1)初始设计数据
发动机额定功率:PB=662k W;
发动机的额定转速:N=1800r/min;
螺旋桨进速:v=14.4m/s(因为高速船的伴流很小,螺旋桨的进速可以视为船的航速);
减速比:选用1.65的减速箱,减速比为1.65∶1;
传动效率:取0.96。
2)按照高恩桨的设计步骤
根据初始数据可以计算出:
螺旋桨的功率为 PD=PB×0.96=635.52k W
螺旋桨的转速为 n=N/(1.65×60)=18.18r/s
桨盘中心处空泡数:
负荷系数:
根据高恩非空泡桨最佳的负荷系数和进速比关系图可以查出各个盘面比时其进速系数值,其中盘面比是0.8时,进速系数J为0.93。
计算此时的桨的最佳直径为
D2=v/(n×J)=0.852m
计算桨的转矩为Q=159.15×PD/n=5563.42N·m
Kq=Q/(ρ·n2·D52)=0.037
查高恩勃立尔空泡限界图可知其位于限界线右侧但离限界线很远,说明此时螺旋桨不合适。
当查盘面比为0.95时,进速系数J为0.95。
计算此时的螺旋桨的最佳直径为
D2=v/(n×J)=0.834m
计算桨的转矩为Q=159.15×PD/n=5563.42N·m
Kq=Q/(ρ·n2·D52)=0.041
查高恩勃立尔空泡限界图(见图4-6)可知其位于限界线右侧但离限界线很远,说明此时螺旋桨不合适。
当盘面比为0.65时,可查出进速系数J为0.92。
计算此时的螺旋桨的最佳直径为
D2=v/(n×J)=0.861m
计算桨的转矩为Q=159.15×PD/n=5563.42N·m
Kq=Q/(ρ·n2·D52)=0.035
查高恩勃立尔空泡限界图(见图4-6)可知其位于限界线右侧并且靠近限界线,说明此时螺旋桨合适。
通过查高恩桨敞水性征图谱(见图4-8)可知此时螺旋桨的P/D为1.6。
通过计算得出的螺旋桨基本参数为
D=0.861m,P=1.378m,EAR=0.65,η0=0.35
确定桨的形状尺寸:高恩型标准系列桨叶在轴心处的最大厚度t0=0.003D=51.66mm;叶梢处的最大厚度取
tmax=0.003D=2.58mm
高恩桨的投影面积AP可用下式计算:
Ap=(1.083-0.229P/D)AE
式中,P为计算剖面处的螺距(m2);D为螺旋桨直径(m);AE为桨叶面积(m2)。
高恩桨展开轮廓宽度值可以根据表4-3求出,计算结果如表4-17所示。
表4-17 高恩桨展开轮廓宽度值
注:Br为在半径为r处的叶片宽度;Bm为叶片最大宽度Bm=0.77EAR×D,然后就可以根据高恩桨展开轮廓宽度值绘制出桨的伸张轮廓图。
3)螺旋桨强度校核
螺旋桨桨叶在0.25R和0.6R处的厚度t应不小于按下式计算得出的值:
式中,Y为功率系数,按下式计算:
其中,
式(4 24)~式(4 26)中:D为螺旋桨直径(m);P为计算剖面处的螺距(m);P0.7为0.7R剖面处的螺距(m);R为螺旋桨半径(m);Ne1为主机的最大持续功率(k W);Z1为桨叶叶数;b为计算剖面处的桨叶宽度(m);ne1为主机最大持续功率时螺旋桨的转速(r/min);K1,K2,K3,K4为系数,可查表4-14;K为材料系数,可以查表4-15,对于表以外材料的K值可参照决定,且应取得CCS同意。
X为转速系数,按下式计算:
其中:
式中,D,P,ne1,Z1,b同前文;ε为桨叶后倾角(°);G为桨叶材料密度(g/cm3);Ad为螺旋桨圆盘面积比;K5,K6,K7,K8为系数,可查表4-14。
计算结果如表4-18~表4-21所示。
表4-18 A1计算
表4-19 A2计算
表4-20 Y的计算
表4-21 厚度计算
经计算此螺旋桨强度是满足规范要求的。
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