船舶快速性课程设计指导书
1、船型主要参数
船型：钢质、双底、单桨、单舵尾机型柴油机化学品船。
总 长 LOA = 70.87 m
设计水线长 LWL= 66.0 m
垂线间长 LPP = 65.50 m 型 宽 B = 12 m
型 深 D = 5.4 m 设计吃水 d = 4.2 m 设计排水量 △=2437.2 t 方形系数 CB = 0.707 螺旋桨数 1
桨轴中心距基线 ZP=1.785 m
2、主机与螺旋桨参数
型号?台数 G6300柴油机1 台 最大持续功率 1200 hp 额定转速 400 rpm 桨轴距基线高度 1.785 m 螺旋桨转速 200 rpm 螺旋桨型式： MAU系列 螺旋桨叶数： 四叶
螺旋桨材料： ZQAL 12-8-3-2 （K=1.2） 材料重度： 7.4 g/m 螺旋桨构造型式： 整体式 旋 向 右 旋
为何选取四页浆做出说明：螺旋桨页数的选择与振动关系较大 。运转不均匀流场中螺旋桨的激振力一般有两种：①轴承力。作用在螺旋桨上的变化里用过轴承系统传递到船体的激振力。②表面力。螺旋桨运转时有道的脉动压力场经过水传递至船体表面的激振力。一般说来，随着页数的增加，螺旋桨诱导力有下降趋势。而轴承力则需要根据螺旋桨盘面处伴流分布的谐调分析来考虑。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，一般单桨船多用4页
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3、设计工况
设计功率：0.90Pmax 船体有效马力曲线如下：
航 速V 满载Pe 1.2Pe
(kn) (hp) (hp) 10.5 424 508 11 511 613 11.5 625 750 12 776 937 12.5 935 1122 按船型及经验公式确定推进因子
伴流分数w值，推力减额分数t值，相对旋转效率值ηH。
由于是钢质、双底、单桨、单舵尾机型柴油机化学品船，所以使用泰洛公式
ω= 0.5 CB -0.05=0.5*07.7-0.05=0.3035 由于单螺旋桨，用商赫公式t?0.7ω?0.21245
?0.7ω?0.21245
据型船资料选取伴流分数 ω= 0.5 CB -0.05=0.3035 按经验公式决定推力减额分数 t取相对旋转效率 ηR?1.0
1?t船身效率 ηH?=1.13073
1?ω由于困在减速器，所以轴系效率取0.97，设计功率：0.90Pmax，螺旋桨转速200 rpm， 相对旋转效率为1.
4. 可以达到最大航速的计算
PD=1200*0.9*0.97*1=1047.6
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的BP?δ图谱列表计算：
据上表中的计算结果可绘制PTE、δ、P/D及η0对V的曲线，从PTE –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,η
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根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的BP?δ图谱列表计算：
项 目 假定航速V 单 位 kn kn 10.5000 7.3133 数 值 11.0000 7.6615 11.5000 8.0098 12.0000 8.3580 12.5000 8.7063 V= V（1-ω） A BP = N PD0.5/VA2.5 44.7560 39.8422 35.6517 32.0532 28.9434 BPMAU δ DH6.6900 77.8535 0.6329 0.5510 652.6886 76.3107 0.6791 0.5332 631.6393 75.4099 0.6841 0.5146 609.5235 6.3121 73.9885 0.6486 0.5655 5.9709 70.5064 0.6652 0.5811 5.6616 67.2059 0.6819 0.5949 5.3799 64.3516 0.6978 0.6083 4-40 P/D η 0 MAU 4-55 P= Pη·ηTE 0 hp 669.8267 688.3010 704.7378 72.6769 0.6947 0.5449 69.0616 0.7111 0.5651 65.6071 0.7277 0.5821 720.5208 62.9692 0.7448 0.5936 δ P/D η 0 MAU 4-70 P = Pη·ηTEDH0 hp 645.4988 669.4497 689.5454 71.6015 0.7022 0.5294 68.1890 0.7200 0.5438 65.1602 0.7394 0.5565 703.1865 62.4759 0.7583 0.5618 δ P/D η 0 P = Pη·ηTEDH0 hp 627.1024 644.2138 659.1826 665.4241
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根据上图得出V,P/D, D, η, δ=ND/V
MAU 4-40 4-55 4-70 V 11.735 11.670 11.570 P/D 0.673 0.716 0.723 δ 69.000 67.900 67.800 D η0 2.820 0.587 2.760 0.571 2.732 0.545
5. 桨叶空泡校核，确定螺旋桨主要参数
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。 桨轴沉深计算
h t?d?Zp= 4.2-1.785=2.415m
p0?pv?pa?γ hs?pv=10330+1025*2.415-174=12631.375 kgf/m2
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计算温度 t = 15℃，pv = 174 kgf/m，PD，ρ = 104.63 kgf·s/m 计算步骤如下表
序号 1 2 3 项 目 Vmax VA = 0.5144 Vmax (1-ω) (0.7πN D/60) 2224
单 位 kn m/s (m/s) 2数 值 MAU4-40 11.735 4.204 427.267 444.944 MAU4-55 11.670 4.181 409.182 426.664 MAU4-70 11.570 4.145 401.016 418.199 4 V02.7R?VA2?(3) (m/s) 25 6 7 ζ=( p0- pv)/ 1ρV02.7R2 kgf 0.543 0.203 10969.572 0.566 0.208 11030.671 0.577 0.211 11126.009 τc (查图7-20) T = PD·η0·75 /VA 8 T/AP = 1ρV02?τc.7R2m 22.325 2.374 2.411 9 AE = AP/(1.067 - 0.229P/D) m 22.547 2.628 2.675 10 AE/A0 = AE / π2D4 0.408 0.439 0.416
据上述计算结果作图，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。
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