Solidworks螺旋桨建模

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Ps；

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

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Ps；

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

螺旋桨直径估算公式 D=17PD PD= n= n=c(PD/D ) PD D5 1/3 0.2

/n

0.6

82 KW 1031 r/min

主机功率 螺旋桨转速 0.638640554

1255 kw 1.2 M

主机功率 螺旋桨直径 795.9987916

转动惯量计算公式 1、对于圆筒的计算 I=m/2(R²+r²) m 为圆筒的质量 R 为圆筒体外半径 r 为圆筒体内半径 m=π hρ (R²-r²) π 为圆周率 h 为圆筒高度 m ρ 为圆筒密度 7.85x10³ kg/m³ m= I= 2、对于实心圆轴的计算 I=(m/2)*R² m、R的量同上 m=π hρ R² I=

0.06 0.0335 3.14 0.17 7850 10.38259 0.0128627 kg.m²

15.085188 0.0271533

刚度计算公式 1、螺旋桨轴刚度计算(经验计算公式) K=(9.497*(d^4/L")*10³) d 轴的基本直径 mm L"螺旋浆轴总长度(到锥体小端面)mm K= 柔度 e=1/k rad/N.m 2、轴段刚度计算公式 K=(E1*

. 桨叶的迎角只会影响升力的大小，不会前进。直升机前进是靠螺旋桨的旋转面向前倾斜实现的，桨叶的迎角变化，指的只是桨叶本身绕横向的轴旋转。就是对称的两只桨，成一条直线，以这个直线为轴旋转。迎角增大，旋转阻力增大，如果转速不变的情况下，升力就会增大，直升机上升。

飞机螺旋桨由两个或者多个桨叶以及一个中轴组成，桨叶安装在中轴上。飞机螺旋桨的每一个桨叶基本上是一个旋转翼。由于他们的结构，螺旋桨叶类似机翼产生拉动或者推动飞机的力。

旋转螺旋桨叶的动力来自引擎。引擎使得螺旋桨叶在空气中高速转动，螺旋桨把引擎的旋转动力转换成前向推力。空气中飞机的移动产生和它的运动方向相反的阻力。所以，飞机要飞行的话，就必须由力作用于飞机且等于阻力，而方向向前。这个力称为推力。

典型螺旋桨叶的横截面如图3－26。桨叶的横界面可以和机翼的横截面对比。一种桨叶的表面是拱形的或者弯曲的，类似于飞机机翼的上表面，而其他表面类似机翼的下表面是平的。弦线是一条划过前缘到后缘的假想线。类似机翼，前缘是桨叶的厚的一侧，当螺旋桨旋转时前缘面对气流。

桨叶角一般用度来度量单位，是桨叶弦线和旋转平面的夹角，在沿桨叶特定长度的的特定点测量。因为大多数螺旋桨有一个平的桨叶面，弦线通常从螺旋桨桨叶面开始划。螺

铜质螺旋桨熔炼浇铸工艺

我国目前可以用来铸造铜质螺旋桨的材料,除规范规定的Cu1(1级锰青铜)、Cu2(2级镍锰青铜)、Cu3(3级镍铝青铜)、Cu4(4级锰铝青铜)四种类型的铜合金外,还有GB1176<铸造铜合金技术条件>中的ZCuZn40Mn3Fe1(40-3-1锰黄铜)、ZCuZn35A12Mn2Fe1(35-2-2-1铝黄铜)、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2(9-4-4-2铝青铜)、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2(8-13-3-2铝青铜)及CB818<螺旋桨用铜合金技术条件>中的ZHMn55-3-1(锰黄铜)、ZHAl67-5-2-2(铝黄铜)、ZQAl9-4-4-2、ZQAI(14-8-3-2)、ZQAl12-8--3-2,ZQAl13-7-4-3-1、ZQAl8-1-1共十几种合金牌号的铜合金,其中CCS<材料与焊接规范>中的Cu1、Cu2、Cu3、Cu4四种铜合金类型是从国际船级社协会的统一要求lACS-UR-W24中引用来的,螺旋桨的制造工艺过程分铸模造型、熔炼、浇铸、毛坯加工、成品检查五个阶段,国际上几家著名船级社在我国的螺旋桨产品检验中均要求见证螺旋桨制造过程中的熔炼浇铸,通过对熔炼浇铸工艺合理性的考察来掌握了解该螺旋桨

