350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计1.docx
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350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计1
350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计书
350吨载鱼量冷藏运输船螺旋桨设计
1.船型:
单桨,单舵,前倾首柱,巡洋舰尾,柴油机驱动,尾机型沿海冷藏运输船
设计水线长:
LWL=50.00m;
垂线间长:
LPP=48.00m
型宽:
B=8.20m;
型深:
D=4.10m
设计吃水:
Td=3.15m;
方型系数:
CB=0.611
排水量:
Δ=777t;
棱型系数:
CP=0.626
纵向浮心坐标
Xb=-0.802m
纵向浮心位置
xc=1.67%
L/Δ1/3
5.44
Δ0.64
71
宽度吃水比数B/T
2.60
艾亚法有效功率估算表:
2.主机参数:
型号:
6300ZC
标定功率:
Ne=441kW
标定转速:
380r/min
3.推进因子的确定
(1)伴流分数ω
本船为单桨海上运输船,故使用泰勒公式估算
ω=0.5*CB-0.05=0.5*0.611-0.05=0.256
(2)推力减额分数t
使用汉克歇尔公式
t=0.50*CP-0.12=0.50*0.626-0.12=0.193
(3)相对旋转效率
近似地取为ηR=1.0
(4)船身效率
ηH=(1-5)/(1-ω)=(1-0.193)/(1-0.256)=1.08
4.桨叶数Z的选取
根据一般情况,单桨船多用四叶,加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找,故选用四叶。
5.AE/A0的估算
按公式AE/A0=(1.3+0.3*Z)*T/(p0-pv)D2+k进行估算,
其中:
T=PE/(1-t)V=272/((1-0.193*12*0.5144)=54.6kN
水温15℃时汽化压力pv=174kgf/m2=174*9.8N/m2=1.705kN/m2
静压力p0=pa+γhs=(10330+1025*2)*9.8N/m2=121.324kN/m2
k取0.2
D允许=0.7*T=0.7*3.15=2.2y.2682413_______________________________________________________________________________________________________________________
AE/A0=(1.3+0.3*Z)*T/(p0-pv)D2+k
=(1.3+0.3*4)*54.6/((121.324-1.705)*2.2*2.2)+0.2
=0.436
6.桨型的选取说明
由于本船为近海运输船,B型原型螺旋桨比较适合在较不均匀速度场中工作的要求。
课本例子为MAU型,选用B型更能看出哪里有不同,
7.根据估算的AE/A0选取2~3张图谱
根据AE/A0=0.437选取B4-40,B4-55两张图谱。
8.列表按所选图谱(考虑功率储备)进行终结设计,得到3组螺旋桨的要素及VsMAX
功率储备取10%,轴系效率ηS=0.98,齿轮箱效率ηG=0.96
螺旋桨敞水收到功率PDO=Ps*0.9*0.98*ηS*ηG=441*0.9*0.98*0.98*0.96
=365.94kW=490.53hp(English)
由图谱可查得:
据上表结果可绘制PTE、δ、P/D及η0对V的曲线,如图一所示:
图一
从PTE-f(V)曲线与船体满载有效马力曲线之交点,可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如下表所列。
9.空泡校核,由图解法求出不产生空泡的(AE/A0)MIN及相应的VsMAX、P/D、η0、D.
