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1、大连理工大学船舶阻力与推进课程设计设计航速： 13.84kn 排水量： 18640t 学院（系）： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 2015 年 7月设计任务书1 课程设计题目 试航速度13.84kn、排水量18640t的某船阻力估算与螺旋桨设计。2 课程设计的性质、任务和基本要求 本课程设计的任务是：使学生能够根据船型主要要素确定有效功率曲线，选定主机功率及转速，根据螺旋桨设计图谱来设计螺旋桨，完成螺旋桨设计计算说明书，绘制螺旋桨总图。通过课程设计能够加深学生对螺旋桨图谱和结构的理解，培养理论联系实际的能力，为将来走上工作岗位打下一定的基础。 本课程设计的基本要求是： 掌握油船阻力
2、估算方法； 掌握BP-图谱的应用； 掌握螺旋桨基本要素的计算和规范校核的方法； 掌握航行特性的计算；目录1 船舶阻力估算及有效马力预报11.1 船体主要参数11.2 有效马力预报21.3 阻力估算42 螺旋桨图谱初步设计52.1 初步设计确定最佳转速52.2 主机功率的确定73 螺旋桨图谱终结设计83.1 推进因子的确定83.2 可达到最大航速的计算93.3 空泡校核113.4 强度校核133.5 螺距修正153.6 重量及惯性矩计算163.7 敞水性征曲线确定183.8 系柱特性计算203.9 航行特性计算213.10 螺旋桨计算总结23设计总结241 船舶阻力估算及有效马力预报1.1 船体
3、主要参数船型：单桨、球首、球尾、流线型挂舵、中机型、油船。母型船主要参数如表1.1所示。表1.1 母型船主要参数排水量120800t设计水线长Lwl144.20 m垂线间长Lpp140.00 m形宽B21.80 m型深H12.50 m设计吃水T 8.90 m方形系数Cb0.743m桨轴中心距基线Zp2.95 m 根据 ，可得设计船的主要参数，如表1.2所示。方形系数取与母型船一样。表1.2 设计船主要参数排水量218640t设计水线长Lwl139.02m垂线间长Lpp134.98m形宽B21.02m型深H12.05m设计吃水T8.58m方形系数Cb0.725m桨轴中心距基线Zp2.84m试航速
4、度V13.84kn1.2 有效马力预报已知母型船的有效功率，用海军系数法估算设计船的有效功率。计算如表1.3所示。表1.3 母型船与设计船有效功率母型船航速V/kn121314151617有效功率Pe/hp满载203626553406436855337017压载177923513007364243695236110%满载223929213747480560867719设计船航速V/kn11.78 12.76 13.75 14.73 15.71 16.69 有效功率Pe/hp满载1791.53 2336.20 2997.03 3843.52 4868.63 6174.44 压载1565.39 2
5、068.71 2645.94 3204.69 3844.40 4607.29 115%满载1970.16 2570.26 3297.08 4228.05 5355.23 6792.15 图1.1 有效功率曲线 有效功率曲线如图1.1所示。当V=13.84kn时，满载有效功率3069.57hp。1.3 阻力估算由满载有效功率，可估算船舶阻力，如表1.4所示。表1.4 阻力估算航速V/kn11.78 12.76 13.75 14.73 15.71 16.69 有效功率Pe/hp满载1791.53 2336.20 2997.03 3843.52 4868.63 6174.44 压载1565.39 2
6、068.71 2645.94 3204.69 3844.40 4607.29 115%满载1970.16 2570.26 3297.08 4228.05 5355.23 6792.15 阻力R/KN满载217 262 312 373 443 529 图1.2 满载阻力曲线由图1.2读出，当V=13.84kn时，满载阻力316.854kN。2 螺旋桨图谱初步设计2.1 初步设计确定最佳转速螺旋桨直径初步由缩尺比关系确定。已知母型船螺旋桨直径D=4.78m，则设计船直径：取不同转速，根据MAU4-55的图谱列表计算，如表2.1所示。其中船身效率等的计算参阅3.1推进因子的确定。表2.1 初步设计确
