相同的，也就是说可以用B型桨的图谱来设计型桨的图谱来设计BB型螺旋桨。型螺旋桨。当主机功率、螺旋桨转速和进速给定时可以用当主机功率、螺旋桨转速和进速给定时可以用BP11/J 图谱图谱确定螺旋桨的确定螺旋桨的最佳直径。最佳

18、直径。当主机功率、螺旋桨直径和进速给定时可以用当主机功率、螺旋桨直径和进速给定时可以用BP21/J 图谱图谱确定螺旋桨的最佳转速。确定螺旋桨的最佳转速。第21页，共49页，编辑于2022年，星期六3、B型系列桨型式型系列桨型式 根部切面为机翼型，梢部切面为弓形，后倾角为根部切面为机翼型，梢部切面为弓形，后倾角为15o，四叶桨，四叶桨0.6R1.0R为等为等螺距，螺距，0.6R至叶根逐渐减少，至叶根减少至叶根逐渐减少，至叶根减少20，其它叶数桨为等螺距桨。，其它叶数桨为等螺距桨。第22页，共49页，编辑于2022年，星期六8.3 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一

19、、螺旋桨的数目一、螺旋桨的数目 通常习惯按母型船来选取螺旋桨数目，且螺旋桨数目与船舶尾部线型直接有关，通常习惯按母型船来选取螺旋桨数目，且螺旋桨数目与船舶尾部线型直接有关，故在船舶初步设计时已决定其螺旋桨数目。故在船舶初步设计时已决定其螺旋桨数目。若马力相同，则单螺旋桨船之推进效率常高于双螺旋桨船，这是因为单螺旋桨位若马力相同，则单螺旋桨船之推进效率常高于双螺旋桨船，这是因为单螺旋桨位于船尾中央，伴流较大，且单桨的直径较双桨为大，故其效率较高。于船尾中央，伴流较大，且单桨的直径较双桨为大，故其效率较高。随着集装箱船的大型化、高速化，由于主机能力所限，船速超过随着集装箱船的大型化、高速化，由于主

20、机能力所限，船速超过25kn者一般者一般采用多桨。从推进性能讲，以单桨最好，三桨次之，双桨最差。目前由于双桨船采用多桨。从推进性能讲，以单桨最好，三桨次之，双桨最差。目前由于双桨船尾部形状的改进，双桨效率已有所提高。尾部形状的改进，双桨效率已有所提高。客船要求速度快、振动小、操纵灵活，故多采用双桨。江船常受吃水限制，而且要求客船要求速度快、振动小、操纵灵活，故多采用双桨。江船常受吃水限制，而且要求操纵灵敏，故也大多采用双螺旋桨。操纵灵敏，故也大多采用双螺旋桨。第23页，共49页，编辑于2022年，星期六 军用舰艇则有装四个螺旋桨的，因为对于军用舰艇来说，作战时的快速性、机动性和生军用舰艇则有装

21、四个螺旋桨的，因为对于军用舰艇来说，作战时的快速性、机动性和生命力都是十分重要的，而且这样也可兼顾动力装置的使用寿命及各种使用工况下的经济性。命力都是十分重要的，而且这样也可兼顾动力装置的使用寿命及各种使用工况下的经济性。二、螺旋桨的叶数二、螺旋桨的叶数 叶数的选择应根据船型、吃水、推进性能、振动和空泡等多方面加以考虑。一般认叶数的选择应根据船型、吃水、推进性能、振动和空泡等多方面加以考虑。一般认为，若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率常略高，叶数多者因叶栅干扰作为，若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率常略高，叶数多者因叶栅干扰作用增大，故效率下降。但叶数多者对减小振动有利，叶

22、数少者对避免空泡有利。通常双用增大，故效率下降。但叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避免空泡有利。通常双桨船多采用桨船多采用3或或4叶，高速军舰以叶，高速军舰以3叶为宜。叶为宜。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 根据过去大量造船资料的统计，一般说来，在根据过去大量造船资料的统计，一般说来，在3叶至叶至6叶之间选择。叶之间选择。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 叶数多少对螺旋桨的推进性能和敞水效率几乎没有影响。叶数多少对螺旋桨的推进性能和敞水效率几乎没有影响。第24页，共49页，编辑于2022年，星期六3.综合考虑螺旋桨效率与空泡性能综合考

