一种模拟螺旋桨设计方法与流程

技术特征：
1.一种模拟螺旋桨设计方法，其特征在于，包括固定块、模拟桨叶、连接法兰、模拟桨毂和螺旋桨轴，模拟桨叶与模拟桨毂通过连接法兰相互锁定，固定块用于模拟桨毂和螺旋桨轴之间的连接固定，螺旋桨轴带动模拟桨毂和模拟桨叶转动；设计具体步骤如下：1)设计模拟螺旋桨的模拟桨毂；1.1)获取实船螺旋桨桨毂的图纸，以及重量、重心及转动惯量数据；1.2)简化模拟桨毂为圆筒形，模拟桨毂内表面设计为圆台形孔，前端内径大，连接固定块的后端内径小，长度取实船桨毂的长度，前、后端内径取实船桨毂的尺寸，保证内部锥度与实船螺旋桨相同；1.3)模拟桨毂材料采用与实船桨毂相同的铜合金，厚度与实船桨毂基本相同，模拟桨毂安装到螺旋桨轴上时的推入量与实船桨毂一致、安装位置与实船桨毂一致；1.4)模拟桨毂外表面为圆柱面，通过微调模拟桨毂的外径，使得模拟桨毂的重量、重心及转动惯量的计算结果与实船桨毂数据相差1％以内；2)设计模拟螺旋桨的固定块；2.1)固定块材料采用与实船桨毂相同的铜合金；2.2)实船螺旋桨的桨叶旋转后，载荷传递到桨毂，导流帽卡住桨毂，使得桨毂不能向后滑出螺旋桨轴，按照上述原理，设计固定块卡住模拟桨毂，使得模拟桨毂不能向后滑出螺旋桨轴，设计后固定块的重量、重心及转动惯量的计算结果与实船导流帽数据相差1％以内；3)设计模拟螺旋桨的模拟桨叶，以及模拟桨叶与模拟桨毂之间的连接法兰；3.1)获取实船螺旋桨，包括桨叶、桨毂和导流帽各部分的重量、重心及转动惯量数据；3.2)模拟桨叶材料采用普通钢，连接法兰材料采用与实船螺旋桨桨毂相同的铜合金；3.3)初始设计：模拟桨叶设计为等厚度圆环，厚度t1、内径d1、外径d3，圆环内径比模拟桨毂外径大10mm，以方便安装；连接法兰设计为等厚度圆环，连接法兰圆环内径与模拟桨毂外径相同；3.4)调整模拟桨叶的厚度t1、内径d1、外径d3，以及连接法兰的外径、厚度及轴向位置，使得装配后整个模拟螺旋桨的重量、重心及转动惯量的计算结果与实船螺旋桨数据相差1％以内；4)连接设计与安全性校核，得到满足强度要求的连接设计方案；5)根据步骤1)～4)设计导出数据，进行加工及加工质量检查，得到满足公差要求的各零件；6)装配及装配质量检查，得到满足试验要求的模拟螺旋桨。2.根据权利要求1所述模拟螺旋桨设计方法，其特征在于，所述步骤2)中固定块设计为等厚度圆环，内径取模拟桨毂后端内径，调整固定块1的厚度和外径，使得固定块1的重量、重心及转动惯量的计算结果与实船导流帽数据相差1％以内。3.根据权利要求1或2所述模拟螺旋桨设计方法，其特征在于，所述固定块、模拟桨叶和连接法兰均先采用公式(1)～(4)初步设计等厚度圆环，再采用三维设计软件建立几何模型，再进行调整，输出计算结果；对于等厚度圆环的内、外半径分别为r、r，厚度为t，密度为ρ，体积为v，质量为m，转动惯量为j：v＝π(r2‑
r2)t
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(1)
m＝ρv＝ρπt(r2‑
r2)
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(2)综合(2)和(3)2j＝m(r2 r2)
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(4)。4.根据权利要求3所述模拟螺旋桨设计方法，其特征在于，所述步骤4)具体方法如下：4.1)模拟桨毂与螺旋桨轴之间采用液压无键连接；4.2)固定块与模拟桨毂之间采用液压螺栓连接；4.3)模拟桨叶与连接法兰之间通过紧固组件连接，螺栓在圆周方向按等角度间隔排列；4.4)校核上述连接设计的安全性，得到满足强度要求的连接设计方案。5.根据权利要求3所述模拟螺旋桨设计方法，其特征在于，所述步骤5)具体方法如下：5.1)模拟桨毂与连接法兰同时铸造，铸造后内表面、后端面精加工，其余表面粗加工，检查成品的尺寸和重量；5.2)固定块铸造后内表面、前端面精加工成型，其余表面粗加工，检查成品的尺寸和重量；5.3)模拟桨叶可采用整张钢板切割后成型，也可采用数块小钢板拼焊后加工成型，检查成品的尺寸和重量。6.根据权利要求3所述模拟螺旋桨设计方法，其特征在于，所述步骤6)具体方法如下：6.1)将模拟桨毂按与实船相同的推入量液压安装到螺旋桨轴；6.2)将固定块套入螺旋桨轴，并与模拟桨毂采用液压螺栓连接；6.3)将模拟桨叶与连接法兰通过紧固组件连接；6.4)检查试验轴系的静平衡和动平衡，通过在模拟桨叶上焊接调整钢片或局部打磨，得到满足试验要求的模拟螺旋桨。

技术总结
本发明涉及一种模拟螺旋桨设计方法，包括固定块、模拟桨叶、连接法兰、模拟桨毂和螺旋桨轴，模拟桨叶与模拟桨毂通过连接法兰相互锁定，固定块用于模拟桨毂和螺旋桨轴之间的连接固定，螺旋桨轴带动模拟桨毂和模拟桨叶转动；以各个部件和整体装配后的重量、重心及转动惯量的计算结果与实船螺旋桨数据相差1％以内为设计要求，分步设计、加工、检验，设计出的模拟螺旋桨可用于小水线面双体船型螺旋桨轴系船体耦合振动噪声验证试验，代替实船螺旋桨，降低制造成本、生产周期和加工难度。生产周期和加工难度。生产周期和加工难度。


技术研发人员：李江涛 刘见华 戴明城 陈林 叶帆 叶曦
受保护的技术使用者：中国船舶工业集团公司第七0八研究所
技术研发日：2021.08.05
技术公布日：2021/10/8