3.2万吨散货船动力装置设计毕业论文
2020-02-18 10:37:43
摘 要
本文对3.2万吨散货船动力装置设计做出了详细的论述和分析，并选择与其配套的主机、辅机和机电设备等。为同类型的散货船动力装置的选型设计提供了一个参考。
船舶航行时，必须提供推力使其克服船舶所受阻力，考虑到海上航行环境的复杂性与船体本身的尺度、形状等影响。所以在计算船舶阻力时，不仅要从基本理论入手，还需要根据经验公式算出实际的阻力，并通过计算阻力选择主机与螺旋桨。
然后根据确定的主辅机和应急发电机进行机舱其它设备的选择和关系的设计。本文中通过经验公式和《轮机手册》等建造规范，对各个系统进行设计计算。
最后，利用AutoCad 画出机舱的布置图和管系图纸。完成3.2万吨散货船的动力装置设计。
关键词：散货船；主推进装置；机电设备；选型设计
Abstract
This paper makes a detailed discussion and analysis of the power plant design of 32,000-ton bulk carrier, and selects the supporting main engine, auxiliary engine and electromechanical equipment.It provides a reference for the type selection and design of the power plant of the same type of bulk carrier.
When a ship sails, it must provide thrust to overcome the resistance suffered by the ship, considering the complexity of the Marine navigation environment and the influence of the size and shape of the ship itself.Therefore, in the calculation of ship resistance, we should not only start from the basic theory, but also calculate the actual resistance according to the empirical formula, and choose the main engine and propeller by calculating the resistance.
Then according to the main and auxiliary machinery and emergency generator to determine the selection of other equipment in the cabin and the relationship between the design.In this paper, the design and calculation of each system are carried out through the empirical formula and the construction specification of "Marine engineering manual".
Finally, the layout and piping drawings of the engine room are drawn by AutoCad.Complete the power plant design of 32,000 ton bulk carrier.
Key Words:Product Carrier; Propulsion Plant; Electromechanical Equipment; Selection Design
目录
第一章 绪论 1
1.1设计目的与意义 1
1.2 研究内容 1
1.3 预期目标 1
第二章设计依据 2
2.1 船型 2
2.2 目标船相关参数 2
2.3船体阻力的计算 3
2.3.1 船体摩擦阻力 3
2.3.2剩余阻力（形状阻力 兴波阻力） 3
2.3.3附体阻力 3
2.3.4空气阻力 4
2.3.5 汹涛阻力 4
2.3.6 船体有效功率 4
第三章主机与螺旋桨选型 5
3.1机、桨初步匹配计算 5
3.2主机选择 8
3.3机、桨终结匹配设计 9
第四章机电设备数据估算与选型 12
4.1 燃油系统 12
4.1.1 主机 12
4.1.2 辅柴油机 12
4.1.3 应急柴油发电机 13
4.1.4 废气燃油锅炉 13
4.1.5 总燃油消耗量Q_总 14
4.1.6 油柜容积计算 14
4.1.7 燃油系统泵计算 16
4.1.8 泵选型 17
4.1.9 分油机选型 18
4.2 滑油系统 18
4.2.1 滑油消耗量（主机） 18
4.2.2 滑油消耗量（辅机） 18
4.2.3 滑油循环柜 19
4.2.4 滑油储油舱 19
4.2.5 滑油沉淀柜 19
4.2.6 污油柜容积 20
4.2.7 滑油输送泵选型 20
4.2.8 主机滑油循环泵选型 20
4.2.9 主机滑油分油机 20
4.3 压缩空气系统 21
4.3.1 主机启动空气瓶 21
4.3.2 主空压机 21
4.4 舱底水系统 22
4.4.1 舱底水总管内径 22
4.4.2 舱底水泵排量 22
4.4.3 舱底水油水分离器选型 22
4.5 压载系统 22
4.6 消防系统 23
4.6.1 主消防泵 23
4.6.2 应急消防泵 23
4.7 供水系统 23
4.7.1 淡水压力柜容积 23
4.8 机舱通风系统 24
4.8.1 机舱通风机排量 24
4.8.2 机舱通风系统设备选型 26
4.9 冷却系统 26
4.9.1 主冷却海水泵 26
4.9.2 海水总管直径估算 26
4.10 防污染系统 26
4.10.1 舱底水油水分离器 26
4.10.2 生活污水处理装置 27
第五章机电设备明细表 28
第六章轮机说明书 32
6.1 总述 32
6.2 主机 32
6.2.1 参数： 32
6.2.2 滑油的要求 32
