船用螺旋桨设计和分析参数
螺旋桨图谱设计
第九章螺旋桨图谱设计§9-1 设计问题与设计方法螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。
在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。
在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机马力小；或者当主机已选定，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。
因此，螺旋桨的设计问题可分为两类。
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，并据此订购主机。
具体地讲就是：①已知船速V，有效马力PE，根据选定的螺旋桨直径D，确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D和主机马力P s；②已知船速V，有效马力PE，根据给定的转速n，确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps。
二、终结设计主机马力和转速决定后(最后选定的主机功率及转速往往与初步设计所决定者不同)，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。
具体地讲就是：已知主机马力Ps、转速n和有效马力曲线，确定所能达到的最高航速V，螺旋桨的直径D、螺距比P/D及效率η0。
新船采用现成的标准型号主机或旧船调换螺旋桨等均属此类问题。
在造船实践中，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。
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。
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。
用图谱方法设计螺旋桨不仅计算方便，易于为人们所掌握，而且如选用图谱适宜，其结果也较为满意，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，但此类资料日益丰富，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较正确的考虑。
螺旋桨设计毕业设计
螺旋桨设计毕业设计一、前言1.研究背景和意义螺旋桨是一种将旋转机械能转化为推力的装置，广泛应用于船舶、飞机、潜艇等领域。
螺旋桨的研究背景和意义如下：（1）.提高推进效率：螺旋桨的设计和性能直接影响到船舶、飞机等交通工具的推进效率。
通过研究螺旋桨的流场、水动力性能等，可以优化螺旋桨的设计，提高推进效率，降低能耗。
（2）.改善船舶操纵性：螺旋桨的设计和布局对船舶的操纵性有很大影响。
通过研究螺旋桨的水动力性能和流场分布，可以优化船舶的操纵性，提高船舶的航行安全性。
（3）.降低噪音和振动：螺旋桨在运转过程中会产生噪音和振动，对环境和人员造成不良影响。
通过研究螺旋桨的流场和水动力性能，可以采取相应的措施降低噪音和振动，提高交通工具的舒适性。
（4）.推动新技术的应用：随着计算流体力学（CFD）等新技术的发展，螺旋桨的设计和分析方法也在不断更新。
通过研究螺旋桨的设计和性能，可以推动新技术的应用，提高设计水平和效率。
2.研究目的和问题研究螺旋桨的目的主要包括提高推进效率、降低噪音和振动、改善船舶操纵性以及推动新技术的应用等。
以下是一些目前在螺旋桨研究中存在的问题：（1）.效率提升：尽管现代螺旋桨的设计已经取得了很大的进步，但在某些情况下，仍然存在效率低下的问题。
提高螺旋桨的效率可以降低能耗，减少对环境的影响。
（2）.噪音和振动：螺旋桨在运转过程中会产生噪音和振动，对环境和人员造成不良影响。
降低噪音和振动是螺旋桨研究中的一个重要问题。
（3）.空泡现象：在高航速下，螺旋桨周围的水流可能会产生空泡，从而导致推力下降、噪音增加以及螺旋桨的损坏。
如何有效地控制空泡现象是一个亟待解决的问题。
（4）.材料和制造工艺：螺旋桨在高速旋转和海水腐蚀的环境下工作，因此对材料和制造工艺的要求很高。
开发高性能材料和先进的制造工艺是提高螺旋桨性能的关键。
（5）.多学科优化：螺旋桨的设计涉及到流体力学、结构力学、材料科学等多个学科领域。
如何将这些学科知识有效地整合到螺旋桨的设计过程中，实现多学科优化，是一个具有挑战性的问题。
船舶螺旋桨知识
转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1<r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β=α+φ。空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J=V/nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算：T=Ctρn2D4P=Cpρn3D5η=J·Ct/Cp式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米/小时，发动转速为6500转/分时，η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。
浅谈船舶螺旋桨的设计
