摘 要

船舶动力装置是保障船舶正常航行、作业、停泊与船员正常工作和生活的船舶重要部分。其主要任务是产生船舶所需能量，并将这些能量分配到各个机舱设备，使得船舶能够正常行驶与作业。船舶动力装置能够被称之为船舶的核心。本文对58000DWT散货船主动力装置的计算及选型做出了一定的论述与分析,以及对机舱布置做了系统说明。

本文的主要内容包含两个方面。一是主推进动力装置的设计。主要包括船体有效功率的计算、主机计算选型、机桨匹配计算和机舱设备的计算和选择。其中，船体有效功率的计算分别应用了爱尔法与阻力系数法，发现阻力系数法得到的结果更为贴近母型船。并通过初步机桨匹配确定主机功率，再依据主机功率选出合适的主机。最后依据经验公式加上主机和母型船数据，进行机舱设备的选择。主要包含了燃油系统,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、供水系统与机舱通风系统等系统的设备。

第二方面就是机舱的布置，主要是把选择出的机电设备在机舱内进行布置。并将其体现在机舱布置图中。学习并运用AutoCAD软件绘画58000DWT散货船机舱布置图，包含一个侧视图、两个主视图和两个俯视图，具体为机舱纵剖图、二十五号肋位横剖向船尾看的机舱主视图、十五号肋位横剖向船首看的机舱主视图、花钢板平台机舱俯视图和机舱下平台俯视图。

关键词：散货船；动力装置；选型；布置

Abstract

Ship power plant is an important guarantee for the normal navigation, operation, berthing and the normal work and life of the crew. Its main work is to generate the energy needed by the ship, and then distribute these energy to the engine room equipment, so as to realize the normal operation of the ship. It can be said that the ship power plant is the core part of the ship. In this paper, the calculation and type selection of the main power device of 58000 DWT bulk carrier are discussed and analyzed, and the cabin layout is explained systematically.

The main contents of this paper include two aspects. One is the design of the main propulsion power plant. It mainly includes calculation of effective power of hull, calculation and selection of main engine, calculation of propeller matching and calculation and selection of cabin equipment. Among them, the El method and the drag coefficient method are used to calculate the effective power of the hull. It is found that the results obtained by the drag coefficient method are closer to those of the mother ship. The main engine power is determined by preliminary propeller matching, and then the suitable main engine is selected according to the main engine power. Finally, according to the empirical formula and the data of main engine and mother ship, the engine room equipment is selected. It mainly includes fuel system, lubricating oil system, cooling water system, compressed air system, bilge water system, ballast water system, fire fighting system, water supply system and ventilation system of engine room.

The second aspect is the layout of the cabin, which mainly arranges the selected electromechanical equipment in the cabin. And it is reflected in the cabin layout. Learn and use AutoCAD software to draw engine room layout drawings of 58000 DWT bulk carrier, including one side view, two main views and two top views, specifically for engine room longitudinal section drawings, main view of engine room with rib 25 cross-sectional toward stern, main view of engine room with rib 15 cross-sectional toward bow, top view of engine room with plate platform and bottom platform of engine room..

