1110箱集装箱船动力装置设计开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)


1、研究目的及意义(含国内外的研究现状分析)

集装箱船又称“货柜船”,其运货能力通常以装载20英尺换算标准箱的箱位。集装箱运输的优点分别是,(1)集装箱船运输货物, 货物位置明确固定, 箱体还能起到有效的保护, 单件物品不必吊进吊出, 因此货物的混装、损坏、遗漏等现象大为减少,保证了运输质量。(2)集装箱船装卸效率高,船舶停靠码头时间短,使其周转速度更快,提高船舶的运输效率。(3)更易于实现装卸过程的机械化,节约装卸劳动力,减少劳动强度[1]

船舶的核心部件主要是船舶动力装置,动力装置是船舶的“心脏”,是船舶活动能力的来源,其性能和质量对船舶的整体性能和质量具有直接影响作用[2]。当前随着科技水平的提高,不断更新船舶动力装置,船舶行业也广泛的应用新型动力装置。船舶动力装置不仅是船舶运行的基础保障,也是促进现代船舶事业快速发展的突破口,其重要的技术指标有经济合理性、安全可靠性、节能环保性等[3]-[5]。如果它的机电设备发生故障,船舶将失去活动能力和作业能力,严重影响船员,旅客的工作、生活以及船舶的安全,并将造成严重的经济损失,所以动力装置安全可靠是极为重要的[6]

上世纪50年代,随着现代工业的蓬勃兴起和国际贸易的兴旺发展,一些经济发达的国家对船舶在港口的周转速度、码头的装卸效率提出了更高的要求。美国是最先致力于这方面的研究与尝试。经过60多年的发展,集装箱船已经演变到了第六代。中国作为一个航运大国,集装箱船运输在我国国民经济和对外贸易中发挥着十分重要的作用[7][8]。在秉承可持续发展的观念下,航运事业在寻求快速发展的基础上,要全面贯彻落实国家所倡导的科技兴国,节能环保口号,创新船舶动力装置,优化技术手段,积极引荐最前沿技术理念的同时,我们有必要对动力装置做更优良的设计,提高运输效率[9]

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。其由主动力装置、辅助动力装置和辅机及其设备共同组成,三大部分的相互协调共同为船舶提供源源不断的动力。在船舶动力装置中,主动力装置是提供推进动力的装置,其主要有蒸汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、柴油机动力装置、联合动力装置几种主要类型;辅助动力装置包括了齿轮变速器、离合器、联轴器等。辅机及其设备,则包含了管路系统、排水系统、压载水系统等,这些也是船舶航行过程中不可或缺的重要装置[10]

船舶动力装置造价是船舶造价中一个较大的项目,一般情况下占船舶总造价的20%到40%。主机的选型是根据设计任务书中的技术要求等来进行的。主机及传动设备的选型均匀螺旋桨的设计密切相关[11][12]。因此在选型时要统一考虑,它将有助于降低船舶的总造价,可使船舶初置费用减少,运营经济性提高。轴承材料在船舶总造价中占有比例很小,因此在选用轴承材料时,首先要考虑的因素是其性能的可靠。在国内学者宋帆,李路的研究下,他们认为综合性能好工作寿命长价格适中的聚酯树脂类合成材料是最佳的选择,可达到尽可能低的费效比[13]-[16]

对集装箱船的动力装置设计,在符合任务书前提条件下,设计出最安全、经济、可靠的集装箱船。这对我国航运事业和造船工业的发展有着十分重要的意义。并在设计过程中了解船舶动力装置设计的发展及现状,提高自己的学习能力和知识储量。

2. 研究的基本内容与方案

2、设计的基本内容,拟采用的技术方案及措施

2.1设计内容

本文主要通过对集装箱船动力装置的要求,完成主推进装置选型设计、动力装置设备的计算及选型、主要设备的计算及选型,最后用CAD绘制机舱布置图和管系原理图。

2.2技术方案及措施

(1)查阅国内外有关船舶动力装置的相关文献,阅读并整理。熟练使用CAD软件,为之后的设计做好铺垫。

(2)主机选型:从船舶阻力的基本理论入手,用经验公式进行计算,可计算出船的总阻力大小。然后根据船舶阻力大小,用爱尔法和阻力系数法分别计算出船体的有效功率,最后根据有效功率值进行主机选型,从而选定主机的类型及数目。

