1、CB/Z 中国内吕现自工业总公司指导性技术文件CB!Z .241-87 可调螺距螺旋桨桨叶图谱设计计算方法Design Method for Controllable Pitch Propellers by Employing Metho1dical Series Test Diagrams 1987年发布中国内自白白工业总公司批准中国肌肉。工业总公司指导性技术文件Cll/ Z .241- 87 可调螺距螺旋桨桨叶图谱设计计算方法Design Method for Gontrollable Pitch Propellers by Employing Metl101dical Series Te
2、st Diagrams 组别：舰船理论与实验专业组可调螺距螺旋桨是用于多工况船舶上的一利I特种推进器借助于转动桨叶的角度，可在任何工况下充份发挥主机的功率l 设计图谱及有关资料1.1 可调螺距螺旋桨的设计图谱资料a JDC 3叶调距桨系列因谱资料b 日本四叶调距桨系列图谱资料c 其它类型调距桨系列因谱资料l. 2 可调螺距螺旋桨系列图谱资料包括的内容：a 均；旋桨儿何要索及叶剖面尺寸b J写一6戎马图谱。不同初始蝶距比及不同转角下，调距浆的敞水性征曲线sD 不同初始螺距比及不同转角下，调距桨的水动力叶力矩系数及离心力叶力矩系数2 设计计算内容可调螺距螺旋桨的设计与普通桨的设计稍有不同，设计计算
3、步骤大致如下：2.1 根据.fBp-6（或BP-6 ）自谱，按普通螺旋浆的设计方法计算自由航行工况下螺旋桨的儿何要素，螺旋桨敞水效率及航l!li等2.2 根据JBp一凸或Bp-6）因谱，按普通螺旋浆的设计方法计算拖曳拖网、挖泥等航行工况下螺旋桨的儿何要索、敞水效率、航速规定拖力或拖力给定航速2.3 对自由航行及拖曳（拖网、挖1ft等航行二个工况进行空泡校核计算，确定盘西比在踹t没有可调螺距螺旋桨空泡校核j目的合适的资料和方法的怕况下，建议仍采用伯利尔眼界线作为依据2. 4 根据2.1、2.2、2.3项时jt，可决定自由航行和拖曳航行工况下可调螺距螺旋桨的参数：a 盘面比zb 直径zc j媒ue
4、.1;ri,d 敞水效率ze 最大航行速度；f 拖曳工况的拖力或拖速根据营运要求、空泡性能、尾部m状、转叶力矩、总的J住进性能等等，权衡各项性能指标，决定i:面比、直径及设计螺Be.比可按经验选取，亦可按z.1、2.2中提供的方法选取中国船舶工业总公司17年批准发布- 1 . CB/Z 241-87 Z.5 根据前面计算得到的主尺度，进行如下计算：z . 5 .1 螺旋桨强度计算，具体计算细节见4 2. 5. 2 桨叶重量及1时性矩的计算，具体计算细节见5.2. 5. 3 水动力叫力矩计算j具体计算细节兔3.2. 5 0 4 离心力叶力矩计算，具体计算细节见3.z. 5. 5 自由航行工况校核
5、选取的设计螺距比下计算a 可能达到的自由航速sb 桨叶转角的数值zc 转叶力矩的数值；d 螺提浆的敞水效率z.5.6 拖曳或其它）航行工况的校核选取的设计螺距比下计.a 可能达到的拖曳航速在规定的拖力下）: b 可他达到的拖力在规定的拖迫下）J 。浆叶转到的蚊f直zd 转叶力短的直ze 螺旋浆的敞水效率2. 5. 7 校核不同工况下的空泡性能2.5.8 在某些怕况下，需进行下列计算：a 的车性能计算zb 转角时，桨叶之间，桨叶与桨毅，桨叶与船体fiiJ相对位置的计算c 动态叶力矩估算通过上述计算，可以提供下列结果：a 最大自由航速gb 最大拖曳（拢网、挖泥等工况）航速zc 最大拍i，力；d 叶
6、片重量及1ttt:生矩：e 桨叶永动力叶力矩及离心力叶力矩：f 桨叶转动角度；g 螺旋桨敞水效率如呆缺少1中所述图谱，可以采用其它形式的图表进行计算，但是e基本设计计算内容不可缺少3 转叶力矩可调螺距螺旋浆的特叶力矩是由水动力叶力矩、离心力叶力矩及摩擦力转叶力矩三部份组成由于桨敖内调陀机构不相同，摩协力转叶力矩无法使用统一的公式计算本方法只提供水动力叶力矩及离心力叶力矩的数值，供设计调距机构之用3. 1 水动力叶力也水动力转叶力矩系数用下式表达：h-D SEE nw市nu-nv 一h qu k 、. , . ,-E 3. 2 离心力叶力提高心力转叶力矩系数！再下式表达：c-D S-Z Q-n