Key Words：bulk carrier；power plant；selection；arrangement

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.3 研究的主要内容 2

1.3.1 主机选型 2

1.3.2 设备计算 2

1.3.3 机舱布置 2

第2章 设计已知条件 4

2.1 船型与布置 4

2.2 船舶主体尺寸 4

3.3 航速与续航力 4

3.4 燃油种类 4

2.5 环境参数 4

第3章 主机选型论证 5

3.1 概述 5

3.2 给定技术参数 5

3.3 计算有效功率 5

3.3.1 爱尔法 5

3.3.2 阻力系数法 7

3.4 机桨匹配计算 8

3.4.1 推进因子与机桨匹配计算 8

3.4.2 主机选型 9

第4章 机电设备选型估算 11

4.1 已知条件 11

4.2 燃油系统 13

4.2.1 燃油消耗量 13

4.2.2 柴油消耗量 14

4.2.3 重油舱柜容积 15

4.2.4 柴油舱柜容积 17

4.2.5 燃油系统各泵排量 18

4.2.6 分油机排量 19

4.2.7 其他油舱容积 20

4.3 滑油系统 21

4.3.1 滑油消耗量 21

4.3.2主机滑油循环泵排量 21

4.3.3 滑油分油机排量 22

4.3.4 滑油舱柜容积 22

4.4 冷却水系统 23

4.4.1 膨胀水箱 23

4.4.2 淡水冷却泵 23

4.4.3 海水冷却泵 24

4.5 压缩空气系统 24

4.5.1 主空气压缩机计算 24

4.5.2 瘫船后主机重新起动所需时间估算 24

4.6 舱底水系统 25

4.6.1 舱底水总管内径 25

4.6.2 舱底水支管内径 25

4.6.3 舱底水泵排量 26

4.6.4 舱底水油水分离器 26

4.6.5 舱底水舱 26

4.7 压载水系统 26

4.7.1 压载水泵 26

4.7.2 扫舱泵排量 26

4.8 消防系统 27

4.8.1 主消防泵排量 27

4.8.2 应急消防泵排量 27

4.8.3 消防总管通径 27

4.8.4 CO₂钢瓶数 27

4.9 供水系统 28

4.9.1 压力水柜容积 28

4.9.2 水泵排量 29

4.10 通风系统 29

4.10.1 机舱通风量 29

4.10.2 通风机排量 29

第5章 轮机说明书 30

5.1 概述 30

5.2 设计条件 30

5.2.1 设计已知 30

5.3 机械设备主要技术参数 31

5.3.1 主机 31

5.3.2 燃油、滑油和水的要求 31

5.3.3发电机组 31

5.3.4 蒸汽发生装置 33

5.4 机舱系统及机舱布置 33

5.4.1 机舱系统 33

5.4.2 机舱布置 37

5.4.3 测量仪表 37

5.5 自动化系统 38

5.5.1 概论 38

5.5.2 机舱监视室 38

5.6 船舶系统 38

5.6.1 舱底水系统 38

5.6.2 压载水系统 39

5.6.3 淡水、卫生水系统 39

5.6.4 消防系统 39

5.6.5全船疏水、生活污水系统 40

5.6.6 空调系统 40

5.6.7 甲板压缩空气系统 41

5.6.8 舱室通风 42

第6章 设备明细表 43

参考文献 45

致 谢 46

第1章 绪论

1.1 目的及意义

自20世纪50年代中期出现以来，散货船就保持着总体上涨的势头。加上货运量大、货源充足、装卸效率高、航线固定等优势，使得散货船运输能创造良好的经济收益，并使其成为运输船舶的重要力量。且随着船舶行业的复苏与世界经济的发展，散货船仍将保持较高增长势头。在经济全球化大形势的引领下，能源运输需求呈现出持续上升趋势，海上干散货贸易运输需求量也大幅度增长。

要充分发挥散货船运输在经济发展中日趋重要的作用，要达成我国世界第一造船大国目标与推进海洋强国，都应该把技术难度小、吨位大、已形成优势的三大主力船型之一的散货船作为发展的重点。在散货船国内外的需求都大增的情形下，我国要加快大型散货船的建造与老龄散货船的更新，以满足我国经济发展的需求。

因此，本文针对船舶大型化与船舶更新两个点，提出本文的研究对象：58000DWT级散货船。本文属于理论意义与实践意义相结合。首先，本文符合国家创新和发展趋势需求；其次，是对所学习的船舶设计方面相关理论知识进行一次实证演练；最后，更加现实的意义：作为一个即将进入船舶行业工作的人，尝试与工作接轨，积累经验，为以后更快更好地进入工作状态打下良好基础。

1.2 国内外的研究现状

依据目前的造船形势，国外的船舶生产设计水平，不管是设计人员的综合素质还是设计软件的完善程度都相对成熟。这当然也有其船舶生产设计的领域时间较早的缘故。而我国船舶设计生产技术与其还存在一定差距。就拿主机来说，国际船用低速柴油机市场一直被MAN Bamp;W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，拿生产功率为例，三家公司分别约占57%、33%、10%。中国船厂建造的货轮也多是安装他们所产柴油机。

即使这样也没有阻止我国同大力发展船舶制造业的步伐。中国是目前仅次于希腊和日本的全球第三大散货船船东国。截至与2018年3月，中国的散货船队规模可达1.4亿载重吨，在全球散货船队中占比18%，而在2008年占比只有11%。受中国船东对于干散货板块投资热潮的推动，在过去的十年间，中国散货船队及船东的规模不断壮大，年复合增长率在13%。

因为目前船舶行业竞争激烈，且散货船主要追求经济性，所以在进行散货船船舶设计时，要着重考虑船舶经济性的提高。而提高船舶动力装置的经济性能就是提高船舶经济性主要方式之一。这方面的主要措施有两大方向：其一是机桨匹配和主机优选；其二是提高推进效率。必须让主机所产生的有用机械功尽可能多地用于船舶推进，令船舶具有较高的航速与较大推力，加强推进性能，优选主机，以获得良好的船、机、桨匹配性能。

