大型拖轮动力装置设计毕业论文
2020-04-08 14:33:14
摘 要
Abstract 7
第一章 绪论 8
第二章 主机选型论证 9
2.1. 概述 9
2.2. 设计依据 9
2.2.1. 船型 9
2.2.2. 船舶主要尺度 10
2.2.3. 航速，续航力 10
2.3. 船舶阻力计算 10
2.4. 求功率曲线 12
2.5. 主机有效功率的确定 13
2.6. 螺旋桨的终结设计问题 16
第三章 主要机械设备估算 17
3.1. 减速齿轮箱 17
3.2. 船舶电站 18
3.3. 应急发电机组 18
3.4. 船舶辅锅炉 19
3.5. 燃油系统设备估算及选型 19
3.5.1. 油品的估算 19
3.5.2. 耗油量的计算 19
3.5.3. 燃油舱容积计算 20
3.5.4. 油泵及分油机的计算 22
3.6. 滑油系统设备估算及选型 23
3.6.1. 主机耗油计算 23
3.6.2. 发电机耗油量 23
3.6.3. 齿轮箱耗油率 23
3.6.4. 滑油总耗量 23
3.6.5. 滑油储存量 24
3.6.6. 滑油分油机容量计算： 24
3.7. 污油水处理系统 24
3.7.1. 油泥舱容积计算： 24
3.7.2. 污水处理 25
3.8. 压缩空气系统设备估算及选型 25
3.8.1. 主空气瓶容量计算： 25
3.8.2. 空压机排量计算： 26
3.9. 舱底水系统 26
3.9.1. 舱底总用泵排量及舱底水管径： 26
3.9.2. 电动舱底总用泵（可兼作消防泵） 27
3.10. 消防系统 27
3.10.1. 消防水泵排量计算 27
3.10.2. 消防总管直径计算 28
3.10.3. 应急消防水泵排量计算 28
3.11. 生活用水系统 28
3.12. 机舱通风系统 29
3.12.1. 主机燃烧所需空气量计算： 29
3.12.2. 辅机燃烧所需空气量计算： 29
3.12.3. 组合锅炉燃烧所需空气量计算： 29
3.12.4. 设备散热通风量： 30
3.12.5. 机舱通风总量： 31
3.13. 空调系统 32
3.13.1. 组装式空调： 32
3.13.2. 柜式空调： 32
第四章 主要机械设备明细表 33
4.1. 主机 33
4.2. 可调桨及轴系 34
4.3. 柴油机发电组 34
4.4. 应急柴油发电机组 34
4.5. 燃油废气组合锅炉 35
4.6. 水泵 35
4.7. 油泵 36
4.8. 空压机及机舱风机 37
4.9. 防污染设备 37
4.10. 消防设备 38
4.11. 机修设备 38
第五章 轮机说明书 39
5.1. 总体概述 39
5.1.1. 船型及用途 39
5.1.2. 规范、规则、公约和证书 39
5.1.3. 主要技术参数 40
5.1.4. 吨位 40
5.1.5. 干舷 40
5.1.6. 主机及螺旋桨 40
5.1.7. 航速、续航力、自持力及系柱拖力 40
5.2. 总体布置概述 41
5.3. 船舶舾装 41
5.3.1. 锚泊设备 41
5.3.2. 拖曳设备 41
5.3.3. 绞盘和5吨克令吊 43
5.3.4. 舵设备（同步双舵） 44
5.3.5. 救生设备 45
5.3.6. 消防设备 45
5.3.7. 航行、信号设备 45
5.3.8. 油漆及防腐锌块 45
5.3.9. 其他舾装设备 46
第六章 结论 47
致谢 48
参考文献 49
摘要
船舶动力装置是指船舶上所需能量的产生、传递及消耗的全部机械、设备及系统的有机组合体。它用来保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常工作和生活，是船舶的一个重要组成部分。船舶，根据其大小、用途，航区的不同，动力装置机械中机械、设备及系统的规模、数量和复杂程度是不同的，但其组成基本相同。它可分为以下几个方面的内容：推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械、机舱遥控及自动化设备。[1]
本文主要是根据船舶的已知条件，对船舶主机进行选型论证，计算出主机的重要的参数，并确定螺旋桨以及螺旋桨与船舶航速之间的关系，借此估算船上各系统的主要机械设备，计算它们的各项主要参数，并以此来选择符合计算要求的型号，接着把这些设备以及相应的主要参数汇编成一个设备明细表，集中反映船上主要设备的情况，最后对船舶的各层机舱和各个系统的布置以及包含的主要设备和功能做一个大概的说明，形成对船舶情况大致描述的轮机说明书。其中利用Auto CAD等绘图工具比较粗略地绘制了各层机舱的主要机械设备的形状以及布置情况，共绘制了两张，形成了机舱布置图和船舶机舱管系原理图。
论文主要是通过对船舶各系统的主要设备的计算和布置，来深入了解船舶上各系统是如何根据船舶的需要而进行相应的设计。可以看到各系统是环环相扣，紧密联系的。论文的研究就是通过这样的计算和设计来合理地分配船上的需求，使得船舶能够优化各系统之间的联系，从而最大化地利用有限的能源和避免能源浪费，实现节约能源，提高利用效率的效果。
关键词：动力装置；设备；机舱布置
Abstract
According to the different functions of various kinds of machinery, equipment and system in marine power plant, marine power plant can be divided into the following parts: propulsion device, auxiliary device, ship pipeline system, ship deck machinery, Engine room automation equipment. ship power plant is a complex engineering system, which includes a large number of machinery and systems, and they are closely related and interact with each other. The basic content of ship power plant design includes four parts: main propulsion device design, auxiliary energy supply device design, pipeline system and equipment design and general design of engine room layout. And the design process should generally meet the requirements of navigation. Requirements for speed, reliability, economy, endurance, maneuverability, etc.