7、-nv 一一C S K (2) . 2. Cll/Z 241-87 ( 1)、（2）式中：Ksh一一水动力转叶力矩系数zQsh一一水动力转叶力短，N监(k9f0m)1Ksc一一离心力转叶力矩系数sQsc一一离心力转叶力矩，N M kQ f m ) 1 一一水的密度，崎时（kgf. S2/m4 ): n一一螺旋桨转边，r乍ZD一螺旋桨直径Ifil 1 Ksh曲线表示成如因1所示的形式oKs c曲线可以用理论方法计算，其形式如图z所示，该曲线为不同设计螺距比时的离心力转叶力短系教。.06。”- At/Ae哩。5喃咱匍.t-，.、内飞、.,.,.o.ao 问、飞飞、队 9r15 乓乙：e i-、气、
8、 飞变I !-. 。0 1. E每 。，I o .2 I 队、 队、J 崎h飞、 飞 之！ 儿飞 、陶zv、唱飞、 tn , np 0.04 。o.2-o.o.2 -o.o 图l. 3 CB/Z 241-87 嗣告.01(,JDC3-6S ， v |/ / / v / v / v , f 到m19245.2 雪52A2.9当52阴2.911 Ksc C查团-0.0105 -0.0124 -0.0140 12 Qsc=KscPnzDt Nm -66565. 5 -78293.2 -88753.7 13 Q,s = Q,s h十QscNm -47320. 3 -43008.3 -53470.8 计
9、算结呆根据图T读出vs Qsh Qsc Q.s 。I Kn ( 0) Nm Nm Nm l 8. 0 3. 3 36260 -a5 2 6 o I -4 9 o o o 。.6 表9拌，曳航行工况校核计算设计螺距比(P/D）。0. 8 螺旋桨吸收扭矩MK= 螺旋桨扭矩系教KQ. = 0, 0 2 2 6 5 拖力T= 42吨. 19 . CB/Z 241一87续表序号项目单位1 ( 0 -5 。5 2 KT （查因i普0.230 0.175 0.130 3 J （查图谱0.03 o.44o 0.750 4 。JKT/2KQ 0.048 0.541 o.685 5 VA= JnD 血Vs0.56
10、8 5.206 8.87 6 2 4 TE=KT ( l一pnD Np N 353270.2 268792.0 199674. 5 7 V5=VA/515(1叫Kn 1.27 11. 62 19.80 8 PTE= NpTEV A/ 1000 KW 401.3 2790.7 354 3.4 9. ST VA 268.7 2463.0 4196.4 9 Pn= / 1000 KW ( 1- w) 10 PTE-PTT KW 132. 6 327.72 -653.0 计算结呆根据图7读出vs 。Qsh Q.sh Q.s 。Kn ( 0 ) N in Nm Nm 9. 8 一2.4 29400 1-
11、72520 一431200.40 4,.” Q.si, ： l.OOo (Al) 。.（，20。，o.3 i山ffilt门：Pe PTE 400o p忖t缸111)JOCO /000 。、。I -/ooo o l 4 6 8 102，电6 u . 20 . l到7吨。11)CB/Z 241-87 附录B 计算机程序使肘说明可调螺距螺旋桨桨叶图谱设计计算也序系自Bl955（戎IBMPC/XT）计算机配备的Fortran语言书写读语句中各标识符的意义说明如下：MVl 自由航行工况，船速及有效马力的计算点数，MV2 拖曳航行工况，船速及有效马力的计算点数s. Zy 桨叶数目sJS 螺旋桨的数目sQ.