现代船舶管系设计主要采用模块化设计。要使外场的预舾装效率得到有效提高可以采取增加模块数量的方法，安装图可让机装专业统一完成，而(包括电气专业的电缆扁钢支架等)各专业仅负责出制作图。另外，可加强甲板下单元模块的开发，因为甲板下安装有许多通风的支架、管系、铁舾装，若按照各个专业进行作业，就需要许多支架，而采用模块化能够降低安装用时与安装难度，以及节约材料。

轴系设计要遵守严格的技术要求，一切都要满足相关的船舶技术标准与规范，因为船舶推进轴系属于船舶动力装置中及其重要的组成部分之一，在动力装置设计中占据重要地位。轴系工作好坏，会直接关系到船舶的推进特性与正常航行。

1.3 研究的主要内容

1.3.1 主机选型

确定推进装置的形式主要依据船舶用途、航区、推进性能，再综合考虑可靠性、运行经济性、操纵灵活性、质量、成本等方面。本文是散货船，主要考虑安全可靠与运行经济性高，所以选配方案有：①低速机直接连接传动定距桨（LDF）；②低速机直接连接传动调距桨（LDC）。

主机选型。(1)明确主机的类型与数目,本文：低速柴油机，单机。(2)选择使用的推进器形式与数目，本文：螺旋桨，单桨。(3)算出推进功率与确定系数：可以由统计数据或母型船数据进行概算；或者通过计算，通过给出的船舶数据计算出阻力，或由船的功率图谱进行估算；本文：主要使用阻力系数法与爱尔法并对比计算结果。(4)利用初级机桨匹配计算结果得到螺旋桨最佳转速与直径、主机功率、敞水效率等，并依据结果选择出适合的主机型号。

1.3.2 设备计算

依据经验公式加上主机和母型船数据，进行机舱设备的选择。对本船中的燃油系统与其上设备，滑油系统与其上设备，冷却水系统与其上设备、舱底水系统与其上设备、压载水系统与其上设备、消防系统与其上设备、供水系统与其上设备、通风系统与其上设备等进行计算。包括各个系统的舱柜容积、泵的排量、分油机排量和其他设备参数等。

1.3.3 机舱布置

机舱布置。依据轴系长度与主机大小等确定机舱长度从而确定机舱面积与舱室数目，在确保船舶平衡不倾斜的条件下，对机舱内所有的机械设备进行位置布局，且满足船舶倾斜摇摆情形下机械设备皆能够正常工作。除此之外，还需要考虑到机舱安全，管路的走向，经济等要求，尽可能达到最优安排。

主要是完成机舱布置图。学习并运用AutoCAD软件绘画58000DWT散货船机舱布置图，包含一个侧视图、两个主视图和两个俯视图，具体为机舱纵剖图、二十五号肋位横剖向船尾看的机舱主视图、十五号肋位横剖向船首看的机舱主视图、花钢板平台机舱俯视图和机舱下平台俯视图。

第2章 设计已知条件

2.1 船型与布置

本船是大中型散货船，采用的是单机单桨尾机舱布置。

2.2 船舶主体尺寸

表2-1 船舶主体尺度

3.3 航速与续航力

设计航速：14.5Kn

船舶续航力：17000n.mile，约等于17000/14.5=1172.14小时=48.85天

3.4 燃油种类

本船的发电机与主机在海上航行时使用700cst/50ºC燃油，在启动和进出港时情况下使用柴油。而锅炉和焚烧炉在海上航行时使用700cst/50ºC燃油，仅在点火时使用柴油。

2.5 环境参数

环境气压：760mmHg（大气压）

环境温度：45℃

海水温度：32℃

相对湿度：60%

第3章 主机选型论证

3.1 概述

满足船舶的船用条件这一特殊使用条件，包含空间条件、环境条件等。设计成具有合适的保障条件与必须要的目标任务条件，包括研究条件、作业条件、营运条件及生存条件、生活条件与工作条件。

综合地全面地进行设计。考虑时通盘考虑，包括动力装置与其他专业、动力装置内部各子系统、动力装置与总体性能之间的综合匹配与平衡，以达到预定的技术经济指标。

了解和掌握动力装置覆盖的各个技术领域，例如电气技术、热能转换技术、船舶推进技术、消防技术、安全技术、通风和空调技术、防污染技术、冷藏技术仿真技术以及人员生存、生活技术等。

要求和约束受控于国际公约、规则、船旗国法规、船级社规范等。

依据市场经济的特点，在目标成本的控制下进行对设备的选用和配套。

3.2 给定技术参数

表3-1 技术参数表

3.3 计算有效功率

3.3.1 爱尔法