船舶主机
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2023年3月4日发(作者：牛郎织女ppt)2.3.2机桨匹配计算
主机选型和螺旋桨的设计密切相关。在设计中要综合考虑船、机、桨的匹配问题，
从而选定螺旋桨参数和主机型号。
在主机选型与螺旋桨参数确定的机、桨匹配计算中分为初步匹配设计和终结匹配设
计两个阶段。
初步匹配设计：已知船体主尺度、船体有效功率、船舶设计航速、螺旋桨的直径或
转速，确定螺旋桨的效率、螺距比、最佳转速或最佳直径及所需主机功率，从而选定主
机和传动设备。
终结匹配设计：根据选定的主机的功率、转速、船体有效功率，确定船舶所能达到
的最高航速、螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率。
图谱可参考王国强，盛振邦《船舶原理》P264-P272）
2.3.2.1初步匹配设计
1．船体主尺度
设计水线长L
WL
垂线间长L
PP
型宽B型深d
设计吃水T方形系数B
C
排水量
排水体积
船舶设计航速V
2．推进因子的确定
伴流分数
w
（1）泰勒公式（适用于海船）
对单螺旋桨船：
05.05.0
B
Cw
；对双螺旋桨船：
20.055.0
B
Cw
（2）巴帕米尔公式（适用于内河船）
w
D
C
x
wx
B
316.0
11.0
式中：
对单螺旋桨船：
1x
；对双螺旋桨船：
2x
。
当
2.0＞
n
F
时，
)2.0(1.0
n
Fw
；当
2.0
n
F
时，
0w
。
推力减额分数
t
对单螺旋桨船：
kwt
；
式中：
对流线型舵或反应舵：
70.0~50.0k
；
对方形舵柱的双板舵：
90.0~70.0k
；
对单板舵：
05.1~90.0k
。
对双螺旋桨船：
bawt
。
式中：
对采用轴支架：
14.0,25.0ba
；对采用轴包架：
06.0,70.0ba
。
相对旋转效率r
对单螺旋桨船：
05.1~98.0
r
；对双螺旋桨船：
0.1~97.0
r
；
对具有隧道尾船：
90.0
r
。
轴系传递效率s
对无减速齿轮箱的船：
98.0~96.0
s
；对有减速齿轮箱的船：
94.0~92.0
s
3．初步匹配设计计算
初选螺旋桨直径的匹配计算计算步骤表格化见表2-3-3，根据结果作图2-2-4。
表2-3-3机、桨初步匹配计算（直径D给定）（MAU桨）
序号名称代号单位计算公式及来源数据
1螺旋桨直径Dm给定
2船身效率
h
w
t
h
1
1
3进速
a
V
kn
)1(wVV
a
4船体有效功率
e
P
kW给定
5转速nr/min假定
6直径系数
a
V
nD
7螺距比
Dp/
查
P
B
图谱，由
等值线与最佳效率
曲线的交点得到
8敞水效率
0
9功率系数平方根
P
B
10收到功率
d
P
kW
2
52
36.1n
vB
Pap
d
11主机功率
s
P
kW
rs
d
s
P
P
12
螺旋桨克服的有
效推功率te
P
kW
hdte
PP
0
初选螺旋桨转速的匹配计算计算步骤表格化见表2-3-4，根据结果作图2-2-5。
表2-3-4机、桨初步匹配计算（转速n给定）
序号名称代号单位计算公式及来源数据
1螺旋桨转速nr/min给定
2船身效率
h
w
t
h
1
1
3进速
a
V
kn
)1(wVV
a
4船体有效功率
e
P
kW给定
5螺旋桨直径Dm假定
6直径系数
a
V
nD
7螺距比
Dp/
查
P
B
图谱，
由
等值线与最佳
效率曲线的交点得
到
8敞水效率
0
9功率系数平方根
P
B
10收到功率
d
P
kW
2
52
36.1n
vB
Pap
d
11主机功率
s
P
kW
rs
d
s
P
P
12
螺旋桨克服的有
效推功率te
P
kW
hdte
PP
0
根据图2-2-4或图2-2-5，图中P
te
曲线与P
e
曲线的交点即为所求的螺旋桨的最佳转
速或直径，作垂线求的主机功率P
s
。根据所求的的P
s
选取主机型号。
P/D
P/D
P
s
P
t
P
e
η
0η
0
D
1
D
2
D
3
D
4
P
s
P
t
(
k
W
)
图2-2-5选定n，求D与P
s
P/D
P/D
P
s
P
t
P
e
η
0
η
0
n
1
n
2
n
3
n
4
P
s
P
t
(
k
W
)
图2-2-4选定D，求n与P
s
如螺旋桨为B型桨，
螺旋桨直径D给定，航速V给定
序号名称代号单位计算公式及来源数据
1螺旋桨直径Dm给定
2船身效率
h
w
t
h
1
1
3进速
a
V
kn
)1(wVV
a
，
4船体有效功率
e
P
kW给定
5假定一组敞水受到功率
