螺旋桨设计计算书(2015)
16000吨级多用途船螺旋桨设计书
MAU4-70 18.80 6.479 462.41 504.39 0.540 0.192 12398 2.447 2.843 0.420
据上表计算结果作图，可求得不发生空泡的最小盘面比及 所对应的最佳螺旋桨要素。
7. 计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线
J 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.362 0.348 0.315 0.278 0.252 0.213 0.171 0.145 0.0442 0.0418 0.0392 0.036 0.0328 0.0295 0.0262 0.0225 0 0.1326 0.2559 0.3689 0.4894 5.9727 0.6236 0.7183
方型系数： CB=0.707 棱型系数： CP=0.811 纵向浮心位置 xc=0.5% Δ0.64
宽度吃水比 B/T
桨轴线距基线 1.5m 高
艾亚法有效功率估算表：
速度 14
15
16
17
18
19
V(kn)
Froude 0.247 0.265 0.283 0.300 0.318 0.335 数
380 360 326 288 260
6. 空泡校核
按柏利尔空泡限界线中上限线，计算不发生空泡之最小展开
面积比。 桨轴沉深
计算温度 t=15℃
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
项目
单位
MAU4-40 19.02 6.555 488.91 532.88 0.511 0.187 13175 2.527 2.874 0.401
数值 MAU4-55 18.97 6.538 488.61 531.36 0.513 0.189 13037 2.481 2.866 0.401
船舶螺旋桨课程设计说明书
船用螺旋桨课程设计说明书“信海11号”1、船体主要参数设计水线长 m L WL 36.70= 垂线 间长 m L PP 40.68= 型 宽 m B 80.15= 型 深 m D 80.4= 设计 吃水 m d 40.3= 桨轴中心高 m Z P 3.1= 排 水 量 t 2510=∆本船由七零八所水池船模阻力试验所得船体有效功率曲线数据如表1-1所示：表1-1 模型试验提供的有效功率数据航速（节） 11 12 13 14 15d=3.4mEHP3.4m (Kw) 457.1 634.8 890.0 1255.01766.1 1.15EHP 3.4 525.7 730.0 1023.5 1443.2 2031.4 d=3.5mEHP 3.5m (Kw) 466.9 652.4 917.6 1303.61824.7 1.15EHP 3.5 536.9 705.3 1055.2 1499.12098.42、主机参数型号 8230zc 二台 额定功率 ()hp KW P S 14691080= 额定转速 mim r N 300= 减速比 5.2=i 传送效率 95.0=S η3、推进因子的决定伴流分数 165.0=w 推力减额 165.0=t 船身效率 0.111=--=wtH η 相对旋转效率 0.1=R η 4、可以达到最大航速的计算采用MAU4叶桨图谱进行计算。
螺旋桨敞水收到的马力：()hp ...P RS D 2175.1186 019508501469 85.01469=⨯⨯⨯=⨯⨯=ηη根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的δ-P B 图谱列表1-2计算.表1-2 按δ-P B 图谱设计的计算表项 目 单 位数 值螺旋桨敞水收到的马力 1186.2175螺旋桨转速 300假定航速 11 12 13 14 15 9.185 10.020 10.855 11.690 12.525 40.412 32.511 26.615 22.114 18.6116.357 5.702 5.159 4.703 4.314 MAU4-4072.50 67.62 60.27 55.39 51.73 0.61 0.65 0.69 0.72 0.760.56 0.59 0.60 0.63 0.64 670.32 702.42 733.56 762.57 787.19 MAU4-5575.84 67.31 59.93 55.46 50.270.72 0.74 0.79 0.81 0.85 0.57 0.59 0.62 0.64 0.67 659.87 690.74 725.25 745.58 773.69 MAU4-70 73.80 66.92 63.01 51.89 49.13 0.72 0.75 0.77 0.83 0.89 0.54 0.55 0.56 0.59 0.62 622.40645.64671.61698.86720.10knhpminr kn N V ()V w V A -=1PB 5.25.0A DP V NP B =D P hp hp hpδ0ηD P 0ηηH D TE P P =δ0ηD P 0ηηH D TE P P =D P δ0η0ηηH D TE P P =图1-1 MAU5叶桨图谱设计计算结果从()V f P TE -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旋桨最佳要素0/η及、D D P 如表1-3所示。
