摘 要

随着国际航运业的日渐复苏，造船行业的数据向好。但是由于对外贸易的蓬勃发展，导致船舶订单量增多，其中吨位、设施问题仍待解决。其中主推进动力装置及动力问题无疑是首当其冲的。本次毕业设计的课题为 《宁波港600T供水船主推进装置及动力、辅助系统设计》。

现如今不同船舶的需求量越来越大，供水船也是如此，随着船舶主动力装置也历经了多个演化和发展阶段。向着大型化、专业化以及高速智能自动化的方向发展，要求具有能耗低、单机功率大、寿命长和可靠性好，同时具有较高的推进效率的特点。因此，出现了多种类型的主动力装置以满足不同用途船舶的发展需要。

本次设计是参考国内外诸多文献，从主机选型、设备估算、设备选择等方面进行论述的。采用柴油机作为主推进动力装置，因为柴油机动力装置具有比较优良的性能，在现代舰船中，不论商船﹑渔船、工程船及各种军用舰艇上都得到了极为广泛运用。

目前以柴油机作为主机的舰船占90%以上，柴油机船总功率占造船总功率的82%以上。由此可见柴油机动力装置的绝对统治地位。此外笔者也从燃油管路系统、滑油管路系统、压缩系统、冷却系统、通风系统等各个方面进行了具体的计算和阐述，从而进行设备选型和机舱布置图的绘制。

关键词：供水船；设备估算；主机选型论证；机舱布置；

Abstract

With the gradual recovery of the international shipping industry, the data of the shipbuilding industry is improving. However, due to the vigorous development of foreign trade, the order volume of ships has increased, and the tonnage and facilities problems remain to be solved. Among them, the main propulsion power unit and power problems are undoubtedly the first to bear the brunt. The subject of this graduation project is “Design of Power Supply and Auxiliary System for 600T Water Supply Vessels in Ningbo Port”.

Nowadays, the demand for different ships is increasing, and so is the water supply ship. The ship#39;s main power unit has also undergone several stages of evolution and development. To the direction of large-scale, specialization and high-speed intelligent automation, it is required to have low energy consumption, large single machine power, long life and good reliability, and high propulsion efficiency. Therefore, various types of main power units have emerged to meet the development needs of ships for different purposes. The author#39;s design is based on many domestic and foreign literatures, from the host selection, equipment estimation, equipment selection and other aspects. We use diesel engines as the main propulsion power unit. Because diesel engine power units have excellent performance, they are widely used in modern ships, regardless of merchant ships, fishing boats, engineering ships and various military ships.

At present, more than 90% of the ships with diesel engines are the main engines, and the total power of diesel engines accounts for more than 82% of the total shipbuilding power. This shows the absolute dominance of the diesel engine power unit. In addition, the author also carried out specific calculations and elaboration from various aspects such as fuel pipeline system, oil pipeline system, compression system, cooling system, ventilation system, etc., so as to select the equipment selection and the layout of the engine room.

Key Words：Host selection argument；Equipment estimate；Turbine specification；Equipment schedule；Cabin layout；