浅谈船舶螺旋桨的设计目录目录 (1)2 摘要 ......................................................关键词 (2)引言 (2)1结构与计算要素 ..........................................1.1结构组成 ............................................1.2计算要素 ............................................2项目设计过程及结果与分析 ................................2.1船体估算数据 .......................................2.2螺旋桨要素选取及结果与分析 ..........................2.3推力曲线及自由航行计算及结果与分析 ..................2.4计算总结 ............................................2.5螺旋桨模型的敞水实验 ................................3螺旋桨设计的发展 .......................................3.1节能减排促使螺旋桨加快创新 .........................结束语 ...................................................3 3 3 5 6 6 7 9 9 11 111314 14 14参考文献 ................................................. 致谢 ..................................................... 附录 .....................................................摘要螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。
船用螺旋桨 标准-概述说明以及解释
船用螺旋桨标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分是文章引言的一部分，主要目的是介绍船用螺旋桨标准这个话题，并提供一些背景信息。
在这部分，我们需要说明船用螺旋桨的作用和重要性，以及为什么有必要制定标准来规范其设计和使用。
船用螺旋桨是船舶中的一个重要部件，它通过推动水流来产生推进力，使船舶能够在水中移动。
它的设计和性能直接影响船舶的速度、操纵性和燃油消耗等方面的性能指标。
随着船舶工程技术的发展和船舶使用环境的不断变化，对船用螺旋桨的要求也越来越高。
船用螺旋桨标准的制定就是为了确保船用螺旋桨的设计和使用能够符合一定的技术要求和安全标准。
标准可以提供设计和制造船用螺旋桨的依据，确保螺旋桨的结构和性能能够满足各种船舶的需求，并在使用过程中能够保证船舶的安全和稳定性。
此外，船用螺旋桨标准的制定还可以推动技术的创新和发展。
通过对各种船用螺旋桨的设计和使用经验的总结和归纳，可以不断优化标准，提高螺旋桨的性能和效率。
同时，标准还可以促进船用螺旋桨制造商和船舶运营商之间的合作与交流，推动行业的进步和发展。
综上所述，船用螺旋桨标准的制定对于确保船舶的运行安全和提高船舶性能具有重要作用。
在接下来的文章中，我们将对船用螺旋桨的定义、分类、设计原则和要求进行详细的介绍，同时讨论船用螺旋桨标准的重要性，并提出一些建议和改进来完善这一标准。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构文章按照以下结构来展开对船用螺旋桨标准的讨论。
第一部分是引言，用来引出文章的主题和目的。
在引言中，我们将概述船用螺旋桨的概念、分类以及与船舶设计和运行的关系。
同时，我们将介绍本文的结构和目的，以帮助读者了解本文的内容和意义。
第二部分是正文，主要包括船用螺旋桨的定义和分类，以及船用螺旋桨的设计原则和要求。
在这一部分中，我们将详细介绍船用螺旋桨的不同类型和应用领域，以及设计时应考虑的相关因素。
我们将探讨螺旋桨的性能参数和性能评价标准，并讨论如何提高螺旋桨的效率和可靠性。
船舶螺旋桨知识
船用螺旋桨的功率计算功率(W)直径(D)螺距(P) 转/分(N)功率(W) = (D/10 )的4 次方* ( P/10) * ( N/1000 )的 3 次方*0.45 速度(SP) km/h=(P/10) * (N/1000) *15.24静止推力(Th) g=(D/10)的3 次方* ( P/10) * (N/1000 )的2 次方*22船用螺旋桨的工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。
流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。
在螺旋桨半径r1和r2(r1<r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。
V —轴向速度；n —螺旋桨转速；气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；a—桨叶剖面迎角；B—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。
显而易见3 =a +。
空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力AD和升力AL,合成后总空气动力为AR AR沿飞行方向的分力为拉力AT,与旋螺桨旋转方向相反的力△ P阻止螺旋桨转动。
将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。
从以上两图还可以看到。
必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。
螺旋桨工作时。
轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。
因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。