螺旋桨强度计算书
d3 BL ≥ 2 . 35 d m
式中： B——键的宽度， l——键的有效长度， d—计算的中间轴直径，φ dm—在键中部处的直径，φ BL计算得: BL = 10296 ＞ 5216 36 ㎜ 286 ㎜ 117.73 ㎜ 133.12 ㎜
故满足《规范》要求。
2.3、轴上键槽前端到轴锥部大端的距离应不小于0.2倍锥部大端的直径，实际取30mm。桨 毂与键的顶端应有适当的间隙，键的两侧应紧贴在轴及桨毂的键槽内。键槽底部的边 缘应磨光滑，圆角半径应不小于锥部大端直径的1.25%。取圆角半径为R2。 键应用螺钉固定在轴上，螺钉孔不应放在距前端键长1/3的范围内，取122。螺钉孔的 2.4、深度不大于螺钉孔直径，且孔的边缘应打磨光滑。取深度为8。 2.5、键受剪切的有效截面积应符合下式规定，且键材料的抗拉强度应等于或大于 轴材料的抗拉强度：
8.3 g/cm3 0.45 0.6R:A2=
1187
0.16 mm
0.6R: t= 37
实际螺旋桨此处厚度分别为72和41,满足《规范》计算值要求。 2、 螺旋桨与螺旋桨轴的安装:
泰州鸿翔船舶工程有限公司 2.2、螺旋桨的锥度取1/15。
螺旋浆强度计算书
HX4101-107-01JS
第4页 共4页
HX4101-107-01JS
第3页 共4页
D——螺旋桨直径， P——所计算剖面处的螺距， R0.7——0.7R剖面处的螺距， R——螺旋桨半径， Ne——主机的额定功率， Z——桨叶叶数
b——所计算剖面处的桨叶宽度， 0.25剖面处 0.6剖面处 ne——螺旋桨的转速， K1、K2、K3、K4查表11.4.3.2 A1计算得: 0.25R:A1= 2433 功率系数Y计算得: 0.25R:Y= 3302 转速系数X按下式计算： 0.6R:Y= 1179 0.6R:A1= 869
螺旋桨设计
螺旋桨设计计算书船舶原理·推进1.船体主要数据船型：单桨、集装箱船设计水线长L WL=215.00m垂线间长L PP=210.00m型宽B=32.00m设计吃水T=12.00m方形系数C B=0.655排水量∇=54000m3桨轴中心距基线Z P=4.00m 2.主机参数最大持续功率：32000kw转速：102r min⁄旋向：右旋3.推进因子伴流分数ω=0.24推力减额分数t=0.16相对旋转效率ηR=1.0船身效率ηH =1−t1−ω=1.1053船体有效马力曲线0.350.400.450.500.550.600.130.140.150.160.170.180.190.20τc =(T /A P )/(0.5ρV20.7R)σ0.7R =p 0/(0.5ρV20.7R)柏利尔空泡限界线图4.可以达到的最大航速的计算取功率储备15%，轴系效率 ηS =0.97螺旋桨敞水收到马力：P D =32000×0.85×ηS ×ηR =26384(kw )=35896.60hp假设有MAU5-70、MAU5-75、MAU5-80，按回归多项式以及回归系数计算。
（源代码见附表1）表1 按回归多项式以及回归系数计算表据表1中的计算结果可绘制P TE 、δ、P/D 及η0对V 的曲线，如图1所示。
图1 MAU5叶桨回归计算计算结果此处用MATLAB 求得相关曲线交点。
从P TE =f(V)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旋桨最佳要素P/D 、D 及η0。
如表2所列。
表2按图1设计计算的最佳要素5.空泡校核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。
桨轴沉深h s =T −Z P =12−4=8mP o −P v =P a +γh s −P V =10330+1025.24×8−174=18357.92kgf m 2⁄ 计算温度 t =15℃ ρ=104.63kgf ∙s 2m 4⁄ P V =174kgf m 2⁄ P D =35896.60hp图2空泡校核计算结果 表3空泡校核计算结果据表3计算结果作图2，用MATLAB 求得相关曲线交点。
15000DWT航速及螺旋桨计算书(最终)