12、Q. 空泡校核计算判别信息zQ,Q, = l 表示使用伯利尔重负荷空泡限界线zQQ=2 表示使用伯利尔商船空泡段界线zQQ. = 3 表示瓦格宁根空泡j!ft.界线zTW 水温KEY45判别信息KEY45 = 0 拖曳航行工况及性能估算中，给定拖力，求可达到之船速zKEY45斗o4曳航行工况及性能估算中，给定拖航速度，求可达到之拖j;,KEY46判别信息KEY46 = 0 按拖曳航行工况计算得到的直径计算各工况之性能sKEY46斗。按自由航行工况计算得到的直径计算各工况的性能sIA 工A=O强度计算中，系数Al不增加30o/o1 IA 0 强度计算中，系数A1增加30o/o, BHP 主札功卒
13、，公审1J马力zHPl 自由航行工况，主机需扣除之功率，公I马力sHP2 拖曳航行工况，主机访扣除之功卒，公制马力zRPM 主机转边，转分；工工齿轮箱减速比；ETC 传送效率包括齿轮箱效率）: ETR 相对旋转效率；JDMAX 螺旋桨的最大限制直径，米zAPCL 螺旋桨的后倾角，度zDN 桨毅毅径比zOM工GA材料密度，按规范取，克厘米3:KCL 材料系数，按规范取：GAMA 材料比重zRHO 水的密度zT 船舶吃水，米zH 桨轴距基线的高度，米；Wl 自由航行工况的伴流分数zWz 拖曳航行工况的伴流分数1Tl 自由航行工况的推力减顿分数sTz 拢曳航行工况的雄力减顿分数zTo 拖曳航行工况时
14、，指定的拖力，吨z. 21 . Cll/Z 241 87 VI 拖曳航行工况时，指定的拖迹，节sVl 自由航行工况时之兢述，节sEH:Pl 对应于v1的有效马力，公制马力svz 拖曳航行工况时之航边，节zEHPl 对应于vz的有效马力，公$t马J:注：儿子程序JDC的功能是输入JDC3系列调距桨的水动力性能多项式的系数以及儿何尺度$2、计3手最佳直径及对症螺距比的子程序江DT及DL主系JDC3系列的资幸：L3、计算叶力矩子程序的有关资料系JDC3系列u试验结J民z4、计算叶轴位置均子程序E民。中的资料系JDC3系列规定的数据计算附加说明：本标准由上海交通大学提出本标准由民船理论专业组归口本标准
15、由上海交通大学主编，主要起草人陈泽梁 22. Cll/Z 241一87附录C计算机程序1 : PROGRAM CPPD 2: c 牢牢牢事THE DESIGN OF C.P.P. WITH THE AID Of SYSTEMATIC SCREW-SERIES 3: C DIAGRAMS. 4: REAL I I, lCL, JP, KT, lQ,lQO ,HP 5: INTEGER ZY,QQ0TW 6 : COMMON I KK I lKK 7: COMMON I问1”T，”。，”KT，”KQ，”“，”A,KOB: COMMON /M2/ IFT,IFQ 9: COMMON /M3/ MTC
16、C3，），”QC(3，”。o , AEO 10: COMMON /M4/ IFTC( 3, 5, 2 l, IFQC ,BTC 11: COMMON /M5/ XR ,CBR , CBE , CTR , CDT,TX 13: COMMON /M6/ XL(9,17l,YBC9,17,YF t守，1714: COMMON /M7/ Vl , V , EHP 1 ( 1 0 ），”P2 ( 10 l , EHP 15 : COMMON I MB I AEC , AElt , DA , HOA ( 10 , VSA ( l 0 , DAE 16: COMMON /M9/ EPA 17: COMMON
17、 /MO/ AE1(2l,VS1C2l,Dl,HD1,El 18: COMMON /CA/ T，日，GQ,TW,RHO19: COMMON /CP/ JP,KQO,QP,lQ,MV,JS,RPS,TO,VT,WJ,TJ 20: COMMON /ST/ ZY,APCL,DHP，。”IGA,RPM,KCL 21 : 1 FORM/ T 22: 2 FORMAT 24: CALL JDC 25: READCS,11 MV1 ,”V2, ZY, JS ,QQ, TW ,KEY43, KEY46, IA ,KltK 26: READ II,ETC,ETR,OMAX,APCL,ON，。”IGA,KCL,G
18、A” A,RHO,T ,”, 28：事Wl,W2,T1 ,T2,TO,VT 29: READC5,3l , I=1,MV1 l 30 : READ ( S, 3 I ( EHP l ( I l , I= 1 , MV 1 31 : READ 33: WRITE (Vl ,l=l,MV1 35: WRITEC6,5003) CV2 (I), 1=1,”V2l 36: WRITE ,Il ,”V2 37: WRITE/90X,vs:,10fB.2 42: 002 FORMAT(89X,EHP:,10FB.2l 43: 5003 FORMATl90X,vs:,10F8.244: 5004 FOR”A