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

第2章 主机选型论证 3

2.1概述 3

2.2主机功率的估算 3

2.2.1阻力估算 3

2.2.2船舶推进功率 4

2.3主机选型 4

2.3.1主机选型中需注意的问题 5

2.4螺旋桨设计 6

第3章主要机械设备的设备估算 8

3.1燃油系统估算 8

3.1.1主机燃油消耗量 8

3.1.2辅机日耗油量 8

3.1.3辅锅炉日燃油消耗量 8

3.1.4主机日用油柜容积 8

3.1.5辅机日用油柜容积 9

3.1.6辅锅炉日用油柜容积 9

3.1.7燃油舱总容积 9

3.1.8燃油沉淀柜容积 9

3.1.9燃油污油舱容积 10

3.1.10应急发电机组燃油日用柜容积 10

3.1.11燃油输送泵 10

3.1.12燃油分油机 11

3.2滑油管路设备估算 11

3.2.1主机滑油消耗量 11

3.2.2辅机滑油消耗量 12

3.2.3滑油储油舱容积 12

3.2.4主机滑油循环泵 12

3.2.5主机滑油循环柜容积 13

3.2.6污滑油舱容积 13

3.2.7滑油输送泵 13

3.2.8尾管滑油泵 13

3.2.9油渣泵 13

3.2.10滑油分油机 13

3.3冷却管路设备计算 14

3.3.1主机膨胀水箱 14

3.3.2主海水泵 14

3.4压缩空气管路设备计算 14

3.4.1空气压缩机组 15

3.5舱底水系统 15

3.5.1舱底水泵 15

3.6压载水系统 16

3.7消防系统 16

3.7.1消防总用泵 17

3.7.2消防总管 17

3.8供水系统 17

3.8.1淡水压力 17

3.8.2淡水泵 18

3.8.3卫生水压力水柜 18

3.8.4卫生水泵 19

3.9机舱通风系统 20

3.9.1机舱所需总空气量 20

3.10冷却器的选型 20

3.11防污染系统 20

3.11.1舱底水油水分离器 20

3.11.2 生活污水处理装置 20

第4章 轮机说明书 21

4.1 总则 21

4.1.1轮机概述 21

4.2 主机及机舱布置 21

4.2.1 主机概况 21

4.2.2机舱布置原则 21

4.2.3机舱布置概况 21

4.3 各系统说明 22

4.3.1燃油系统 22

4.3.2滑油系统 22

4.3.3冷却系统 22

4.3.4压缩空气系统 23

4.3.5舱底水系统 23

4.3.6压载水系统 23

4.3.7消防水系统 23

4.3.8机舱供水及全船供水系统 24

4.3.9机舱通风系统 24

4.3.10主机遥控系统及操舵系统 24

4.3.11空调系统 24

4.3.12辅锅炉 24

第5章 设备明细表 25

第6章结论与展望 29

参考文献 30

附录 31

1.专题小论文 31

2.文献综述 36

致谢 41

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

随着国际航运市场周期性复苏，我国造船完工量和承接新船订单量翻倍增长，手持订单量因造船完工量超预期增长跌幅较大。整体看，造船行业数据向好。而供水船作为港务船的一种，也占有比较大的市场份额。而近年来，由于对外贸易蓬勃发展，前来我国港口的中外船舶越来越多，吨位也越来越大，导致大多数的现有淡水供货船在吨位，设施方面等问题待解决。其中主推进装置及动力问题是首当其冲的。

现如今，随着经济的发展，船舶行业也从之前的百废待兴到如今拥有蒸蒸日上的发展前景，其经济也慢慢成为世界经济的重要组成部分。而船舶动力装置作为船舶的动力来源，提高船舶动力装置的推进效率也是提高航运经济的重要举措，船舶正在经历一个由能耗高 、小型化到能耗低、自动化的转变过程，虽然都是通过热能的转换，但无疑在转换过程中船舶动力装置的效率将会随着科学的发展和时代的进步而不断升高。

在诸多船舶动力装置中，柴油机动力装置无疑是最被人推崇的，截至目前，世界上85左右的船舶都是以柴油机作为主推进动力装置，世界上80的船用功率均来自柴油机船，尽管现在绝大多数船舶都离不开柴油机这种动力源，但是，其背后隐藏着许多我们忽略的问题，就是这些问题现在应该引起我们的重视了。举两个最为详尽的例子如下：

（1）柴油机在高速运行过程中，对其零部件的磨损是极大的，无论是缸套还是曲柄连杆，都有自己的使用寿命，而对于高速机来说，其整机寿命一般不会超过2500h。此外，噪声也是一个不能被忽略的问题。

（2）对于船舶来说稳定性是一个很关键的问题，而柴油机一般情况下在较高转速下运行时，船舶稳定性较好，一旦柴油机速度降低到某一临界值，船舶的稳定性就会大为降低，而且柴油机的负荷能力也是一个短板，其一般能加负载，但是一般负载不会超过两小时。

随着航运业的日益兴起，人们研究并改进了船舶主推进动力装置，在之前柴油机作为主推进动力装置的基础上又兴起了其它船舶动力装置，其中包括联合动力装置、燃气动力装置、以及最近较为流行的核动力装置，现对如下新兴动力装置进行简短的表述。

柴油机动力装置作为现在最被广大群众所熟知的动力装置，其以较高的输出功率和设备的完善程度高而倍受大家的青睐。所以即便是未来，也不会被时代抛弃。而燃气动力装置作为一种新兴动力装置，具有效率高、污染小的优势，但是其燃料消耗率高，而且对燃油的品质也有严苛的要求，所以还未彻底走进大众的视野。而对于联合动力装置，顾名思义，将其它动力装置的优点进行采纳，摒弃缺点，但是这在实际过程中，是十分困难的，这对零部件的要求只会更高。

