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          螺旋槳圖譜設計的流程

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          螺旋槳圖譜設計的流程

          發布日期:2019-07-12 作者: 點擊:

            運用圖譜設計法對螺旋槳進行設計,實質是指在選定螺旋槳型式,即選定所用設計圖譜的情況下,針對船舶的某一航行狀態選擇在該狀態下效率Z佳的螺旋槳,通常稱該選定的航行狀態為螺旋槳的設計工況。對于普通船舶通常選取滿載時以全速或用正常馬力航行的情況作為螺旋槳的設計工況。螺旋槳圖譜設計的一般流程如下:

            1) 參數的確定

            主要指確定船體的相關參數,主機參數、推進因子以及選用的螺旋槳型式和葉數。其中船體的相關參數包括船的主尺度和船體的有效功率曲線,船體的有效功率曲線可以通過模型試驗得到,也可運用相關的估算方法進行估算。主機參數主要包括主機的Z大持續功率、額定轉速、主機數量和軸系效率等,以及是否需要采用減速裝置。推進因子包括伴流分數、推力減額分數、相對旋轉效率和船身效率,這些參數也同樣可以通過模型試驗或是經驗公式計算來確定。

            2) 計算不同的基準盤面比所對應的槳的Z佳要素及Z大航速

            假定若干個航速進行計算,根據所選定的螺旋槳的型式和葉數,在所提供的基準盤面比對應的圖譜上,由每一個假定航速在圖譜的Z佳效率線上對應的點讀出其相應的螺旋槳效率η、螺距比P/D和直徑系數δ,從而計算出其對應的Z佳直徑D和螺旋槳的有效推馬力。據此我們可以得到在各個基準盤面比下的V-η、V-P/D、V-D和V-Pte曲線。Z后由V-Pte曲線和有效功率曲線V-Pe曲線的交點確定每一基準盤面比下螺旋槳的Z佳要素和可達到的Z大航速。

            3) 通過空泡校核確定設計槳的Z佳要素

            根據設計螺旋槳和船舶的具體情況選用合適的空泡界限圖譜,計算出各個基準盤面比在滿足空泡要求的條件下需要的盤面比。據此計算結果通過作圖,即可求得不發生空泡的Z小盤面比及其對應的螺旋槳Z佳要素:螺距比P/D、螺旋槳直徑D、螺旋槳效率η以及Z大航速Vmax。

            4) 強度校核

            按相關《規范》中對螺旋槳強度的要求,對螺旋槳槳葉的厚度t(固定螺距螺旋槳為0.25R和0.6R剖面處,可調距螺旋槳為0.35R和0.6R剖面處)進行校核。根據校核的結果取定0.25R和0.6R處槳葉的厚度后,就可以決定槳葉厚度的徑向分布。槳葉厚度的徑向分布一般采用線性分布、非線性分布、荷蘭船模試驗水池建議的厚度分布等幾種。Z常用的是采用線性分布,即實際槳葉厚度分布按0.25R和1.0R處的厚度連直線決定。

            5) 螺距修正

            在螺旋槳的設計過程中,若為了滿足強度要求不得不增加槳葉厚度時,將導致設計螺旋槳的葉厚分數大于系列螺旋槳的葉厚分數。有時設計螺旋槳的轂徑比的取值不同于系列槳的標準值。在這種情況下,必須對螺旋槳的螺距比進行修正,使得二者的性能相同。螺距修正分為轂徑比不同對螺距的修正和葉厚比不同對螺距的修正,可根據實際情況選擇相應的方法計算螺距的修正量。

            6) 重量和慣性距計算

            螺旋槳重量和慣性矩比較精確的計算方法是:先根據槳葉不同半徑處各切面的形狀求得其切面面積,其次用近似積分法算出槳葉之體積和體積慣性矩,Z后分別乘以材料的重量密度,即可得到螺旋槳之重量和重量慣性矩。也可采用按統計資料得出的近似公式進行重量和慣性矩的計算。

            7) 敞水特性曲線的確定

            根據已確定的盤面比和螺距比,在提供的系列槳敞水特性曲線圖譜中內插得到各進速系數J對應的推力系數KT和轉矩系數KQ的值,也即是設計槳的敞水特性曲線。

            8) 系柱特性計算

            根據以上已確定的設計槳的敞水特性曲線,計算在系柱狀態(船速V=0,螺旋槳的進速系數J=0)時,螺旋槳發出的推力。

            9) 航行特性的計算

            根據設計槳的敞水特性曲線計算螺旋槳在不同的轉速時可達到的航速和需要的主機馬力,通過該計算再結合主機的特性即可清楚地了解船體—螺旋槳—主機三者之間的關系。


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