7、定最佳转速的计算序号名称单位数据1螺旋桨直径D（按缩尺比初步估计）m4.6085 2H=(1-t)/(1-)1.1820 3VA=(1-)Vkn9.51 4PE（初步估计）hp3069.573069.573069.573069.575假定一组转速Nr/min1301351401456直径系数=ND/VA63.0 65.4 67.8 70.2 7查MAU4-55图谱，由等值线与最佳效率曲线的交点得到P/D0.742880.726440.70880.7032100.592270.579760.569770.55783BP5.395385.658075.873916.124638PD=BP2VA5/
8、N2hp3906 4381 4731 5213 9主机马力PS=PD/(SR)hp4027 4516 4878 5375 10螺旋桨能克服的有效马力PTE=PD0Hhp2734 3002 3186 3437 图2.1 确定转速的计算结果 如图2.1所示，在时，最佳转速为136.7r/min,取136r/min。此时对应的主机马力为4649.395hp。2.2 主机功率的确定由图3.1.1插值可得在最佳转速下，Ps=4645.395hp,取10%裕度，得到最大持续功率M.C.R=5161.55hp。查MAN B&W主机大全，先将主机功率换算成3739.74kW,根据转速和主机马力进行选择，最终选
9、择如图2.2所示。图2.2 主机选择选择的主机主要参数如表2.2所示。表2.2 主机选择型号MAN B&W 4S42MC最大持续功率hp5878最大持续功率kw4320转速(r/min)136旋向右旋3 螺旋桨图谱终结设计3.1 推进因子的确定估算伴流分数，选用泰洛公式（适用于海上运输船舶）对于单螺旋桨船估算推力减额分数，选用商赫公式对于单桨船 t=k 式中：k为系数取0.6表3.1 推进因子的确定据型船资料确定伴流分数泰洛公式0.313 按经验公式推力减额分数t商赫公式t=k(k=0.6)0.188相对旋转效率R1.0 船身效率H H=(1-t)/(1-)1.1820 3.2 可达到最大航速
10、的计算采用MAU 4叶桨图谱进行计算。取功率储备10%，轴系效率。螺旋桨敞水收到马力：根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的图谱列表计算，如表3.2所示。表3.2 图谱设计的计算表项目单位数值假定航速Vkn12131415VA=(1-)Vkn8.248 8.935 9.623 10.310 BP=NPD0.5/VA2.549.863 40.820 33.916 28.543 BP0.57.061 6.389 5.824 5.343 MAU4-4080.887274.764268.989263.6114P/D0.625640.641590.665650.693100.537010.
11、563070.588530.61368PTE=PDH0hp3257 3415 3570 3722 MAU4-5578.781372.755267.22362.4339P/D0.672080.692260.712720.7459600.517590.546420.572170.59495PTE=PDH0hp3139 3314 3470 3608 MAU4-7078.456171.888666.217461.9048P/D0.677310.710560.738920.7604200.501130.525420.549910.5694PTE=PDH0hp3039 3187 3335 3454 根据表
12、3.2结果，可绘制对、及对V的曲线，如图3.1所示。 从曲线与船体满载有效马力曲线的交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素、及，统计于表3.3。直径D用到的公式：图3.1 MAU4叶桨图谱设计计算结果表3.3 按图3.1设计计算的最佳要素MAU Vmax/knP/D0D/m4-4014.52 0.680 66.171 0.6024.856 4-5514.38 0.724 65.339 0.581 4.749 4-7014.19 0.743 65.300 0.554 4.683 3.3 空泡校核按柏利尔空泡限界线中的商船上限线（参阅教材79页图6-22），计算不发生空泡的最小展开面积比。桨轴沉深 计算温度 ,=104.63kgfs2/m4表3.4 空泡校核计算结果项目单位 数值MAU4-40MAU4-55MAU4-70Vmaxkn14.52 14.38 14.19 VA=0.5144Vmax(1-)m/s5.134 5.084 5.