MAU型螺旋桨设计计算书

1． 船体的主要参数

船体总长 LOA=150m 设计水线长 LWL=144m 垂线间长 LPP=141m 型宽 B=22m 型深 D=11m 设计吃水 T=5.5m 方形系数 Cb=0.84 菱形系数 Cp=0.849 中剖面系数 Cm=0.69 排水量 △=14000t

桨轴中心距基线距离 ZP=2m 船体有效马力曲线数据如下： 航速（kn） 有效马力PE

铜质螺旋桨熔炼浇铸工艺

我国目前可以用来铸造铜质螺旋桨的材料,除规范规定的Cu1(1级锰青铜)、Cu2(2级镍锰青铜)、Cu3(3级镍铝青铜)、Cu4(4级锰铝青铜)四种类型的铜合金外,还有GB1176<铸造铜合金技术条件>中的ZCuZn40Mn3Fe1(40-3-1锰黄铜)、ZCuZn35A12Mn2Fe1(35-2-2-1铝黄铜)、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2(9-4-4-2铝青铜)、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2(8-13-3-2铝青铜)及CB818<螺旋桨用铜合金技术条件>中的ZHMn55-3-1(锰黄铜)、ZHAl67-5-2-2(铝黄铜)、ZQAl9-4-4-2、ZQAI(14-8-3-2)、ZQAl12-8--3-2,ZQAl13-7-4-3-1、ZQAl8-1-1共十几种合金牌号的铜合金,其中CCS<材料与焊接规范>中的Cu1、Cu2、Cu3、Cu4四种铜合金类型是从国际船级社协会的统一要求lACS-UR-W24中引用来的,螺旋桨的制造工艺过程分铸模造型、熔炼、浇铸、毛坯加工、成品检查五个阶段,国际上几家著名船级社在我国的螺旋桨产品检验中均要求见证螺旋桨制造过程中的熔炼浇铸,通过对熔炼浇铸工艺合理性的考察来掌握了解该螺旋桨

表1 四叶模型螺旋桨要素表

直 径(m) 毂径比 盘面比 最大叶宽比 平均叶宽比 叶厚比 后倾角 MAU4-40 0.250 0.180 0.400 0.226 0.192 0.050 10? MAU4-55 0.250 0.180 0.550 0.311 0.263 0.050 10? MAU4-70 0.250 0.180 0.700 0.398 0.050 10?

8.800.30MAU4-401.00R0.90RMAU4-552.60

0.70R0.50R4.403.300.30Rφ13.405.0010.0410.04φ20.40(a)8.800.301.00R0.95R0.80R0.70R0.60R0.50R0.40RMAU4-70

2.604.403.320.30R0.20Rφ13.605.0013.4014.80φ20.40(b)图 1

表2 五叶模型螺旋桨要素表

直 径(m) AU5-50 0.250 AU5-65 0.250 MAU5-80 0.250 1

毂径比 盘面比 最大叶宽比 叶厚比(叶厚分数) 后倾角 0.180 0.500 0.226 0.050 1

表1 四叶模型螺旋桨要素表

直 径(m) 毂径比 盘面比 最大叶宽比 平均叶宽比 叶厚比 后倾角 MAU4-40 0.250 0.180 0.400 0.226 0.192 0.050 10? MAU4-55 0.250 0.180 0.550 0.311 0.263 0.050 10? MAU4-70 0.250 0.180 0.700 0.398 0.050 10?

8.800.30MAU4-401.00R0.90RMAU4-552.60

0.70R0.50R4.403.300.30Rφ13.405.0010.0410.04φ20.40(a)8.800.301.00R0.95R0.80R0.70R0.60R0.50R0.40RMAU4-70

2.604.403.320.30R0.20Rφ13.605.0013.4014.80φ20.40(b)图 1

表2 五叶模型螺旋桨要素表

直 径(m) AU5-50 0.250 AU5-65 0.250 MAU5-80 0.250 1

毂径比 盘面比 最大叶宽比 叶厚比(叶厚分数) 后倾角 0.180 0.500 0.226 0.050 1

某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书

院 系： 班 级： 姓 名： 学 号：

某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书

1.已知船体的主要参数

船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 CB = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米

由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V（kn） 13 14 15 16 有效马力PE（hp） 2160 2420 3005 4045 2.主机参数