In this paper, according to the known conditions of the ship, the selection of the ship's main engine is first demonstrated, and the important parameters of the main engine are obtained, and the relationship between the propeller and the ship's speed is determined. This is used to estimate the main mechanical equipment of the systems on board the ship, to calculate their main parameters, to select the models that meet the requirements of the calculation, and to compile the equipment and the corresponding main parameters into a detailed list of equipment, It mainly reflects the situation of the main equipment on board the ship. At last, it gives a general description of the layout of the engine room and system of the ship and the main equipment and functions involved, so as to give a general description of the situation of the ship. Described in the engineering instructions. Among them, the shape and arrangement of the main mechanical equipment in each floor of the engine room are roughly drawn by using the drawing tools such as Auto CAD, and a total of five engine room layout diagrams are drawn, and the schematic diagram of the ship's engine room piping system is drawn.
The thesis is mainly about the calculation and layout of the main equipment of each system, to gain insight into how the various systems on the ship according to the needs of ship design accordingly. We can see that the system is linked together, closely linked. The research of this paper is to make a rational allocation of the board demand through such calculation and design , makes the ship to optimize the links between the various systems, to maximize use of limited energy and avoiding energy waste, and achieve energy conservation, improve the efficiency effect.
keywords: power plant; equipment; engine room layout
绪论
伴随着经济的日益发展以及全球化进程的加深，船舶运输业也得到了飞速的发展，并且，人们对船舶的要求也越来越高，伴随着新能源以及技术的不断发展，船舶动力装置已经从原先的内燃机燃料演变成为了燃油，到今天的绿色能源的进入市场船舶动力装置的发展可以说是翻天覆地。
随着的社会进程的提升，导致人们对船舶动力系统的性能也提出了更高的要求，以柴油作为动力的系统装置在当前船舶动力装置中使用量仍旧非常之大，因为作为内燃机来说，它的启动速度非常之快，而且可靠性又高，再加上本身的应用时间非常之长，技术又较为娴熟，工作效率较高，因此从上世纪的六十年代至今，柴油机装置作为船舶动力装置依然占据主导地位。当前船舶的动力装置最为主要的船舶主机。因此，研究船舶主机的意义就非常之大。
本文首先开始的对船舶上耗能最大的机械设备——主机进行计算，根据给定船舶的条件选择相匹配的主机。接着便是计算给定船舶相应的主要机械设备，算出各自的主要参数，由此选择合适的型号，并最终优化整个系统。
主机选型论证
概述
主机选型是动力装置设计的核心，主机的性能直接影响船舶营运的经济性、操纵性、可靠性、振动及噪音、以及机舱布置等船舶的各项系数。因此，主机选型对动力装置设计是相当重要的。
匹配设计分两个阶段，先是初步匹配设计。已知船舶主尺度，船体有效功率曲线Pe（v），船舶要求的航速Vs和螺旋桨的直径D或转速n确定螺旋桨的效率，螺距比p/D，螺旋桨的最佳直径和所需主机的功率，便于主机与传动设备的选型。然后是终结匹配设计。根据主机的功率与转速，船舶的有效功率曲线，传动设备与轴系的传送效率，螺旋桨的收到效率和船身效率等计算船舶所能达到的航速和螺旋桨的最佳要素（螺旋桨直径，螺距比及螺旋桨效率）。
主机选型应该根据本船的特点以及船体设计所提供的资料来进行。本船是拖轮，对主机选型，有如下要求：
1.重量尽量的轻并且外形尺寸尽量的小
2.对滑油和燃油的要求比较低.