19、T 50: 5005 FORMfTC102X,TW=, 110/1021.,”1=,F15.4/102X, 51：事1112，Fl5.4/l02X，Tl，F15.4/102X，T2，F13.4/102X，TO，Ft!S.4/52：草102.l，VTa ,F15.4/25X,SHANGHAI JI。TUNGUNIVERSITY 1401 ” 53: WRITE 54: 4 FORMAT-AEO+ 1 57: IF=V1 69: 10 EHP EHP1 70: TO=O. 71: 100 QP=4500./6.283184*0HP/RPM*ETR 7 2 : 00 11 Kx 1 , HI 7 3
20、: lEK + m-t ）草.0574: A=fEK 73: RSD=DHP/RW 76: RSD=RPM：在SQRT77: IF GOTO 120 78: If(!EY45.EQ.O GOTO 120 79: VO=VT 80: GOTO 130 81: 82: 83: 84: 85. 86: 87: 88: 89: 90: 91: 92: 93: 94: 95: 96: 120 DO 12 1=1,MV VS/ =V VPP= IJfl. IF CALL HOT=HD GOTO 125 D=DO DlCfLL PlEPA = JP I b. 283 l 84*KT /KQ TL=RHO立R
21、PS本RPS牢D草草4本KTTHPO=TL本1. -T J 牢VS/75.US IM=I EHPO=EHP TJZ=THPO-EHPO-TO虫VS/75.草1000.IF.LE.THP0*1.E-4 GOTO 34 IF V02=V . 19: 31 VO= 124: VPP= 126: Di GOTO 15 129: IF GOTO 13 130: CfLL DLT 131: CfLL HDT GOTO 16 JP=VP/RPS/D lltGO=lQ HD=FNDHEPA ( K) =JP/ 6. 283184*KT /lQ TL=ll1000.WRITE TZGOTO 34 IF =GAV
22、DAE =A-AEC (IGOTO 41 lE1 VS1 mo=VSA =HDA EPi rno=EPA IF GOTO 41 ff TO=TZ CONTI NU巳CONTINUE IF ) CfLL LAG !MK, DAE, VSA,. 0, VS1 IF (1 GOTO 4 2 IF GOTO 4i CALL LlG (Ml, DAE，Z, .O,TO) TO=TO CONTINUE WRl TE ,EPl mo) FO只MlT(/lOX，10，13/20X,5Fl2.51IF rn 0 EQ. 2 GO0 101 IF (lEY 4:5. NB. 0 l OM/X坦01( 1) !0=
23、2 MV=MV2 IF (lE45. EQ. 0 l TO=TO 192! DO 18 I=l,MV 193: V=V2 194: 18 EHP=EHP2 195: DHP=/ . 25 Cll/Z 241-87 205：本2 208: l3=ETR:tl1草EPl( 1 l 209: l4=ETR束l2:t:Pl lE 1 ETC, ETC, ETR, ETR. ft 1 , ft2, EP 1 , ft3, ft4 211: 5102 FORMAT/ 214：本2 217: WRITEC6,5103 VS1,RPl1,RP”,TO 218: 5103 FORl1fTC5X，RUNtING
24、SERVICE SPEED，14X，VS圃，F10.S，！ 223: IFrnE1.GT.fE AE=fE1 2:4: DHD=/4. :. 25: D=D1(2l 226: IF 227: WRITE-231: CTO=CT1:t:57.295 232: IN=IH 233: WRITE 238: CALL GOICGAMA,AE,D,DN 239: l 241: 5011 FORMATC/60X，草草草FREE RUNNING CONDITION 牢牢牢II) 242: l1V=MV1 243: DO 152 1=1,HV 244: V=Vl 245: 152 EHP=EHP1 246:
25、TO=O. 247: WJ=Wl 248: TJ=-Tl 249: DHP=CBHP-HP1 l本ETC250: 151 QP=4500./6.283184本DHP/RPl1tE:TR251: CALL CPER 252: CT=CT草57.295253: DCT=CT 254: WRITE 260: CALL GEO GO0 25 263: 10=2 264: WR IEC6,5013l 265: 5013 FOR!1AT , B TQ=O. 00101=1,N IW=ICFOCALL IJH:t:AUNA*H牢牢NH牢JP牢牢NJ IF rnKILNE.0) WRITERETURN END