航速及螺旋桨计算书1、 船舶要素m B mL m L pp wl 0.211386.140===型宽垂线间长水线长，m T 0.8=吃水 828.087.19789==∆B C t 方型系数排水量2、 主机及齿轮箱规格主机型号 台1400528⨯-L PC ， 齿轮箱型号 75.66GWC 型 额定功率 kw P B 3824=， 齿轮箱减速比 3.5:1 主机转速 rpm N 520=主机3、 计算系数选取伴流分数 364.005.05.0=-⨯=B C w 推力减额 237.00.65=⨯=w t 船身效率 200.111=--=wtct η 旋转效率 0.1=xd η4、 有效功率估算（爱尔法） ① 参数20.5625.231=∆=wl L T B, m X B 163.2= ② 有效功率计算结果5、 螺旋桨要素选取及有效推马力计算 ① 选用MAU-5型螺旋桨 ,取盘面比 0.62。
② 收到马力 zx cl B D P P ηη⋅⋅⋅=9.0hpkw95.440320.323897.097.09.03824==⨯⨯⨯=③ 有效推马力计算结果36.665.0=D P ， 11.985957.1485.0=⋅=D P N rpmN（δ、0η、DP 的值根据MAU5-50和MAU5-65图谱查出，用插值法得出）6、 航速计算由有效功率E P 曲线与有效推马力TE P 曲线的交点得： 设计航速 kn V 48.12= 直径 m NV D A166.4=⋅=δ螺距比 732.0=DP桨效率 496.00=η 7、推力计算① 计算功率 hp P D 95.4403=，m D 166.4=，螺旋桨转速m in 57.148r N = 系柱推力减额分数取 04.00=t由MAU5-50,MAU5-65 J K K Q T —, 图谱得：)732.0(=D P0=J 时， 35.0=T K ， 04.0=Q K 则主机转矩： m kg NP Q D ⋅=⨯⋅=52.2122927560π系柱推力： )1(0t DQK K Z T Q T -⨯⨯⨯= N 44.419494=② 设计航速 kn V 48.12=，kn V A 94.7=，148.2-=s n当 40.0=⋅=D n VJ A 时，21.0=T K则推力 42D n K Z T T ⋅⋅⋅⨯=ρ N 32.395297=8、 计算结果小结计算航速 V kn 48.12 推力 T 419494.44 KN 桨型式 MAU 型 桨叶数 Z 5 叶 桨直径 D m 166.4 螺距比 D P 0.732螺 距 P m 050.3 盘面比 d A 0.62 桨效率 0η 496.0 后倾角 ε 10 毂径比D d 018.0 叶厚分数D t 00.05叶根厚度 0t mm 3.208 叶梢厚度 0.1t mm 50.12 桨材料 Cu3镍铝青铜 材料密度 37600m kg9、 空泡校核：按勃立尔限界线进行校核计算 ① 满足空泡要求所需最小盘面比：611.04)229.0067.1()21(427.00=⋅⨯-⋅⋅Γ=D DP V T A A R c Eπρ式中：kgf V P T AD 95.401295144.0750=⨯⋅⋅=η ，194.0=Γcm kg V R 86.276272127.0=ρ ， ② 本船螺旋桨盘面比实取 611.062.00=>=A A A Ed故满足要求。
48M_货船《螺旋桨强度计算书》
0.42785 m
= 427.85 mm
螺 旋 桨 转 速：ne 333.33 r/mim
桨 叶 后 倾 角： ε
10 °
（铸
材 料 系 数： K = 0.91 钢）
主 机 额 定 功 率： Ne= 300 KW
二、桨叶厚度 1.由8.6.2.1规定在0.25R剖面处的桨叶厚度 t 不得小于按下式计算所得之值:
t1.0 = CoD mm
式中: C0 3
3×1.5
则: t1.0 = mm
= 4.5 mm
满足要
实取 t = 4.5 mm 等于 4.5 mm, 求. 3.由8.6.2.3规定其他半径处的叶切面厚度由 t0.25=45 mm 与 t1.0=4.5 mm 连直线决定.
实际桨叶厚度为:
t0.2 = 47.70 mm
页 页
一、概述
１、按《钢质内河船舶建造规范》(2009)校核本船螺旋桨的强度。
２、螺旋桨的主要参数
直
径： D = 1.500 m
螺
距： P = 1.100 m
盘
面
0.700
桨 叶 叶 数： Z = 4
0.7212
×
0.226D·
AE/AO/( 0.25R 剖面处的桨叶宽度： b = 0.1Z)=
48M 货船
技术设计
标记 数量 修改单号 签字 日期
编制 翁方勇
校对 顾春荣
标检
审核
审定
日期 2009.03
JHC4048A-101-05JS
螺旋桨强度计算书 标 记 质(Kg)量 比 例
共 2 页第 1 页
嘉兴金航船舶设计有限公司
《螺旋桨强度计算书》
JHC4048A-101-05JS
螺旋桨设计计算表格
取转速为 231
rpm
221
rpm
76
项目
单位
数
V
kn
10
VA=0.5144(1-ω)V
m/s
3.302448
J=VA/nD
#NAME?