d
P
kW假定
6功率系数B
P2
1
2
2
2.5
0.353D
P
a
P
B
DV
7
2
75.1
P
B
8螺距比P/D
查
2
75.1
P
B图谱，
由最佳转速线的交点得到
9敞水效率
0
101/J
11最佳转速Nr/min
JD
V
Na
1514.0
60••
12螺旋桨克服的有效推功率
te
P
kW
hdte
PP
0
螺旋桨转速n给定，航速V给定
序号名称代号单位计算公式及来源数据
1螺旋桨转速Nr/min给定
2船身效率
h
w
t
h
1
1
3进速
a
V
kn
)1(wVV
a
，
4船体有效功率
e
P
kW给定
5假定一组桨直径Dm假定
6功率系数B
P1
5.2
5.0
1
158.1
a
d
pV
NP
B
7
1
1739.0
P
B
8螺距比P/D
查
1
1739.0
P
B图谱，
由最佳直径线的交点得到
9敞水效率
0
101/J
11最佳直径Dm
JN
V
Da
1
514.0
60••
12螺旋桨克服的有效推功率
te
P
kW
hdte
PP
0
1）2.3.2.1终结匹配设计（王国强，盛振邦《船舶原理》P117~P118）及陈祖庆.《船舶原理》
P178~P181）
1．船体主尺度
设计水线长L
WL
垂线间长L
PP
型宽B型深d
设计吃水T方形系数B
C
排水量
排水体积
船舶设计航速V
2．主机主要参数
型号
主机功率s
P
主机转速N
旋向左旋/右旋减速比
3．推进因子的确定
伴流分数
w
（1）泰勒公式（适用于海船）
对单螺旋桨船：
05.05.0
B
Cw
；对双螺旋桨船：
20.055.0
B
Cw
（2）巴帕米尔公式（适用于内河船）
w
D
C
x
wx
B
316.0
11.0
式中：
对单螺旋桨船：
1x
；对双螺旋桨船：
2x
。
当
2.0＞
n
F
时，
)2.0(1.0
n
Fw
；当
2.0
n
F
时，
0w
。
推力减额分数
t
对单螺旋桨船：
kwt
；
P/D
P/D
η
0
η
0
P
e
P
t
(
k
W
)
P
e
P
t
D
D
P
t
V
1
V
2
V
3
V
4
图2-2-6终结匹配设计结果
式中：
对流线型舵或反应舵：
70.0~50.0k
；
对方形舵柱的双板舵：
90.0~70.0k
；
对单板舵：
05.1~90.0k
。
对双螺旋桨船：
bawt
。
式中：
对采用轴支架：
14.0,25.0ba
；
对采用轴包架：
06.0,70.0ba
。
船身效率
w
t
h
1
1
相对旋转效率r
对单螺旋桨船：
05.1~98.0
r
；对双螺旋桨船：
0.1~97.0
r
；
对具有隧道尾船：
90.0
r
。
轴系传递效率s
对无减速齿轮箱的船：
98.0~96.0
s
；对有减速齿轮箱的船：
94.0~92.0
s
4．终结匹配设计计算
在选定主机后要进行终结匹配设计计算。具体匹配设计计算计算步骤表格化见表
2-3-5，根据结果作图2-2-6。
表2-3-3机、桨终结匹配计算（MAU桨）
序号名称代号单位计算公式及来源数据
1航速Vkn假定
2进速
a
V
kn
)1(wVV
a
3收到功率
d
P
kW
rssd
PP
4转速nr/min
无减速齿轮箱：n＝N
有减速齿轮箱：
N
n
5功率系数
P
B
5.2
2/1
a
d
PV
nP
B
6功率系数平方根
P
B
P
B
7螺距比
Dp/
查
P
B
图谱，由
P
B
等值线与最佳效率
曲线的交点得到
8敞水效率
0
9直径系数
10螺旋桨直径Dm
n
V
Da
11
螺旋桨克服的有
效推功率te
P
kW
hdte
PP
0
图2-2-6中以船速V为横坐标,以e
P
、
Dp/
、D、0
及te
P
为纵坐标会出曲线.曲线te
P
和e
P
的交点
表示该螺旋桨发出的有效的推力功率等于船所遇到的有效功率,船将在该点对应的船速上等速航行。
由图中交点可得船达到的船速及螺旋桨要素。
上述步骤确定的螺旋桨最佳直径必须小于船尾允许放置的最大直径，如果算出的直
径大于最大直径，只能采用最大直径。
如为B型桨，参考陈祖庆船舶原理P181
序号名称代号单位计算公式及来源数据
1航速Vkn假定
2进速
a
V
kn
)1(wVV
a
3收到功率
d
P
kW
rsbd
PP
5功率系数
1P
B
5.2
5.0
1
158.1
a
d
pV
NP
B
6
1
1739.0
P
B
7螺距比
Dp/
查
1
1739.0
P
B图谱，与
最佳直径线的交点得到
8敞水效率
0
91/J
10螺旋桨直径Dm
JN
V
Da
1
514.0
60••
11
螺旋桨克服的有
效推功率te
P
kW
hdte
PP
0