(3)船舶轴系设计:1选定好主机型号数目后,通过已知条件计算轴系类型、传动方式及其结果。2在此基础上确定轴系的数目、位置和长度,通过计算确定尾轴承支点位置和尾轴轴承间距。3通过计算选定传动轴承的轴承材料、密封装置、齿轮变速器、离合器、弹性联轴器及挠性联轴器等部件的型号。4进行传动轴的强度校核计算,确定传动轴的强度能否达到使用要求。

(4)机舱设备的选型:根据已选定的主机类型参数和轴系类型参数来选择合适的机械设备。如废气锅炉就有主机的功率大小和排气参数来选定。船舶电站则是计算全船的所需的负载来确定电站的容量及配置。

(5)管路系统:根据经验公式和集装箱船的设计规范,分别对燃油管系、滑油管系、冷却水管系、压缩空气管系、压载水管系、舱底水管系等进行设计,使各个系统不同管路的管子,满足管内流通介质和管路周围环境条件的要求,也就是要在压力、温度、流量、流速和耐蚀性方面满足介质的要求。

(6)编写设备明细表及说明书:1说明各机械设备在机舱中的位置。2说明机械设备的型号规格及其在动力装置系统中所起到的作用。3各管路系统的作用。

(7)用CAD绘制机舱布置图和管系原理图。

3. 研究计划与安排

3、进度安排

(1)查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需技术方案及措施。确定方案,完成英文翻译、文献阅读报告及开题报告。 (第1周—第3周)

(2)主推进装置的选型设计及分析。 (第4周—第5周)

(3)机舱主要设备计算及选型。 (第6周—第8周)

(4)运用AutoCAD绘制机舱布置图和管系原理图。 (第9周—第12周)

(5)撰写并修改毕业论文,准备论文答辩。 (第13周—第15周)

4. 参考文献(12篇以上)


4、参考文献

[1]陈光辉,吴恒林,虞建荣.集装箱船运输及其发展前景[J].江苏船舶,2006,03:37-38

[2]张伟明,张远刚.船舶动力装置发展研究[J].内燃机与配件,2017,17:39-40

[3]张新春.探析船舶动力装置的应用[J].民营科技,2018,09:16

[4]梁恩胜,崔荣健,袁均福.船舶动力装置节能减排技术分析与展望[J].科学技术创新,2016,36:172

[5]匡剑.船舶动力装置发展的趋势探究[J].军民两用技术与产品,2017,6:29

[6]吕庭豪.船舶动力装置原理与设计[M].华中科技大学出版社,2014

[7]陆悦铭.集装箱船的发展历史和对引航业的挑战[J].航海,2011,6:52-54

[8]高晓莹.论世界集装箱运输发展历程及对全球经济的重大影响[J].物流技术,2010,13:70-73

[9]刘淮.世界集装箱船发展概况[J].船舶工业技术经济信息,1997,08:30-41

[10]黄建新.船舶动力装置发展新趋势探讨[J].科技创业月刊,2016,06:3

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[16]宋帆,李路.256TEU敞口集装箱船动力装置设计[J].江苏船舶,2004,21:15-18

[17]刘学涛.基于可靠性的集装箱船结构优化设计方法研究[D].天津大学,2005

[18]董恩春.国内航行集装箱船开发设计[J].中国水运,2018,11:11-12

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[20]温小飞,崔志刚,袁强等.船舶主机安装偏差对轴系校中质量的影响分析[J].浙江海洋大学学报,2018,01:60-63

[21]Lei Shi,DongxinXue,Xigeng Song.Research on shafting alignmentconsidering ship hull deformations[J].Marine Structures,2010,1:103-114

[22]万新斌,杨卫英.某型船推进轴系优化设计[J].船舶,2014,04:55-60

[23]中国船舶工业集团公司.船舶设计实用手册[M].国防工业出版社,2013

[24]秦伟.船舶管路布局优化探究[J].山东工业技术,2016,18:278

[25]商圣义.民用船舶动力装置[M].人民交通出版社,1996

[26]陈建平,雷虎,唐伟炜.船舶原理[M].哈尔滨工程大学出版社,2017


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