23、虑螺旋桨效率与空泡性能 一般来说，每增加一叶，盘面比约增加一般来说，每增加一叶，盘面比约增加5一一10，因此避免了空泡发生，因此避免了空泡发生的可能。但叶数增加，效率并不下降。的可能。但叶数增加，效率并不下降。4.螺旋桨叶数与振动的关系螺旋桨叶数与振动的关系 近期对螺旋桨激振力的研究表明，螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振近期对螺旋桨激振力的研究表明，螺旋桨诱导的表面力是导致强烈尾振的主要原因，因此在图谱设计中，一般单桨商船多用的主要原因，因此在图谱设计中，一般单桨商船多用4叶。但随着船舶的大叶。但随着船舶的大型化，振动问题显得突出，有采用型化，振动问题显得突出，有采用5叶甚至叶甚至6叶的趋势。

24、叶的趋势。此外，在选择叶数时应避免和船体或轴系发生共振，亦即避免叶频此外，在选择叶数时应避免和船体或轴系发生共振，亦即避免叶频nZ(转数与叶数的乘积转数与叶数的乘积)与轴系或船体的自然频率相等或相近。同时还应尽量与轴系或船体的自然频率相等或相近。同时还应尽量避免主机气缸数、冲程数与叶数相等或恰为其整数倍。避免主机气缸数、冲程数与叶数相等或恰为其整数倍。第25页，共49页，编辑于2022年，星期六三、螺旋桨的直径三、螺旋桨的直径 对于经常在压载情况下航行的船舶，宜采用直径较小的螺旋桨，以照顾压载时的效率对于经常在压载情况下航行的船舶，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。

25、从振动方面考虑，螺旋桨与船体间的间隙不宜过小，否则可能引起和避免叶梢露出水面。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。实际上螺旋桨的直径多数是根据设计图谱来决定的。严重振动。实际上螺旋桨的直径多数是根据设计图谱来决定的。四、螺旋桨的转速四、螺旋桨的转速 二节点垂向振动频率是船上所有自然频率的最低者，它比目前经常遇到的螺旋二节点垂向振动频率是船上所有自然频率的最低者，它比目前经常遇到的螺旋桨转速范围低不了多少桨转速范围低不了多少(一般单螺旋桨的每分钟转数大致在一般单螺旋桨的每分钟转数大致在80至至150之间之间)。在船舶设计时，应相当确切地决定船体振动的自然频率，特别

26、是二节点垂在船舶设计时，应相当确切地决定船体振动的自然频率，特别是二节点垂向振动频率向振动频率N2V，螺旋桨转速，螺旋桨转速N的选择应避开的选择应避开0.9N2V1.1N2V，螺旋桨转速的选择一，螺旋桨转速的选择一般均大于般均大于1.1N2V。这样，在机器启动与加速时，共振情况只出现在一段很短的时间内，。这样，在机器启动与加速时，共振情况只出现在一段很短的时间内，不会引起严重的后果。不会引起严重的后果。第26页，共49页，编辑于2022年，星期六五、桨叶外形和叶切面形状五、桨叶外形和叶切面形状 螺旋桨最常用的叶切面形状有弓型螺旋桨最常用的叶切面形状有弓型(或称圆背形或称圆背形)和机翼型两种。弓

27、型切面的和机翼型两种。弓型切面的压力分布较均匀，不易产生空泡，但在低载荷时其效率较机翼型约低压力分布较均匀，不易产生空泡，但在低载荷时其效率较机翼型约低3一一4。若适当选择机翼型切面的中线形状使其压力分布较均匀，则无论对空泡或效率均有益，若适当选择机翼型切面的中线形状使其压力分布较均匀，则无论对空泡或效率均有益，故商船螺旋桨采用机翼型切面。军舰螺旋桨及其他高载荷螺旋桨都用宽而薄的弓型切故商船螺旋桨采用机翼型切面。军舰螺旋桨及其他高载荷螺旋桨都用宽而薄的弓型切面。面。第27页，共49页，编辑于2022年，星期六 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 上面所讨论的螺旋桨设计问题

