螺旋桨基本设计与图谱应用.pdf

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1、2017年第1期总第335期造船技术MARINETECHNOLoGYNo．1Feb．，2017文章编号：1000—3878(2017)01—0034_10螺旋桨基本设计与图谱应用付品森(卡特彼勒船用推进器上海有限公司，上海200050)摘要螺旋桨的选型是船舶建造设计中基础且非常重要的工作，分为初步选型和最终选型2个步骤。通过在工作中的实际案例介绍螺旋桨选型的具体方法，从船模试验得出的船体阻力数据建立螺旋桨的初步选型算出所需主机功率，从主机功率最终确定螺旋桨的最终选型，以最佳直径比为指标的选型方法来交互计算螺旋桨转速和直径两个变量，并最终选出最佳螺旋桨。关键词螺旋桨；船模报

2、告；最佳直径；图谱；空泡校核；强度校核中闺分类号U664文献标志码APrOpellerDesignandDiagramApplicationFUPinsen(CaterpillarPropulsionInternationalTrading(Shanghai)Co．，Ltd．，Shanghai200050，China)AbstractPropellerselectionisanimportantandbasicjobinshipdesign．Itcanbedivid—edintotwosteps，basicselectionandfinalselection．Thesel

3、ectionmethodsofpropellerselec—tionusingtheoptimumdiameterratio，propellerspeedanddiameterarecalculated，andthebestpropellerfromthetwovariesbyoptimumdiameterratioareselected．Keywordspropeller；shipmodeltest；optimumdiameter；diagram；cavitationcalcula—tion；strengthcalculation1螺旋桨设计概述螺旋桨起着把主推进柴油机

4、发出的功率转化为推力的作用，其设计的好坏直接影响船舶的推进性能。螺旋桨设计一般分为初步设计和最终设计。初步设计用于估算所需要的主机功率和螺旋桨的初步选型；最终设计是在主机功率被确定后，进一步细化适合于生产制造的螺旋桨参数。1．1初步设计在初步设计阶段，根据设计任务书，为新设计船舶设计最合适的螺旋桨，以满足航速和拖力的要求。船舶线型初步设计完成后，需根据线型估算该作者简介：付品森(1980一)，男，工程师，研究方向为船舶动力推进系统。船的有效阻力曲线，或通过航模试验求得其有效阻力曲线，根据设计要求估算出某一特定航速下的有效阻力，继而可得出船身的有效阻力功率PE，再根据船体参

5、数推力减额和伴流系数可得出船身效率伽。螺旋桨的推进功率PT—PE／轴，通过估算螺旋桨的敞水效率、相对旋转效率及轴系的传送效率可得出主机的推进功率。在求主机功率时需注意2个变量：螺旋桨的直径和转速。需根据实际情况优化匹配螺旋桨直径和转速，求得主机的推进功率，并以此为依据订购主机。上述的整个过程为螺旋桨的初步设计。1t2最终设计在确定主机功率后，所选定的主机往往与初步设计不同，由于各设备厂家所供货的主机功率和转速不同，与设计的要求也存在差异。通常从功率储备和节省成本的角度选取与设计相近的主机。主机付品森：螺旋桨基本设计与图谱应用确定后，主机的功率和转速即确定，此时依据主机的功

6、率和转速重新设计螺旋桨的直径和转速。螺旋桨的直径往往受制于船体线型，某些二冲程主机有时会限制螺旋桨的转速，需要匹配合适的螺旋桨转速和直径。匹配螺旋桨的转速和直径是一个不断尝试的过程，存在着2个变量，需运用螺旋桨图谱曲线组匹配，以寻找最佳的螺旋桨。然后设计出螺旋桨的螺距、倾角、弦长、厚度、盘面积等参数。上述的整个过程即为螺旋桨的详细设计。综上所述，设计螺旋桨需依据的参数有推力减额、伴流系数、主机功率和航速等。2螺旋桨的图谱设计及应用船用螺旋桨的设计目前有2种方法：图谱设计法和环流理论法。环流理论法是根据流体力学原理中的升力线理论及各种桨叶切面的试验、理论数据进行螺旋桨设计的

7、。此种方法计算繁复，工艺复杂，我国应用较少。图谱设计法是根据螺旋桨模型的敝水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计的方法。该方法是目前应用最多的一种设计方法，计算简单，易于掌握，资料日益丰富，结果偏差较小，通常较为满意。2．1图谱目前已有很多公开发表的图谱，主要有：荷兰的B型、C型、D型；英国的高恩系列；日本的AU型；我国也有公开发表的螺旋桨GD系列图谱。通常所见的图谱是敞水性征曲线KT—KQ—J图谱。在敞水性征曲线KT—KQ—J图谱中，横坐标进速系数J—VA／(棚)，其中：VA为螺旋桨的进速；咒为螺旋桨转速；D为螺旋桨直径。