按柏努利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。
桨轴沉深hs由船体型线图取2.0m
p0-pv=pa+γhs-pv=(10330+1025*2-174)kgf/m2=12206kgf/m2
计算温度t=15℃,pv=174kgf/m2,PDO=365.94kW=490.53hp(English),
ρ=104.63kgf*s2/m4。
据上述结果作图二,可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素。
AE/A0=0.505,P/D=0.735,D=1.63m,η0=0.573,VMAX=12.44kn。
图二
10.计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线
由B4-40,B4-55,P/D=0.735的敞水性征曲线内插得到B4-50.5,P/D=0.735的敞水性征曲线,其数据如下:
图三螺旋桨无因次敞水性征曲线
11.计算船舶系泊状态螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速N0
由敞水性征曲线得J=0时,KT=0.298,KQ=0.0331。
计算功率PD=441*0.97=427.77kW=582hp
系柱推力减额分数取t0=1.04,
主机转矩
Q=PD*60*75/(2πN)=582*60*75/(2*3.1416*380)=1096.91kgf*m
系柱推力
T=(KT/KQ)*(Q/D)=(0.298/0.0331)*(1096.91/1.63)=6058.59kgf
车叶转速
N0=60*√T/(ρ*D4*KT)=60*(6058.59/(104.63*1.634*0.298))0.5=314.8rpm
12.桨叶强度校核
按我国1990《钢质海船入级与建造规范》校核t0.25R及t0.6R,应不小于按下式计算所的之值:
t=√Y/(K-X)(mm)
式中Y=A1*Ne/(Z*b*N),X=A2*G*Ad*N2*D3/(1010*Z*b)
计算功率Ne=441*0.97=427.77kW=582hp
Ad=AE/A0=0.505,P/D=0.735,ε=8º,G=7.6gf/cm3,N=380rpm
在0.6R处切面弦长b0.6=2.1867*AE/A0*D/Z=2.1867*0.505*1.63/4=0.45m
b0.25R=0.7212*b0.6R=0.8182*0.45=0.3682m
13.桨叶轮廓及各半径切面的型值计算
最大切面在0.6R处,b0.6R=2.1867*AE/A0*D/Z=2.1867*0.505*1.63/4=0.45m
轴线处最大厚度=0.045D=0.045*1.63*1000=73.35mm
实际桨叶厚度B型4叶螺旋桨尺度表列表计算如下:
(单位:
mm)
14.桨毂设计:
最大连续功率PD=582hp,此时N0=314.8rpm
(PD/N)1/3=(582/314.8)1/3=1.23
根据中文课本P198图9-1可查得螺旋桨桨轴直径dt=163mm
采用整体式螺旋桨,则螺旋桨的毂径dh=1.8dt=1.8*163=293.4mm
毂前后两端的直径d2=0.88*dh=0.88*293.4=258.2mm
d1=1.10*dh=1.10*293.4=322.74mm
桨毂长度l0=dh+100=393.4mm
减轻孔的长度l1=0.3*l0=0.3*393.4=118mm
毂部筒圆厚度δ=0.75*t0.2R=0.75*59.66=44.74mm
叶面、叶背与毂连接处的圆弧半径r1=0.033D=0.033*1.63*1000=53.8mm
r2=0.044D=0.044*1.63*1000=71.7mm
15.螺旋桨总图绘制(另见螺旋桨设计总图)
16.螺旋桨重量及转动惯量计算
铝青铜材料重量密度γ=8410kgf/m3;
0.6R处叶切面的弦长b0.6=0.45m,
螺旋桨直径D=1.63m。
t0.2=0.05966m,t0.6=0.03227m;
最大连续功率PD=582hp,此时N0=314.8rpm
毂径d=0.167*dt=0.167*1.63=0.2934m
毂长LK=0.3934m
桨毂长度中央处轴径d0=0.045+0.108(PD/N)1/3-KLK/2
=0.045+0.108*(582/314.8)/3-0.1*0.3934/2
=0.092m
d/D=0.18
则根据我国船舶及海洋工程设计研究院提出的公式:
桨叶重Gbl=0.169γZbmax(0.5t0.2+t0.6)(1-d/D)D(kgf)
=0.169*8410*4*0.45*(0.5*0.05966+0.03227)*(1-0.18)*1.63
=212.35kgf
桨毂重Gn=(0.88-0.6d0/d)LKγd2(kgf)
=(0.88-0.6*0.092/0.2934)*0.3934*8410*0.2934*0.2934
=197.05kgf
螺旋桨重量G=Gbl+Gn=409kgf
螺旋桨惯性矩Imp=0.0948γZbmax(0.5t0.2+t0.6)D3
=0.0948*8410*4*0.45*(0.5*0.05966+0.03227)*1.63*1.63*1.63
=386kgf·m·s2
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