而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。
螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。
所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。
从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。
对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。
迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。
用进矩比“ J 反映桨尖处气流角，J=V/nD。
式中D —螺旋桨直径。
理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(n可用下列公式计算：T=Ct p n2D4 P=Cp p n3D5 n =J • Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp —功率系数；p—空气密度；n —螺旋桨转速；D —螺旋桨直径。
浅谈选用螺旋桨时应考虑的主要参数
浅谈选用螺旋桨时应考虑的主要参数论1云浅谈选用螺旋桨时应考虑的主要参数船舶在水中航行时遭受到阻力,为保持一定的航速,必须供给船舶一定的推力以克服它所受到的阻力,推力是来自船上专门设置的一种设备,此设备称为推进器,推进器运转时必须消耗能量,所消耗的能量由船舶动力装置供给,所以推进器的作用是将船舶动力装置所提供的能量转化成克服水阻力,推船前进的推进功率,推进器的种类很多,有风帆,明轮,喷水推进器,Z型推进器,直叶推进器及螺旋桨等.由于螺旋桨构造简单,重量较轻,效率也较高,因而被绝大多数船舶所采用.螺旋桨和船体,主机在船舶航行中构成了一个统一的"联动机",由主机供给能量,使螺旋桨旋转而发出推力,克服船体阻力,推船以一定速度前进.所以在选择螺旋桨时必须满足船,桨,机之间的联动平衡关系,使之能很好配合,这就是说所选择的螺旋桨的转速和所需功率必须和主机的额定转速和额定功率相结合,使主机处于额定工况下工作,而螺旋桨的进速和发出的推力必须和船舶的航速及遭遇的阻力相配合,使船舶能在预定航速下航行,如螺旋桨不能与主机,船体配合,则会使主机处于"负载过重"或"负载过轻"状态,主机功率不能充分发挥,船舶也将不能达到预定航速.可见,螺旋桨选择是否得当,直接影响到船舶的航行速度,但在实际选择时,不仅考虑到推进效率,还应考虑到空泡,振动等方面的因素,所以,我认为在选择螺旋桨时应考虑以下几方面的主要参数:一,螺旋桨的数目:选择螺旋桨的数目必须综合考虑推进性能,振动,操纵性能及主机功率等因素,若功率相同,则单螺旋桨船的推进效率常高于多螺旋桨船,因为单螺旋桨位于船尾中央,伴流较大,且允许有较大直径.因此,只要主机能力许可,现代货船往往采用单螺旋桨船,随着集装箱船的大型化,高速化,由于主机能力的限制,一般采用多螺旋桨.客船要求速度快,振动小,操纵灵活,故采用双螺旋桨,河船常受吃水限制,而且要求操纵灵活,如我们临海制造的吸砂船,大多采用双螺旋桨或多螺旋桨.二,螺旋桨的直径和螺距:一般说来,螺旋桨直径越大.转速越低,则敞水效率越高;但直径过大,桨盘处平均伴流减少,船身效率下降,对总的推进效率未必有利,螺旋桨叶梢应有一定的沉没深度,不要离水面太近,以避免损失和空气吸人发生,并且在风浪中●临海市航运管理所金伯平航行时桨叶不易露出水面.对于河船,因吃水受到限制,螺旋桨直径过小,致使效率偏低, 为解决这一问题,叶梢沉深可减少.从振动方面考虑,螺旋桨与船体间的间隙不宜过小,否则可能引起严重的振动,2001年《刚质海船人级与建造规范》对螺旋桨与尾柱,舵之间的最小间隙作了规定, 如图所示,间隙值不得小于下列数值:a=0.12D(m)b=0.20D(m)c=0.14D(m)d=0.04D(m)\船劈.所以在选择螺旋桨时,可根据船尾部型深,吃水以及间隙要求.即可决定螺旋桨的最大直径.一般地说,当螺旋桨收到功率和转速为一定时,螺旋桨直径增大,螺距就必须减少,反之亦然,只要是同型螺旋桨,且叶数和盘面比相同,直径变动范围在最佳直径第240期-4?2005-船舶工业技术经济信息55i仑I云的一5～1O%之间,可以认为螺距P和直径D之和为常数,即P+D=常数,利用这一关系,可以根据型船的螺旋桨资料方便地预估新船螺旋桨的螺距或直径.三,螺旋桨的转速:螺旋桨转速低,直径大者敞水效率较高,但在选择螺旋桨的转速时,除考虑螺旋桨本身效率外,尚应顾及主机类型,重量,价格及机器效率.一般来说,两者的要求是相互矛盾的.对机器来说,转速越大,效率越高,且机器重量,尺寸都可以减少.若螺旋桨要求转速与主机转速相差过大时,则可采用避免.所以在选择螺旋桨时,应当预估船体自然频率,特别是二节垂向振动频率N2v(Hz),螺旋桨转速no的选择应避开09N2v～1.1N2v,一般应大于1.1N2v.四,螺旋桨叶数:桨叶数目对效率的影响不明显,但对振动,噪音和空泡等影响较大.从减少振动看,叶数多者有利,但盘面比一定时,叶数增加会导致切面厚度增大,容易发生空泡,所以从避免空泡考虑,叶数以少为宜.通常单螺旋桨船多用四叶,双螺旋桨船的叶数可采用三叶或四叶,河船吃水常受限制,而在减速装置以获得妥善解决.在选择螺旋桨转速时,还应考虑船体的振动问题.船体振动一般分为两类:第一类是当主机或辅机在一定转速时,整个船体处于振动状态,这种影响整个船体结构的振动称为共振;第二类是船舶局部或某些装置处于振动状态,称为局部振动,后者可以采取一些局部措施. 如增设扶强材,支柱等加固措施来消除,而前者则是危险状态应考虑相同设计条件下,一般--nt的最佳直径比四叶的大,所以多用四叶. 一般认为,叶数少者效率高,叶数多者,因叶栅干扰作用增大.