摘 要

本文主要依据船舶动力装置设计相关要求和规范，对7600吨沥青船进行相关动力装置及其关系的设计和选型。

船舶航行的动力来源为船舶主机，同时航行会受到船舶的形状、尺寸、航速等因素有关系，为了保证船舶能保持稳定安全的速度在海上航行，设计动力装置时需把船舶所受阻力进行相关计算，从而推算出船舶稳定航行所需功率，进行合适的主机选型。

本文从船舶阻力的相关理论入手，并利用相关经验公式等，先计算出船舶的总阻力，然后利用有关公式，把船舶的推力减额分数，船身效率，轴系效率，和螺旋桨效率等进行相关计算，最后使船舶、主机、螺旋桨匹配起来，得出最佳的主机输出功率。本文利用阻力系数法和爱尔法进行船体有效功率计算，比较两者计算的优劣，然后取一个最佳值，并根据这个值进行主辅机的选型。

最后利用这个主机及其辅机的选型结果来进行船舶管系设计。本文设计过程中参考相关经验公式及船舶建造规范，将燃油系统、滑油系统、冷却水系统、压缩空气系统、舱底水系统、压载水系统、消防系统、生活水系统和机舱通风系统分别进行设计选型。

本文特色：根据相关沥青船舶建造规范，设计完成7600吨沥青船动力装置和先关设备的选型和设计。

关键字：沥青船； 动力装置；管系设备；选型设计

Abstract

In this paper, based on the relevant requirements and specifications for the design of marine power plants, the design and selection of relevant power plants and their relationships are carried out for 7600 tons of asphalt ships.

The source of power for the ship’s navigation is the main engine of the ship. At the same time, the navigation will be affected by the shape, size, speed, etc. of the ship. To ensure that the ship can maintain stable and safe speeds at sea, designing the power plant needs to correlate the resistance of the ship. Calculations to derive the power required for a steady sailing of the ship and to conduct appropriate main engine selection.

In this paper, starting from the relevant theory of ship resistance, and using relevant empirical formulas, etc., the total resistance of the ship is first calculated, and then using the relevant formula, the thrust reduction score, hull efficiency, shafting efficiency, and propeller efficiency of the ship are performed. Relevant calculations finally matched the ship, main engine, and propeller to obtain the best main engine output power. In this paper, the hull effective power is calculated by using the drag coefficient method and Ayre method, and the advantages and disadvantages of the two calculations are coMPared. Then an optimal value is taken and the main auxiliary engine is selected according to this value.

Finally, the design of the ship's piping system is based on the selection results of the main engine and its auxiliary engines. In the design process of this article, reference is made to the relevant empirical formulas and shipbuilding codes. The fuel system, lubricating oil system, cooling water system, compressed air system, bilge water system, ballast water system, fire fighting system, living water system, and cabin ventilation system are respectively Design selection.

This article features: According to the relevant asphalt ship construction specifications, design and completion of 7,600 tons of asphalt boat power plant and the first selection of equipment and design.

