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§§99--11 设计问题与设计方法 设计问题与设计方法 §§99--22 BB--δδ型图的设计及其应用 型图的设计及其应用 §§99--33 KK--JJ型设计图 型图设计图 §§99--44 螺旋桨设计时应考虑的几个问题 螺旋桨设计时应考虑的几个问题 §§99--55 螺旋桨图设计示例 螺旋桨图设计示例 本章主要内容 §§99--11 设计问题与设计方法 设计问题与设计方法 船体有效马力曲线 船体有效马力曲线 船舶型线初步设计完成 为达到预定航速，所消耗的主机马力很小。设计一种螺旋桨，使得船舶在给定的主机条件下达到最大航速？ 1、螺旋桨的初步设计1、螺旋桨的初步设计对于新设计的船舶，要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和效率确定主机的转速和马力船舶安全管理体系软件，并据此订购主机。船速V有效马力PE选择螺旋桨直径D选择螺旋桨转速n确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D、主机马力PS确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D、主机马力PS2、最终设计2、最终设计在主机马力和转速确定后，计算能达到的最大转速和螺旋桨的尺寸。
螺旋桨尺寸。主机马力主机马力PPSS（（nn））有效马力曲线有效马力曲线PPEE确定能达到的最大转速确定能达到的最大转速VV、螺旋桨直径螺旋桨直径DD、螺距螺距比PP//DD和效率及效率ηηoo（（11）新船使用现成的标准模型主机）新船使用现成的标准模型主机（（22）旧船更换螺旋桨等）旧船更换螺旋桨等船用螺旋桨的设计方法船用螺旋桨的设计方法图形设计法图形设计法------根据螺旋桨模型敞水特性，将各种专用图形绘制到螺旋桨模型敞水特性系列试验中进行设计。优点：优点：方便可靠；方便可靠；缺点：缺点：受限于图形中规定的螺旋桨类型。受限于图形中规定的螺旋桨类型。 环量理论设计法------基于环量理论和叶片截面试验数据，分别设计叶片各半径处的叶片元件，得出各叶片元件的最佳组合（叶片的最大效率）。优点：各叶片元件适应的流场条件（不均匀尾流、空化现象）（不均匀尾流、空化现象）所以叶片元件的螺距不一定相同，截面形状也不对称。缺点：方法复杂，加工工艺也复杂。
该方法复杂，加工工艺也复杂。§§99--２２BB--δδ型图集的设计方法及应用螺旋桨设计时，需要根据船舶的特点和要求，结合实际经验，选择合适的螺旋桨图集。目前在商用船螺旋桨设计中，应用最广泛的有：荷兰的BB型螺旋桨和日本的AUAU型螺旋桨。 1.1.1.BB--δδ型设计 设计图的编制 0.4 0.6 0.8 1.0 0.4 0.6 0.8 1.0 0.6 0.8 1.0 1.2ρηρ,10KQJη0 P/D=0.4 P/D=1.2 P/D=1.2 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0 0.10.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.11.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 AU5-50 KT=T/nD KQ=Q/nD0=KTJ/2 KQJ=VA/nDπn JVDA/=π275)/(ρ52=52575πρ=5.22/1575πρ=PD---螺旋桨受力马力，(hp)VA---螺旋桨进速，(m/s)n---螺旋桨转速，(r／s)52ρDnKQQ=nPQDπ275=注：注：VVAA------节((knkn)),，NN------(()),，ρρ------为海水密度，取为海水密度，取104.51104.··ss22／／mm445.25.05.25.030.==BP---功率系数.30δ==直径系数δBBP P和δδ是船舶最基本的计算系数螺旋桨设计。为强调起见，公式中有关参数的含义和单位重述如下：NN————螺旋桨转速（（rpm）），PPDD————螺旋桨敞水接收马力（（hphp）），VVAA————螺旋桨进速（（knkn）），DD————螺旋桨直径（（mm））..J.30δ==5.25.05.25.030. = =η=0.57δ=60δ=50δ=40BPη=0.65δ=306 5 4 3 2 11.20.91.01.10.70.80.6P/D谱谱δ −PB谱谱谱 ①在桨叶数、盘面比相同的螺旋桨敞水特性曲线组上，取某一值的螺距比P/D，并设定一系列J值，在同一P/D特性曲线上读出一系列与J相对应的KQ与η0值。