KT
#NAME?
KQ
#NAME?
N=
231
rpm
PTE=KTρ n2D4(1-
PE/hp 111h01p00000
#NAME?
t)V/145.6
Ps=KQ2пnρ n2D5/75ηSηR
KT
#NAME?
1000
KQ
1000
#NAME?
N=
76
rpm
PTE=KTρ n2D4(1-
11
10-h01p0000
#NAME?
t)V/145.6
Ps=KQ2пnρ n2D5/76ηSη
30-h03p0000
#NAME?
R
航
50-050000
10
527.8912
70-070000
行
527.8912
单位 m
mm mm
0.25R #NAME?
634 250 1410 4 #NAME?
#NAME?
82 34 41 380 #NAME?
#NAME? 1.38 #NAME? #NAME?
数值 0.60R #NAME? 207 151 635 34 #NAME?
#NAME?
23 12 65 330 #NAME?
#NAME? m
d0/d=
#NAME?
榖重量Gn=
#NAME? kgf
③螺旋桨总重=
第七章螺旋桨的强度计算
342第八章 螺旋桨的强度校核为了船舶的安全航行，必须保证螺旋桨具有足够的强度，使其在正常航行状态下不致破损或断裂。
为此，在设计螺旋桨时必须进行强度计算和确定桨叶的厚度分布。
螺旋桨工作时作用在桨叶上的流体动力有轴向的推力及与转向相反的阻力，两者都使桨叶产生弯曲和扭转。
螺旋桨在旋转时桨叶本身的质量产生径向的离心力，使桨叶受到拉伸，若桨叶具有侧斜或纵斜，则离心力还要使桨叶产生弯曲。
此外，桨叶上也可能受到意外的突然负荷，例如：碰击冰块或其他飘浮物体等。
同时螺旋桨处于不均匀的尾流场中工作，使桨叶受力产生周期性变化，故较难精确地算出作用在桨叶上的外力。
在计算桨叶的强度时，我们可以把桨叶看作是扭曲的、变截面的悬臂梁，而且其横截面是非对称的，故计算较为复杂，即使能正确地求得桨叶上的作用力，要精确地进行强度计算也是很困难的。
目前，对于动态负荷(即计及伴流不均匀性影响)下螺旋桨的强度计算方法虽然有所发展，但计算繁复，付之实用还为时尚早。
故在螺旋桨设计的实践中，一般都用理论和实验相结合的近似方法来进行螺旋桨的强度计算。
计算螺旋桨强度的近似方法很多，中国船级社于2001年颁发的《钢质海船入级与建造规范》（以下简称《规范》）中对螺旋桨的强度也有了规定，因为比较偏于安全，用近似方法计算的厚度未必一定能满足规范的要求，因此对“入级”海船应采用规范规定的方法计算。
本章中主要介绍我国2001年《规范》的规定，由此确定桨叶厚度。
为了使读者了解桨叶上的受力情况，对于分析计算方法也作必要的介绍。
§ 8-1 《规范》校核法一、螺旋桨桨叶厚度的确定为了保证螺旋桨的安全，中国船级社2001年《钢质海船入级与建造规范》第三分册第三篇第十一章中，对螺旋桨的强度要求作了明确具体的规定。
螺旋桨桨叶厚度t (固定螺距螺旋桨为0.25R 和0.6R 切面处，可调螺距螺旋桨为0.35R 和0.6R 切面处)不得小于按下式计算所得之值：XK Yt -=(mm ) (8-1) 式中 Y —— 功率系数，按(8-2)式求得；343K —— 材料系数，查表8-1；X —— 转速系数，按(8-3)式求得。
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MAU型螺旋桨设计计算书
1．船体的主要参数
船体总长L OA=150m
设计水线长L WL=144m
垂线间长L PP=141m
型宽B=22m
型深D=11m
设计吃水T=5.5m
方形系数C b=0.84
菱形系数C p=0.849
中剖面系数C m=0.69
排水量△=14000t
桨轴中心距基线距离Z P=2m
船体有效马力曲线数据如下：
2．主机参数
型号N/A（两台）
额定功率P S =1714hp
转速N=775r/min
齿轮箱的减速比i=5
桨轴处转速n=155 r/min
轴系传送效率ηS=0.97（中机型船）减速装置的效率ηG=0.97
旋向双桨外旋
3．推进因子的决定
伴流分数ω=0.248
推力减额分数t =0.196
相对旋转效率ηR=1.00
4．船身效率计算
ηH=(1-t)/(1-ω)=1.069
5．收到马力计算
储备功率取 10%
收到马力P D =0.9* P S*ηG *ηS*ηR= 0.9*1714*0.97*0.97*1=1451.43hp 6．假定设计航速有效马力计算