28、，系对船舶在一定情况下选择效率最佳的螺旋上面所讨论的螺旋桨设计问题，系对船舶在一定情况下选择效率最佳的螺旋桨，对于普通船舶即指满载时以全速或用正常马力航行的情况。显然，船舶在设桨，对于普通船舶即指满载时以全速或用正常马力航行的情况。显然，船舶在设计状态下航行时，不仅螺旋桨效率最佳，而且船体计状态下航行时，不仅螺旋桨效率最佳，而且船体螺旋桨螺旋桨主机间的配合十分完善。主机间的配合十分完善。但船舶的实际航行状态比较复杂，外界情况的改变但船舶的实际航行状态比较复杂，外界情况的改变(例如风浪、污底、航道深度、装载情况例如风浪、污底、航道深度、装载情况等等)直接引起船体阻力的变化，因而航速、螺旋桨的工作

29、情况、主机的功率及转速直接引起船体阻力的变化，因而航速、螺旋桨的工作情况、主机的功率及转速等都将发生变化。等都将发生变化。第28页，共49页，编辑于2022年，星期六 螺旋桨及主机装在船上成为一个复杂的联动机构。主机为机械能的发生器，螺旋螺旋桨及主机装在船上成为一个复杂的联动机构。主机为机械能的发生器，螺旋桨为能量的转换器桨为能量的转换器(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)，而船体则为能量的需求者，而船体则为能量的需求者(即螺旋桨即螺旋桨的推力能消耗于船体阻力的作功的推力能消耗于船体阻力的作功)。因此，船体。因此，船体螺旋桨螺旋桨主机之间能量转换及工作状主机之间能量转换及工

30、作状态是相互牵制和相互关联的。当船舶在等速直线航行时，主机与螺旋桨之间有下列关系：态是相互牵制和相互关联的。当船舶在等速直线航行时，主机与螺旋桨之间有下列关系：运动的：螺旋桨的转数等于主机的转数；运动的：螺旋桨的转数等于主机的转数；动力的：螺旋桨所需的转力矩等于主机所能供给的转力矩。动力的：螺旋桨所需的转力矩等于主机所能供给的转力矩。若螺旋桨与主机之间装有减速齿轮，则上述关系中尚需引入传动比作为乘数。若螺旋桨与主机之间装有减速齿轮，则上述关系中尚需引入传动比作为乘数。同样，在船体与螺旋桨之间也存在下列关系：同样，在船体与螺旋桨之间也存在下列关系：运动的：螺旋桨的进速等于伴流修正后的船速，即运动

31、的：螺旋桨的进速等于伴流修正后的船速，即VAV(1-);动力的：螺旋桨的有效推力等于船体所受的阻力，即动力的：螺旋桨的有效推力等于船体所受的阻力，即T(1t)R。第29页，共49页，编辑于2022年，星期六 现讨论船速变化现讨论船速变化(即主机的部分马力航行即主机的部分马力航行)时螺旋桨的工作情况。当船在刚开航时螺旋桨的工作情况。当船在刚开航时，船速及船体阻力为零，主机以某一转速带动螺旋桨，此时螺旋桨的进速系数时，船速及船体阻力为零，主机以某一转速带动螺旋桨，此时螺旋桨的进速系数J0，其发出之推力启动船舶作加速运动。其后，船速渐增，阻力加大，螺旋桨的，其发出之推力启动船舶作加速运动。其后，船速

32、渐增，阻力加大，螺旋桨的进速系数也随之渐增。若转速保持不变，则推力因进速系数增加而略减，如转进速系数也随之渐增。若转速保持不变，则推力因进速系数增加而略减，如转速继续增加，则推力可能续增。当船速与转速达到适当的关系后，螺旋桨发出速继续增加，则推力可能续增。当船速与转速达到适当的关系后，螺旋桨发出的推力恰能克服船体阻力，螺旋桨所遭受的转力矩亦恰为主机所能供给者，则的推力恰能克服船体阻力，螺旋桨所遭受的转力矩亦恰为主机所能供给者，则供求互相平衡，船即以等速度前进，螺旋桨也在一定的进速系数下工作。供求互相平衡，船即以等速度前进，螺旋桨也在一定的进速系数下工作。我们可将螺旋桨视为主机的制动器。在某一定