3.主机价格比较低
4.震动和噪音较小
6.功率较大具有较大的拖带能力
设计依据
船型
本船为双机、双桨（固定导流管，变螺距桨）、垂直艏柱、带首侧推的钢质全焊接结构多用途拖船，具有拖船及近海供应船的功能，可用于远洋拖带，为海洋平台供应设备、油水、生活物资和协助对外消防等。
本船从防撞舱壁至机舱后壁均设置双层底，燃油舱等均设置为双壳结构，满足燃油舱容积大于600m3的防污要求。主甲板以下设置有平台甲板和双层底；以上设置有No.1艏楼甲板、No.2艏楼甲板、中间甲板、驾驶甲板和罗经甲板及消防平台。主船体设置5道水密/油密主横舱壁。
本船除设置淡水舱外，还在双壳处所等边舱、艏尾尖舱等处设置淡水压载水舱，即全部采用淡水压载，压载水兼做海洋平台工作用水。
船舶主要尺度
表2.2.2 船舶主要尺寸
总长 | Loa | 65.00 | m | 总吨位 | 2266 | |
水线长 | LwL | 58.14 | m | 主机型号 | 6N330-SN | |
垂线间长 | Lpp | 57.00 | m | 标定功率 | 2427×2 | Kw |
型宽 | B | 14.60 | m | 试航速度 | 12 | Kn |
型深 | D | 7.00 | m | 服务航区 | 无限航区 | |
设计吃水 | d | 5.50 | m | 船员人数 | 31 | 人 |
航速，续航力
本船新船交船时，在试航吃水T=5.50m的条件、船体水下部分无污底，海面风力小于蒲氏3 级，波浪小于2 级，潮流平稳，主机处于85%正常持续功率（0.85MCR）下，试航航速应不小于12kn。
在本船航行状态下，本船一次装满燃料油后的续航力约为9000海里。
在船舶的持续航行时间内，本船所带淡水及食物可供应船上31 人不小于30天的食用要求。
在新船状态，主机处于100%持续功率状态下，稳定测量所得的系柱拖力平均值约为80吨（不小于75吨）。
船舶阻力计算
为研究方便，通常将船舶遇到的阻力按不同的方式分成若干组成部分：民用船舶通常在水面航行，按产生阻力的流体种类划分，船舶阻力可以分为空气阻力和水阻力。实际研究中，进一步把水阻力分为船体在静水中航行时的静水阻力和和波涛中的汹涛阻力。按船体承受的部位分，可以将静水阻力分为裸船体阻力和附体阻力。
按照上述分法，可将船体阻力分为两大部分：
一、裸船体在静水中所受到的阻力，称为船体阻力，包括摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力；
二、附加阻力，包括空气阻力、附体阻力和汹涛阻力，统称为附加阻力。
1、摩擦阻力：
Rf=1/2(Cf △Cf) ×ρSV2 (N)[2]
1)计算船的湿面积S=(3.4▽1/3 0.5Lpp)▽1/3
先求排水体积▽，根据方型系数（Cb）公式Cb =▽/L×B×T，
所以，型排水体积▽= L×B×T×Cb
=58.14×14.60×5.50×0.48
=2240.95m3（方形系数取值0.48）