② 根据δ和公式计算出相应数值。 ③ 在以螺距比P/D为纵坐标、δ为横坐标的图形上，通过上述计算出的P/D值画一条与横坐标平行的水平线，并在线上各值对应的点处标记出相应的η0与δ值，此线即可表示螺距比为P/D的螺旋桨的水动力特性。δ − ④ 对不同P/D的螺旋桨特性曲线进行上述处理并绘制在同一图形上。然后将η0与δ值相同的螺旋桨连成光滑的曲线，便可得到η0与δ的等高线。 ⑤ 将各=常数时效率最高的点（图形上显示为垂直线）连成光滑的曲线，便可得到最佳效率线。PB22． AUAU螺旋桨类型11.AUAU螺旋桨原型22.MAU型---改进型AUAU型（见下页）33.AUAUw型---AUAU桨叶剖面后缘有一定翘曲（对改善桨叶根部桨叶间干扰有一定作用）。该类型用于6片桨叶。4.MAUw型该类型是对原型AUAU螺旋桨叶剖面尖端前缘形状进行部分修正。
AUAU型四叶螺旋桨系列采用此形式。 （a） 0 距前缘距离，以弦长百分比表示 100 .8 R 弦长百分比 AUAU型螺旋桨为恒距螺旋桨 型螺旋桨为恒距螺旋桨 螺旋桨模型几何特征： ① 四叶螺旋桨系列：属于此组的螺旋桨元素列于表99-11。叶片型线尺寸见表88-44，型线形状如图99-4（4（aa））和（（bb））所示。 ------7070直径/直径/mm0.2500.2500.250.250.250.250.25轮毂直径比0.180.180.180.180.180.18盘面比盘面比0.400.400.550.550.700.70最大桨宽比最大桨宽比0.2260.2260.3110.3110.3980.398平均桨宽比平均桨宽比0.1920.1920.2630.263桨叶厚度比桨叶厚度比0.0500.0500.0500.0500.050后倾角后倾角//(°°)0表9-1 四叶模型螺旋桨要素表图99--4 MAU44叶片轮廓形状MAU4叶片轮廓形状(b)(a)MAU4-70 0.70R0.50R0.30R0.20R1.00R0.95R0.80R0.60R0.40R8.800.30φ20.4013.405.0014.80φ13.604.403.322.602.603.304.40φ13.4010.045.0010.04φ20.400.308.800.30R0.50R0.70R0.-55 MAU4-401.00R ②② 五叶螺旋桨系列： 五叶螺旋桨系列： 其要素列于表99——22。
桨叶型线尺寸见表99-44，型线形状如图99-55（（aa））和（（bb））所示。 ③③ 六叶螺旋桨系列： 元件见表99-33，桨叶型线尺寸见表99-44船用螺旋桨设计，型线形状如图99-6所示…… 表99-55、99-66、99-77、99-88分别给出了AUAU型、AUAU型、AUAU型、AUAU型、AUAU型和AUAU型的叶片剖面尺寸，据此可计算螺旋桨的延伸型线和各半径处的叶片剖面形状。 3、图形的应用 设计时，应先确定伴流分数ω、推力减少分数tt、相对转动效率ηηR和传动效率ηηs，然后可应用图形解决螺旋桨设计中的不同类型的问题。
螺旋桨设计中的不同类型的问题。（1）螺旋桨初步设计问题①给定船速VV，根据所选螺旋桨直径DD、螺旋桨效率η0、螺距比PP/ DD和主机马力P，由有效马力曲线确定最佳螺旋桨转速NN。首先需要选择螺旋桨类型、桨叶数和盘面比。例如选用4叶、盘面比0.55的MAU型螺旋桨，则可确定所用图谱为MAU4-55-55。在此类问题中船用螺旋桨设计，所求的是转速NN和主机马力P Ps s（或螺旋桨接收马力与马力P PD D 之比）船舶配件，无法确定任何一个参数，因此需要假设一组转速NN进行计算。具体步骤可按照表9 9- -9 9的形式进行。
编号 编号 名称 单位 数据 1 1 螺旋桨直径 DD ( (已知 已知) )2 2η ηH H3 3 V VA A4 4 ( (已知 已知) )P PE E5 5 假设一组速度 假设一组速度 NNN N1 1N N2 2N N3 3N N4 46 6 直径系数 δ δ7 7 检查图表，通过 δ δ 轮廓线和最佳效率曲线 轮廓线和最佳效率曲线
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