33、船速时增加转速，则螺旋桨的我们可将螺旋桨视为主机的制动器。在某一定船速时增加转速，则螺旋桨的进速系数减小，因而发出较大之推力和吸收较大之转矩。如因增加转速所需之进速系数减小，因而发出较大之推力和吸收较大之转矩。如因增加转速所需之转矩已达到主机所能供给之数值，则转速不能再增。转矩已达到主机所能供给之数值，则转速不能再增。第30页，共49页，编辑于2022年，星期六三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（压载、不同载况下（压载、满载、超载）船体满载、超载）船体有效功率有效功率

34、不同载况下（压载、不同载况下（压载、满载、超载）螺旋满载、超载）螺旋桨的有效推进功率桨的有效推进功率不同载况下（压载、不同载况下（压载、满载、超载）主机满载、超载）主机的功率需求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有效马力曲线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31页，共49页，编辑于2022年，星期六8.5 8.5 螺旋桨图谱设计举例螺旋桨图谱设计举例一、船舶的主要参数一、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

35、货船船型：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：设计水线长：LWL=144.20 米米垂线间长：垂线间长：LPP=140.00 米米型宽：型宽：B=21.80 米米型深：型深：H=12.50 米米设计吃水：设计吃水：T=8.90 米米方形系数：方形系数：CB=0.743排水量：排水量：=20800 吨吨桨轴中心距基线：桨轴中心距基线：ZP=2.95 米米有效马力曲线数据有效马力曲线数据:第32页，共49页，编辑于2022年，星期六二、主机参数二、主机参数型号型号 苏尔士苏尔士6RLB56 柴油机柴油机最大持续功率最大持续功率 8460 hp转速转速 155 rpm转向

36、转向 右旋右旋三、推进因子三、推进因子伴流分数伴流分数 w=0.35推力减额分数推力减额分数 t=0.6w=0.21相对旋转效率相对旋转效率 R=1.0船身效率船身效率 H=1.2154四、最大航速的计算四、最大航速的计算选用选用MAU4叶桨，取叶桨，取10功率储备，轴系效率为功率储备，轴系效率为S=0.97，敞水收到马力为：敞水收到马力为：第33页，共49页，编辑于2022年，星期六采用采用MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70图谱列表计算图谱列表计算第34页，共49页，编辑于2022年，星期六根据表格计算结果绘制各变量与航根据表格计算结果绘制各变量与航速的关系曲线，由速的关系曲线，

37、由 PTE 与与 船体满载船体满载PE曲线的交点，可确定不同盘面比曲线的交点，可确定不同盘面比的设计桨的参数的设计桨的参数P/D、D、和和0 0及设计航速及设计航速。第35页，共49页，编辑于2022年，星期六利用柏利尔空泡限界线进行校核，确定不发生空泡的最小盘面比。利用柏利尔空泡限界线进行校核，确定不发生空泡的最小盘面比。五、空泡校核五、空泡校核第36页，共49页，编辑于2022年，星期六第37页，共49页，编辑于2022年，星期六根据表格计算结果绘制各变量与盘根据表格计算结果绘制各变量与盘面比的关系曲线，并绘出盘面比曲面比的关系曲线，并绘出盘面比曲线，由线，由 需要的盘面比需要的盘面比 与

38、盘面比曲线与盘面比曲线的交点，可确定不发生空泡的最小盘的交点，可确定不发生空泡的最小盘面比，及相应设计桨的参数。面比，及相应设计桨的参数。第38页，共49页，编辑于2022年，星期六六、强度校核六、强度校核根据根据 2001年年规范规范，0.25R 和和 0.6R 处的切面厚度应不小于下式计算的值处的切面厚度应不小于下式计算的值第39页，共49页，编辑于2022年，星期六第40页，共49页，编辑于2022年，星期六可见可见MAU标准桨叶厚度不满足强度要求，实际取标准桨叶厚度不满足强度要求，实际取的连线，确定桨叶厚度分布的连线，确定桨叶厚度分布第41页，共49页，编辑于2022年，星期六七、螺距