26、 SUBROUTINE I JH DI MNS ION JUN, Y I草tU-.X GOT。17K=N-1 13 IF-ABS) 21,15,15 15 V=O. H1=K+2 DO 16 I氏，Ml日1.DO 26 J=K,”1 IF ( J. NE .I ) H=H:t: rn-x ( J) ) I ( x ( I ) -x ( J) ) 26 CONTINUE 16 V=V+H幸y R巳TURNEND FUNCTION CAV IE=322 RW=1. IF12.CEK=-.77381GOTO 25 12 IF GOTO 25 347: 22 348: 349! 13 350: 23
27、351: 352: 24 353: 25 354: 355: 356: 5001 357: 358: 359: c 360: 361: TC=EXP (. 561*1LOG -1. 3202 l GOTO 25 IF 23,23,24 TC=EXP-1.2844)GOTO 25 TC=EXP FP=TL/TC/VO CAV=FP/.LE.1.E-30) X0=.0000001 37 4: lG=l 37 6: l GOTO 12 381! GOTO 10 382: 12 FNDH=Xt 383! RETURN 384: ENO 385: c 386! SUBROUTI N巴CPER387 :
28、REAL JP, !,AE0 391: COMMON /H4/ IFTC(3,5,251 ,IFQC,BQCC3,5,2!H ,BTC 392: COMMON I17I V 1 , V , EHP 1 , EHP2 , E:HP 393: c。”HON/CA./ T ,”,QQ,TW,RHO 394! c。”NON/CPI JP,l ,BQO( 25 ,EPA ,HH, 396: * C1,EP1 397: DO 11 I= 1 , MA 398: AE1=AEO 399 ! DO 12 J = l , f1H 400: 10=1 401:“ =HD 404: DO 121 1:1,MKT 4
29、05: IFTO C氏l: I FTC 407: D0122K=l,MlG 408: IFGO411 : IF ,CO,JP,KT 425: TL=RHO草RPS*RPS草D牢牢4草KT426: THPO国TL:t: , TL, THPO , T J Z, CO 432: IF .LE.THPO本1.E-41GOTO 128 433: IF(TJZ.LT.0.1 GOTO 124 434: 123 CONTINUE 435: 124 IFe:VO 441: VS=.515章VO442: VP=VS* , JP. KOO 446: CALL FlTQ( IFTO, BTO，的lT,HH,CO,
30、JP,KT 447: TL=KT*RHO牢RPS*RPS牢D牢牢44 4 8 : IF om EQ 1 ) GOTO 1 2 51 449: IF= 129 CfLL LfGCl、LLLAGC/LL LAG 11 CONTINUE IF VS=VS1(1 IF RETURN 477: 478: 479: 480: 481: 482: 483: 484: 13 CALL LAGINTEGER Z COMMON /M!5/ XR , CDT , CH0, TX.c。”ON/CE/ B ,BL ,BT , YF J C 1 7 l COMMON /M6/ XL,YB（守，17 , YF 5001 F
31、ORMlTC/68X，GE。”ETRICDATA OF SCREW /34.X. ,X,9X,R,91.,B. 革9.X，BL，BX，BT，BX，BE，BX，TX，7X，P/D，ex，DI.，ex，。TII DO 11 I=1,9 B=CBR(ll牢。幸AE/Z*1000.BL =CBL BT=B BE草CBEDLDTHDX ,R,B ,BL. ,TX , DL C J , DT 革草本11 5002 CONTINUE FORHATC30X,F6.2,F12.2,5Fl0.2,F9.3,F11.3,FI0.3) A=.57952草lE本DI；己本1000.C=1. E=D牢1000.本.sWR