根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的Bp-δ图谱列下表计算。
据表中的计算结果可绘制P TE--Vs曲线，如下图1所示。
从P TE--Vs曲线P E曲线交点处可获得：
MAU4-40 Vs= 11.83Kn
MAU4-55 Vs= 11.73Kn
MAU4-70 Vs= 11.56Kn
7．初步确定桨的要素
8．空泡校核
根据柏利尔商船界限线计算
桨轴沉深 h
s =T–Z
P
=3.5m
计算t=15°C,则Pv=174kgf/m2
取水温15度，Pa-大气压为：10330Kgf/m2
P 0-P
v
= P
a
–P
v
+ h
s
γ= 13743.5kgf/m2
9．确定螺旋桨的要素
据上表计算结果，可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。
A E / A0 =0.40； MAU4-40桨；
Vs =11.83Kn ； P / D =0.722 ； D =3.48m ；η0 =0.628
N=155r/min
强度校核
根据2001年《钢制海船入籍建造规范》校核t
0.25R 及t
0.6R
应不小于按下式计算
之值：
X K Y t -=
Y=1.36A 1Ne/(ZbN) X=A 2GA d N 2D 3/(1010Zb) 计算功率: Ne=Ps ×ηS =1714×0.97=1662.58 HP
D=3.48 m A d =A E /A O =0.4
P/D=0.722 ε=10o
G=7.5 g/cm 3 N=155 r/min b 0.66R =0.226DA d /(0.1Z)=0.78648
b 0.25R =0.7212b 0.66R =0.5672 b 0.6R =0.9911b 0.66R =0.7795
10．确定设计的螺旋桨各切面厚度
桨叶厚度查表8-4 MAU标准桨可得出各切面最大厚度为：
t0.2R=141.3mm t0.3R=124.9mm t0.4R=108.6mm t0.5R=92.2mm t0.6R=75.9mm t0.7R=59.5mm t0.8R=43.2mm t0.9R=26.8mm
11．螺距修正
螺距比为：
P/D=(P/D)0 =0.722
12．重量及惯性矩计算
采用船舶及海洋工程设计研究院公式：
桨叶重：G
bl = 0.169γ·Zb
max
(0.5t
0.2
+t
0.6
) (1－d/D) D
=0.169·7500·4·0.7865·(0.5·0.141+0.076)·(1-0.18)·3.48 =1667kgf
桨毂重：G
n = (0.88－0.6·d
/ d) L
K
γ d 2
=(0.88－0.6·0.236/0.6264) 0.470·7500·0.6264 2 = 904.5kgf
螺旋桨重量：G = G
bl + G
n
= 1667+904.5=2571.5kgf
螺旋桨的惯性矩：I
mp = 0.0948γ·Zb
max
(0.5t
0.2
+t
0.6
) D3
=0.0948·7500·4·0.7865(0.5·0.141+0.076) ·3.483
=13810.3kgf·cm·s2
13．敞水性征曲线之确定
由MAU4-40，P/D=0.7和P/D=0.8的敞水性征曲线内插得到MAU4-40，P/D=0.722的敞水性征曲线，其数据见下表。
14.系柱特性计算
由上图得J=0时，KT=0.302，KQ=0.0328.
计算功率P D=1714*0.97=1662.58hp
系柱推力减额分数取t0=0.04
主机转矩Q=P D*60*75/(2πN)=7682.16kgf·m 系柱推力T=K T Q/K Q D=20321kgf
螺旋桨转速N=60SQRT(T/ΡD4K T)=125.64r/min 15. 螺旋桨计算总结
螺旋桨直径 D=3.48 m
螺距比 P/D=0.722
叶数 Z=4
型式 MAU型
/Ao=0.40
盘面比 A
E
纵倾角ε=10o
=0.628
螺旋桨效率η
设计航速 Vs=11.83kn
/D=0.18
毂径比 d
b
旋向双桨外旋
材料锰铝黄铜
重量 2571.5kgf
惯性矩 13810.3kgf·cm·s2 15.螺旋桨型值表（详见附EXCEL表）
MAU型螺旋桨切面尺寸表:
16．螺旋桨设计
10。