故效率下降,但实际比较表明,叶数对效率的影响应视工作范围而定,叶数增加效率不一定下降,因此在选择螺旋桨时,应多进行不同叶数的比较计算.桨叶数目选择与振动关系较大,由于船后伴流场不均匀性,使56船舶工业技术经济信息?第24()期.4.2005 桨叶切面在不同的周向位置下将遇到不同的来流速度和攻角,使螺旋桨的推力和旋转阻力也随之发生变化,这就产生了以叶频(桨叶数目乘转速)为基本频率的周期性不平衡水动力,它作用于船体将引起船体振动.增加桨叶数目,一般可使推力和转矩沿盘面分布更加均匀,对减少激振力有利.因此随着船舶的大型化,振动问题显得突出,单螺旋桨船有采用五叶甚至六叶的趋势.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.五,桨叶外形或叶切面形状:一般认为,桨Dr#l,形轮廓对螺旋桨陛能的影响很小,其展开轮廓近于椭圆形者为良好的叶形.对于具有倾斜的桨叶,各半径处切面弦长与展开轮廓为椭圆形的各叶切面弦长大致相同者为佳.螺旋桨最常用的叶切面形状有弓形和机翼形两种.弓形切面的压力分布较均匀,不易产生空泡,但在低载荷系数时,其效率较机翼形者约低3～4%.若适当选择机翼形切面的拱线形状,使其压力分布较均匀,则无论对空泡或效率均有得益,故民用船螺旋桨用机翼型切面,或叶梢部分配合用弓形切面.实际螺旋桨常具有一定的后斜角.其目的在于增加与船体的间隙,实践证明,后斜对螺旋桨性能没有什么影响,所以在选择螺旋桨时可根据具体情况确定适宜的后斜角.■。
(完整word版)船舶螺旋桨知识
船用螺旋桨的功率计算功率（W）直径（D）螺距（P）转/分（N）功率（W）=（D/10）的4次方*（P/10）*（N/1000）的3次方*0.45速度（SP）km/h=（P/10）*（N/1000）*15.24静止推力（Th）g=(D/10)的3次方*（P/10）*（N/1000）的2次方*22船用螺旋桨的工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。
流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。
在螺旋桨半径r1和r2(r1<r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。
V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。
显而易见β=α+φ。
空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，合成后总空气动力为ΔR。
ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。
将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。
从以上两图还可以看到。
必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。
螺旋桨工作时。
轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。
因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。
而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。
螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。
所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。
从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。
对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。
迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。
用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J=V/nD。
式中D—螺旋桨直径。
理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算：T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5η=J·Ct/Cp 式中：Ct Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。
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船用螺旋桨设计和分析参数
选用合适的螺旋桨对船的的使用非常重要，一个与船体和主机匹配的效率最佳螺旋桨能使船发挥最佳航速和使主机耗油量最低。
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船总长(m)
方形系数
型号
型号
水线长(m)
棱形系数
额定功率(马力)
减速比
型宽(m)
`
船舶用途
额定转速(转/分)
备注
设计吃水(m)
备注
排水量(Hale Waihona Puke )原有螺旋桨参数直径
螺距
叶数
盘面比
后倾角
旋向
桨型
材料
最大限制直径
设计航速
实际航速
email地址船舶设计主要参数船体主机齿轮箱船总长m方形系数型号型号额定功率马力减速比船舶用途额定转速备注设计吃水m备注原有螺旋桨参数直径螺距盘面比后倾角材料最大限制直径设计航速实际航速选用合适的螺旋桨对船的的使用非常重要一个与船体和主机匹配的效率最佳螺旋桨能使船发挥最佳航速和使主机耗油量最用户在使用螺旋桨过程中遇到的任何问题请尽管提出我们将会尽力回答