6.2.3 冷却淡水 32
6.3 电站 33
6.3.1 主发电机组 33
6.3.2 应急发电机组 33
6.4 辅助设备 34
6.4.1 泵 34
6.4.2 空气压缩机 34
6.4.3 离心分油机与热交换器 35
6.4.4 机舱风机 35
6.4.5 空气瓶及压力水柜 35
6.4.6 环保设备 36
6.4.7 其他设备 36
6.4.8 机修设备 37
6.5 机舱系统布置 38
6.5.1燃油系统 38
6.5.2滑油系统 38
6.5.3主机空气压缩系统 39
6.5.4冷却水系统 39
6.5.5排气系统 40
6.5.6消防系统 40
6.5.7机舱通风系统 40
6.5.8舱底泵及管系 40
6.5.9压载水系统 41
6.5.10淡水系统 41
6.5.11卫生水系统 41
6.5.12污水系统 42
6.5.13 舱底水处理系统 42
参考文献 43
致谢 44
第一章 绪论
1.1设计目的与意义
自上世纪中叶散货船现世以来，散货船市场总体呈现持续增长走向。
散货船可运输量大，货源丰富，航线多而固定，装卸效率高，因此散货船运输的经济效益较高。目前跨国航运业中，散货船运输占货物运输总量的七成以上。根目前，散货船的优化走向主要体现在双壳化、船型更大、速度更快、用途更多、使用年限更长、环保和自动化程度更高等几个方面。
在国内运输中，货物运输的40%左右是散货运输。散货运输日益增长，是国际能源运输和贸易的重要力量，在国家经济发展中发挥着重要作用。这些散货船的结构中，中国的货物运输量平均偏小，平均重量仍然在世界的平均水平以下。这些散货船里面大约43% 是2万到5万吨的中大型灵便型散货船。这些中大型灵便型散货船的已使用时长也是严重偏长，十分迫切地需要补充新的血液。根据船的规模调查，在21世纪之前，2万～5万吨散货船的数量也只是简单的满足国内运输需要，21世纪后随着运输需求的增加，货物运输大幅度增加。因此，在未来的几年里，我们应该推动传统货船的更新，并建立大型货船，以满足我国经济发展的需要。
随着船舶动力要求的提高，各种船用设备也在不断的更新发展以适应市场需求。制造材料的品质提高了，减速齿轮箱、摩擦离合器等传动装置的品质也逐步提高，减速齿轮箱功率传递范围也逐步扩大。而且出于对环境的保护，我们对污染防治加大了控制，船上的监控检测装置也在不断的发展。
1.2 研究内容
本次型、用CAD绘制机舱布置图（4张）和管系原理图（1张）。
1.3 预期目标
熟练把装置熟练运用船舶设计手册，进一步了解船舶行业的相关信息，建立并完善总体设计的观念。
第二章设计依据
2.1 船型
本船为散货船，根据陆金铭的《船舶动力装置设计》，现代散货船均采用单桨，单螺旋桨位于船尾中央，伴流较大，且单桨的直径较双桨大，故其效率较高。所以本船采用单机单桨尾机舱布置。
2.2 目标船相关参数
所给出的技术参数：
总 长：171.5m
垂线间长：165.5 m
型 宽：30.2m
设计吃水：8.6m
载 重：32000t
航 速：15节
续 航 力：12000海里
型 深：12.6m
排水体积：37600m³
额定人数：24
环境气压：0.1013MPa
环境温度：46℃
海水温度：32℃
相对湿度：70%
主机在海上航行时使用600cst/50℃燃料油，进出港时使用柴油；
柴油发电机组使用柴油；
燃油锅炉燃油使用600cst的燃料油，仅在点火时使用柴油。
：粗糙度补偿系数，我国取
：海水密度，按t=30℃取=1021.7kg/m³
：排水量，
（2.1）
V：航速 m/s ，换算得到V=15×1852/3600=6.7m/s
：方形系数，
（2.2）
2.3船体阻力的计算
2.3.1 船体摩擦阻力
（2.3）
（2.4）
（2.5）
（2.6）
：雷诺数
：为水线长
为流体的运动粘性系数，取t=30℃,㎡/s
计算得：
S=6588.20㎡
=1.555×
=0.00145
=0.00185
=369158.91N
2.3.2剩余阻力（形状阻力 兴波阻力）
(2.7)
：剩余阻力系数,查得：
=185523.34N
2.3.3附体阻力
(2.8)
:裸船体阻力
（2.9)
：附体阻力百分数，查表有=2%-5%，取=3%
。
2.3.4空气阻力
：空气阻力占裸船体阻力的百分数
风力不超过3级时，2%-4%，取
。
2.3.5 汹涛阻力
汹涛阻力考虑在储备功率内，由于此船为运输类船舶，储备功率百分数取10%。
综上所述船体总阻力：
（2.10）
2.3.6 船体有效功率
（2.11）
第三章主机与螺旋桨选型
主机选型和螺旋桨的确定实际是通过匹配计算和分析选定螺旋桨参数和主机型号，考虑多种因素，并满足给定技术要求，选出最优结果。
3.1机、桨初步匹配计算
本船为3.2万吨散货船，根据造船统计资料，参照同类型相近吨位船舶，选择B型四叶螺旋桨，盘面比取0.55。
- 参数计算
进速
（3.1）
伴流分数
（3.2）
（3.3）
：螺旋桨敞水效率
：螺旋桨相对旋转效率
：船身效率
：制动功率
：有效功率
1)，，取。
2)，，取。
3)
（3.4）
（3.5）
，，。
得：
伴流系数：
推力减额系数：t=0.185
船身效率：=1.2937
相对效率：=1.0
轴系传送效率：=0.98
（2）桨径
其中：
：
；
；
设螺旋桨下叶梢距船底的垂直距离为500mm，则：
（3.6）
其中：
得：D=6.23m，即最大桨径。
初步选择桨径为5000mm，按下表初步匹配计算。
表3.1 机、桨初步匹配计算
1 | 螺旋桨直径 | |||||||
2 | 船身效率 |
| ||||||
3 | 进速 |
| 9.45 | 9.45 | 9.45 | 9.45 | ||
4 | 船体有效 功率 |
| ||||||
5 | 转速 | |||||||
6 | 直径系数 | 173.54 | 208.25 | 242.96 | 277.67 | |||
7 | 螺距比 | P/D | 图谱 | 1.00 | 0.95 | 0.88 | 0.83 | |
8 | 敞水效率 | 0.58 | 0.54 | 0.49 | 0.45 | |||
9 | 功率系数 平方根 | 25 | 35 | 50 | 70 | |||
10 | 桨的收到
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