32、ITE(6,5003l C,E,l,TXC10l FORHfTC30X,F6.2,F12.2,10X,2 WRITE FORMAT=XL=YBYF J C J I =YF XR,XLJ,YBJ,YFJ FORMAT RETRN ENO * SUBROUTINE S TR INTEG巴RZY REAL K1 ,12,JCL COMMON /M5 / 1.R ,CBR.,CBL ,CBE ,CTR ,CDL ,CDT, CHD COMMON /ST/ ZV,APCL,DHP，。”IGA,RP”，KCLl=OMIGI幸AE牢RPM束RPM草D牢。幸。ZYA1=+1320.IHD呻16.IF 11=1
33、1*1.3 B= I f1=IHD+b35./HD呻34.IF A1=A1*1.3 B=2.61975*D*AE/ZY Y=A UDHP I ZY /B/ RP” A2=IHD+65.草APCL.+330.X=l2章B草1.E-10T06=SQRT CC=.0045 IP CC,.0035 TtO=CC草D草1000.TX l牢T06-T10ll.4+T10GOTO 12 DO 111 1=1,8 TX= , HPD , JU , 12 , AC ( 3 , AfH 3 CC=CT/57. 295 JP=VS章（1.由创J):t.515/RPS/O575: DO 100 I=1,3 5 7 6
34、 : DO 1 0 J = 1 , 5 577: BPD 578: FE, ATtN =.7*3.1415927*TAN 580: C=P=-.87765+,021901幸C-.0085607:t.JP+.0022754章C草c-.024417*JP事JP582: 草0.033384本etc草JP+.15049幸C靠靠5*1P-.103719*C牢牢O*JP幸JP583: C=P(2) 584: FCALL LfGC5,HPO,F，”。1, AC=AH t C l=RHOtRPS本RPS牢。：U5t/H = fJ!Ht;A. ltC=fCG牢A10=1AH+lAC lllRITE G怒，GN,
35、GO, IMP 625: 626: 627: 628: 629: 630: 631: 632: 633: 634: 6:15: 636: c 6:17: 638: 639: 640: 641: 642: 643: 644: 5001 FORMAT(/65X,WEIGHT OF BLADES GB，俨10.2，l/6:5X, G=,Pl0.2, /54X, 牢WEIGHTOP HUB 幸TOTALWEIGHT 牢MOMENTOF INEATIA OF BLADE RETURN END SUBROUTINE FRO RETURN 645: c 646: 647: 648: 649: 650: 65
36、1: 652: 653: 654: 655: 656: c 657: 658: 659: 660: 661: 662: 663! 664: 65:666: 667: c 668: 669: 670: 671: 672: 673: 674: 675: 676: 677: 678: 679: 680: 681: 682: 683: 684: 685: 686: 687: 688: 689: 690: 691: 692: 693: 694: 1 32 END SUBROUTINE日DTCOMMON I DBI DT 1 , PD2 , AD CALL LAGC12,BP1,PD1,BP,PBOC1)
37、 ClLL LAG CALL LAG RETURN END SUBROUTINE DL T ,DT2C21,DT3!19 ,BPI,BP3 , PD2 , P03 ( 1 9 ) , AO ( 3 ) DIM ENS ION OTT CALL LAGC19,BP3,DT3,BP,DTT CALL LAG RETURN END SUBROUI INE JDC COMMON /Ml/ MT,MG,MKT,MKQ，归”，MA,ltoCOMMON /M2/ IFT, IFO ,BT COMMON /M3/ MTC COMMON /M4/ IFTC,BGC ,CBL ,CBE守，CTR,COL,CD（
38、9) 事CHOC9),TX,YF ,OT2,DT2.,BP3, 草PD1 , PD2 , PD3 ”T:14 MO=t4 fllT=23 MKQ=23 MH=5 MA=3 NR=9 AEO(ll=.35 AE0(2l=.50 fEOC3)=,65 NX=17 READ , I= 1 , 14 00 1 1=1, 3 DO 1 L=l,5 DO 1 1=1. 25 READ , IFGC . m 701: READC5, 11 l CDL 70: : READ,DTl,PDl 7 0 7 : DO 3 I = 1 , 2 1 708: 3 READ CS, 12 BP2 7 0 9 : DO 4
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