39、修正七、螺距修正取取 MAU 的毂径比的毂径比 0.18，无需修正，无需修正设计桨的叶厚度比标准桨大，需进行修正设计桨的叶厚度比标准桨大，需进行修正八、重量及惯性矩计算八、重量及惯性矩计算根据剖面形状，用近似积分计算：根据剖面形状，用近似积分计算：桨叶重量：桨叶重量：桨毂重量：桨毂重量：螺旋桨总重量：螺旋桨总重量：桨叶惯性矩：桨叶惯性矩：桨毂惯性矩：桨毂惯性矩：螺旋桨总惯性矩：螺旋桨总惯性矩：第42页，共49页，编辑于2022年，星期六九、敞水性征曲线九、敞水性征曲线 由由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.684的敞水性征曲线内插求得的敞水性征曲线内插求得MAU4-54.4，P/D=

40、0.684的敞水性征曲线。的敞水性征曲线。第43页，共49页，编辑于2022年，星期六十、系柱特性十、系柱特性螺旋桨转矩螺旋桨转矩系柱推力系柱推力螺旋桨转速螺旋桨转速螺旋桨敞水功率螺旋桨敞水功率第44页，共49页，编辑于2022年，星期六十一、螺旋桨设计总结十一、螺旋桨设计总结螺旋桨直径螺旋桨直径 D=4.78米米螺距比螺距比 P/D=0.6825桨型桨型 MAU叶数叶数 Z=4盘面比盘面比 AE/A0=0.544纵倾角纵倾角 =8o螺旋桨效率螺旋桨效率 =0.545设计航速设计航速 Vmax=15.48节节毂径比毂径比 dh/D=0.18旋向旋向 右旋右旋材料材料 铝镍青铜铝镍青铜重量重量

41、8406.75 公斤公斤惯性矩惯性矩 97893.4 公斤厘米秒公斤厘米秒2 第45页，共49页，编辑于2022年，星期六十二、绘制螺旋桨总图十二、绘制螺旋桨总图第46页，共49页，编辑于2022年，星期六螺旋桨图谱设计作业螺旋桨图谱设计作业一、船舶的主要参数一、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：设计水线长：LWL=172.8 米米垂线间长：垂线间长：LPP=164.60 米米型宽：型宽：B=30.0 米米型深：型深：H=14.50 米米设计吃水：设计吃水：T=10.82 米米方形系数：

42、方形系数：CB=0.675排水量：排水量：=36943 吨吨桨轴中心距基线：桨轴中心距基线：ZP=3.68 米米有效马力曲线数据有效马力曲线数据:航速V(kn)151617181920有效马力PE（hp）满载5044 6211 7675 9522 11663 15410 压载4407 5500 6776 8053 9209 11499 110满载5547 6834 8443 10625 12829 16952 第47页，共49页，编辑于2022年，星期六二、主机参数二、主机参数最大持续功率最大持续功率 12778 hp转速转速 102.3 rpm转向转向 右旋右旋三、推进因子三、推进因子伴流分

43、数伴流分数 w=0.404推力减额分数推力减额分数 t=0.22相对旋转效率相对旋转效率 R=1.0船身效率船身效率 H=1.31四、最大航速的计算四、最大航速的计算选用选用MAU4叶桨，取叶桨，取10功率储备，轴系效率为功率储备，轴系效率为S=0.97，敞水收到马力为：敞水收到马力为：第48页，共49页，编辑于2022年，星期六五、空泡校核五、空泡校核六、强度校核六、强度校核七、螺距修正七、螺距修正*八、重量及惯性矩计算八、重量及惯性矩计算(不用做不用做)九、敞水性征曲线确定九、敞水性征曲线确定十、系住特性计算十、系住特性计算十一、航行特性计算十一、航行特性计算十二、螺旋桨计算总结十二、螺旋桨计算总结第49页，共49页，编辑于2022年，星期六