本次的任务是宁波港600T供水船主推进装置及动力、辅助系统设计。由之前的论述可以看出随着其它型式船舶动力装置的兴起，虽然当下柴油机动力装置仍然处于领导地位，但是其它类型动力装置仍然在各自的擅长方向上取得极大的成效。而对供水船而言，柴油机动力装置仍将继续扮演主要角色，在未来的几十年内，柴油机仍然是行业内领军者，所以目前与其探索新的船舶动力装置，不如思考如何将柴油机动力装置智能化、专业化、自动化。在此基础上提高柴油机推进效率，所创造的价值不会比去研究新型动力装置少，甚至还会犹有过之。

经过对宁波港600T供水船主推进装置及动力、辅助系统设计这个课题的分析，查阅了诸多文献资料，大学期间学习了船舶柴油机、船舶辅机、船舶原理、工程力学、金工工艺等专业课程，对船舶动力装置及系统有了更进一步的了解，此外，大学期间也参加了船舶航行实习，对其内部结构及系统工作原理也学习了诸多方面。而且，这次毕业设计也是检验学习效果的一次历练，此外通过对制图软件的应用，对机舱管路及内部模型能够大体绘制出来，并取得了较大的进展。

第2章 主机选型论证

2.1概述

本次主机选型论证从全局和综合的观点考虑整个论证体系，结合任务书的设计要求及自主查阅课外文献来进行，其中包含主机选型、螺旋桨选型以及机桨匹配。通过选取合适的主机和螺旋桨，绘制机桨匹配图。找到最理想的推进装置，在选取合适的主机型号之后，不但会使船舶动力装置具有可靠、优良的工作性能，而且在经济性、操作性等方面均可达到较高的水平。参考文献【1】-【4】，并结合实际经验计算如下数据。

2.2主机功率的估算

结合毕业设计里的任务书给定的参数，用阻力计算法计算主机参数。本设计600t供水船的基本参数如下：

总长L=51.4m 设计水线L_WL=48m 型宽B_WL=8.8m

设计吃水T=3.5m 满载装水量=600t 型排水体积=990

续航力t=100h 设计航速V=9.5kn=4.9m/s 方型系数C_B=0.67

2.2.1阻力估算

(2.2-1)

式中： P-海水平均密度：1.02510³kg/m³

v-海水动力粘性系数=1.1910^-6m²/s

Re-雷诺数

1.9810⁸

由上述数据可知海水处于紊流状态。

因此摩擦阻力系数为：

(2.2-2)

该系数需要修正

,

则修正后的摩擦阻力系数为：

因C_B=0.67 ,可以推断该类船舶为尖瘦型

其浸水面积为：

(2.2-3)

由此估算摩擦阻力:

傅汝德数与剩余阻力系数C_r有关：

(2.2-4)

由傅汝德数查表可知：C_r=2.210^-3 则：

查阅文献可以了解到其它阻力包括附体阻力、空气阻力等，对于供水船，附体阻力取总阻力的，空气阻力取总阻力的.这里我们附体阻力取，空气阻力取 则

(2.2-5)

求得

2.2.2船舶推进功率

船舶推进有效功率:

(2.2-6)

对于单螺旋桨船舶伴流系数为：

推力减额系数（螺旋桨后装流线型舵,C₁取0.6）:

(2.2-7)

船身效率:

螺旋桨敞水效率:

相对旋转效率（对于单桨船C_B=0.62lt;0.7）：

轴系效率：

减速齿轮箱效率eta;_d=0.985 则主机功率为

(2.2-8)

由于该供水船为单机船，因此单机功率为，取功率储备,则：单机功率为：

由此可选柴油机的单机功率为左右。

2.3主机选型

2.3.1主机选型中需注意的问题

船舶主推进动力装置作为船舶的动力来源，其中包括主机、传动设备、螺旋桨等部分。通过所选主机搭配不同参数尺寸的螺旋桨，在其类型和数量均可调整的情况下，选择最合适的搭配是十分重要的。

（1）尺寸与布置

主机的尺寸越大也就意味着重量也越重，主机的重量和船舶载重量是有限的，所以主机过大也会导致船舶载重量少很多。这也是影响货仓容积的一个关键因素，这同时也对经济效益产生了很大的影响。因此选取合适的主机就显得尤为重要。

（2）功率与转速