Keywords: asphalt ship; power plant; piping system; selection design

目录

第1章 绪论 1

1.1船型 1

1.2 船舶主要尺度 1

1.3 航速及续航力 1

1.4 燃油选择 1

1.5 环境参数 1

第2章 主机选型论证 2

2.1 船舶有效功率计算 2

2.1.1 用阻力系数法计算船舶有效功率。 2

2.1.2 用爱尔法估算船舶有效功率 4

2.2 机桨匹配计算 5

2.2.1 初步匹配计算 5

2.2.2 终结匹配计算 7

2.2.3 主机选型 7

第3章 机电设备估算选型 8

3.0 已知条件 8

3.1 燃油系统 9

3.1.1 主机续航力用油量，主机每小时耗油量 10

3.1.2 燃油锅炉燃油耗量 Q₃ 10

3.1.3柴油发电机组柴油消耗量 Q₄ 10

3.1.4 应急发电机组耗油量： Q₅ 11

3.1.4 燃油，柴油舱容积计算 11

3.1.5 燃油输送泵组 13

3.1.6 柴油输送泵 13

3.1.7 燃油分油机 14

3.2 滑油系统 14

3.2.1 主机滑油泵 14

3.2.2 滑油分油机 14

3.2.3 主机滑油消耗量 14

3.2.4 辅机滑油消耗量 15

3.2.5 主机滑油循环舱: 15

3.2.6滑油储存舱容积 15

3.2.7 滑油沉淀舱 15

3.2.8 油渣柜 15

3.3 冷却水系统 15

3.3.1 主机海水冷却泵组 16

3.3.2 主机淡水泵组 16

3.3.3 海水总管直径计算 16

3.4压缩空气系统 16

3.4.1 启动空气瓶 17

3.4.2 空压机 17

3.4.3 杂用空气瓶 17

3.5 舱底水系统 17

3.5.1 舱底水系统 17

3.6 压载水系统 18

3.6.1 压载水泵 18

3.7 消防系统 19

3.7.1 主消防泵 19

3.7.2 应急消防泵 19

3.7.2 消防总管通径 19

3.7.3 CO₂灭火系统 19

3.8 生活水系统 20

3.8.1 淡水压力柜容积 21

3.8.2 生活水泵排量计算 22

3.8.3 海水压力柜 22

3.9 机舱通风机计算 24

第4章 轮机说明书 26

4.1 概述 26

4.2 主机 26

4.3 电站 27

4.3.1 柴油发电机组 27

4.3.2 应急柴油发电机组 27

4.3.3 锅炉 28

4.4 辅助设备 28

4.4.1空气压缩装置 28

4.4.2 空压机组主要参数 28

4.4.3 空气瓶主要参数 28

4.4.4 消防系统设备主要参数 29

4.4.5 舱底压载系统设备主要参数 29

4.4.6 主机海水泵 30

4.4.7 燃油分油机选型 30

4.4.8 压力水柜 30

4.4.9 清水、卫生压力水柜参数 31

4.4.10 压力水柜配套给水泵组主要参数 31

4.4.11 蒸汽、电热水柜主要参数 31

4.4.12 防污染设备 31

4.4.12.1 舱底水油水分离器主要参数 31

4.4.12.2 生活污水处理装置主要参数 32

4.4.13 通风、空调及冷藏设备 32

4.4.13.1 机舱通风机主要参数 32

4.5 其他设备 33

4.5.1 起吊装置 33

4.5.2 机修设备 33

4.5.3 消防设备 33

4.6 管路系统 33

4.6.1 管系材料 33

4.6.2 压载水系统 34

4.6.3 舱底水系统 34

4.6.4 冷却水系统 34

4.6.5 压缩空气系统 34

4.6.6 燃油系统 34

第5章 轮机设备明细表 36

参考文献 39

致谢 40

第1章 绪论

1.1船型

本船为单机单桨低速柴油机驱动沥青船。具有连续干舷甲板、首楼和尾楼，方尾带一流线悬挂舵，并设有球鼻首。

1.2 船舶主要尺度

总 长：109.9m

垂线间长：104.00m

型 宽：20m

型 深：11.10m

设计吃水：7.00m

载 重 量：设计吃水7.00m时，载货量7600t

船员人数：21人

1.3 航速及续航力

设计航速：13.0kn，续航力7000海里

1.4 燃油选择

主机在海上航行时选用380cst/50°燃油，进出港启动和启动时使用柴油。

柴油发电机组使用柴油

燃油锅炉燃油则使用380cst/50°燃油，仅在点火时使用柴油。

1.5 环境参数

环境气压 0.1013MPa（760mmHg）

相对湿度 60%

环境温度 45℃

海水温度 32℃

第2章 主机选型论证

主机是船舶最主要机械设备，是船舶一切动力的来源，船舶其他的机械设备的选型都要根据主机参数来选择，所以主机的性能参数影响着船舶的方方面面，同样的船舶可能因为主机选型的不同而造成其他性能的改变，例如主机的燃油效率影响船舶的运行成本，主机的大小影响了船舶的机舱设备的布置，等等。所以主机的选型是整个设计中最重要的内容，也是所有设计的开始。此次设计的船舶为沥青船，根据沥青船的建造需求和规范，依据以下要求选型：

（1）从重量和尺寸的角度，主机应该在合理安全的前提下减轻重量、尺寸小、尽可能缩小机舱体积和船体重量。

（2）从功率和转速的角度，因为在一定条件下功率较大时转速低，能够获得的船舶推进效率会变高，所以在合理范围内应选大功率低转速的主机。

（3）从燃油和滑油的角度，应该从燃油和滑油的成本角度进行考虑，在保证船舶安全并符合相关标准的前提下减少燃油和滑油的消耗成本。

（4）从主机的造价，寿命以及维修的角度，应该综合相关条件，选择安全寿命长容易维修和造价低的主机。

（5）振动和噪声要尽量小。

（6）柴油机的燃效热效率尽可能提高，燃油消耗率要尽量低。

2.1 船舶有效功率计算

同时用阻力系数法和爱尔法估算船舶有效功率，然后进行比较，最后取一个合理的值。

2.1.1 用阻力系数法计算船舶有效功率。

本文通过阻力系数法进行计算，在计算过程中参阅引用了《船舶原理(上)》和《流体力学》中的相关公式。根据《船舶原理(上)》中第一百八十页和《流体力学》中第十七页的相关公式，可以得出雷诺数的计算方式

参考《船舶原理(上)》中第一百六十八页的相关内容：

(2.1)

参考《船舶原理(上)》中第一百八十页的相关内容：

（2.2）

剩余阻力系数Cr根据下图查得：

图2.1 剩余阻力系数与速长比的关系

参考《船舶原理(上)》第一百七十九页中的相关内容：

(2.3)

参考《船舶原理(上)》中第二百七十六页的相关内容：；

(2.4)

总阻力：

（2.5）

有效功率(W)：

（2.6）

经过总结得到：

表2.1 阻力系数法船体有效功率估算表

故：用阻力系数法 算出的结果是1269kW。

2.1.2 用爱尔法估算船舶有效功率

用爱尔法计算船舶有效功率完全按照《船舶原理(上)》P279——P286进行计算。即可得出下表2：

表2.2 艾尔法船体有效功率估算表

故：用爱尔法算出的结果是1582kW。

通过爱尔法和阻力系数法的计算得出船舶有效功率分别是：1269kW 和1582kW。

2.2 机桨匹配计算

螺旋桨是船舶的主要推进装置，与船舶的动力装置主机的选型密切相关，所以要根据相关规范进行主机和螺旋桨的匹配设计。

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