8,800DWT多用途货船动力装置设计毕业论文

 2020-04-08 02:04

摘 要

船舶动力装置包括推进装置、辅助装置等。而动力装置设计是船舶制造的最为核心的问题。船舶由主机带动轴系,螺旋桨转动,从而推动船只前进。与此同时国际上各项法规例如排放标准等更是愈加严格,因此主机选型工作必须极其小心谨慎。本文首先根据已知的船舶参数进行船舶主机选型论证,得出主机需要的功率转速等数据,在此基础上进行船体其他各种部件例如辅机的设计,首先计算其各项主要参数,从而选择各个部件的型号选择,最后制作一个设备明细表将其汇总反映出来,最后将船舶情况大致描述出来写成轮机说明书。

关键词:主机;辅机;设备明细表;轮机说明书

Abstract

The ship power plant includes propulsion apparatus, auxiliary device, etc. The design of power plant is the most important problem of ship manufacturing, and the matching degree of host selection will affect the operation status and operating cost of the ship. The ship is driven by the main engine and the propeller turns to propel the ship forward. Usually the price of the host can account for the percentage of the cost of the whole boat more than 30, at the same time the international rules and regulations such as emission standard is more and more strict, so the host selection must be extremely careful.This article is mainly composed of known speed of ship parameters such as size, etc., to ship first host selection, it is concluded that the host need power speed data, such as to hull on the basis of a variety of other components such as the design of the auxiliary machinery, firstly calculates its main parameters, so as to select the parts of model selection, finally make a schedule of equipment will be reflected in aggregate, the final will ship is described as turbine manual.

Key words: host; Auxiliaries; Equipment list;Engine specification

目录

绪论 6

1 主机选型论证 7

1.1 概述 7

1.2 船舶阻力计算 7

1.3求功率曲线(爱尔法) 8

1.4 主机有效功率的确定 9

1.5 螺旋桨的终结设计问题 11

2 主要机械设备估算 12

2.1减速齿轮箱 12

2.2船舶电站 12

2.2.1主柴油发电机组 12

2.2.2停泊柴油发电机组 13

2.3船舶辅锅炉 13

2.4燃油系统设备估算及选型 14

2.4.1油品的估算 14

2.4.2耗油量的计算 14

2.4.3燃油舱容积计算 15

2.4.3.1燃油舱容积 15

2.4.3.2柴油舱容积 15

2.4.3.3主机日用油柜 16

2.4.3.4柴油日用油柜两个 16

2.4.3.5燃油沉淀柜 16

2.4.3.6油渣柜容积 16

2.4.3.7污油柜容积 16

2.4.4油泵及分油机的计算 16

2.4.4.2柴油输送泵(1台): 17

2.4.4.3燃油供油单元 17

2.4.4.4燃油分油机(2台) 17

2.4.4.5污油泵 17

2.5滑油系统设备估算及选型 18

2.5.1储油舱容积 18

2.5.2机带滑油泵排量:≥24.8m3/h 18

2.5.3主机滑油循环柜(数量2) 18

2.5.4滑油污油柜 18

2.5.5滑油分油机 19

2.5.6主机滑油备用泵(兼预供油泵) 19

2.5.7滑油输送泵 19

2.5.8污滑油泵(卧式齿轮泵) 19

2.5.9齿轮箱滑油备用泵 19

2.5.10滑油循环泵备用泵 19

2.5.11冷却器机带 20

2.5.12艉管滑油泵 20

2.6冷却系统设备估算及选型 20

2.7压缩空气系统设备估算及选型 21

2.8保船系统设备估算及选型 22

2.9通风系统 26

2.10其他设备 27

3主要机械设备明细表 28

3.1 主机 28

3.2 齿轮箱 28

3.3 主发电机组 28

3.4 停泊发电机组 29

3.5 辅助锅炉 30

3.6 水泵 30

3.7 油泵 31

3.8 空压机及机舱通风机 31

3.9 热交换器及压力容器 31

3.10 其它 32

3.11 机修设备 32

4 轮机说明书 33

4.1 概述 33

4.2 机舱布置 33

4.3 轴系 34

4.4 主机 34

4.5 发电机组 34

4.6 燃油管系 34

4.7 滑油管系 35

4.8 冷却水管系 35

4.9 压缩空气管系 36

4.10 机舱通风系统 36

4.11 舱底、压载、消防管系 36

4.12 油污水分离系统 37

4.13 CO2灭火系统 37

4.14 注入、测量、空气管系 37

4.15 日用海、淡水管系 38

4.16 生活污水处理系统 38

4.17 全船疏排水系统 38

4.18 机舱通风系统 38

4.19 全船通风系统(机舱除外) 39

结论 40

致谢 41

参考文献 42

绪论

近40年,随着我国的综合实力显著提升,与其他国家的经济贸易更加频繁,在此大背景下,我国的造船行业技术也愈加成熟。

2010年我国船舶工业在总量上已经跃居世界第一,但我国船舶行业的技术水平、研发能力及制造技术仍落后于一些国家,因此我国需要提升自身的技术水准。同时要大力发展船舶配套业,我国部分船舶设备的关键技术依然没有掌握。

目前民用船舶大多使用柴油机作为主机,而柴油机主要是燃烧燃料来获得动力。我们现在的工作便是进行最佳功率的匹配,提高燃油利用率。

1 主机选型论证

1.1 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和可靠性。因此,主机选型对动力装置设计非常重要的。

1.2 船舶阻力计算

船体阻力部分计算可分为两部分:一是船体在静水中所受到的阻力,即船体阻力,而船体阻力可分为摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力;第二部分包括空气阻力、附体阻力和汹涛阻力,总和即附加阻力。

1、摩擦阻力:[3]

Rf=1/2(Cf) ×ρSV2 (N)

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

=109.8×23.8×5.2×0.84

= 11414.9 m3

根据上述公式,已知▽和Lpp

可以求的湿面积S=(3.4×11414.91/3 0.5×107.6)×11414.91/3=2935.06m2

2)t=15℃ ρ=1025.9kg/m3 υ=1.1883×106m2/s [3]

3)①计算Rn=VLWL/υ,其中V为航速(1节=0.5148m/s)

Rn=VLWL/υ=10.6×0.5148×109.6/(1.1883×10-6)=503.3×106

②根据雷诺数计算光滑船体摩擦阻力系数Cf

Cf=0.075/(㏒Rn –2)2

=0.075/(㏒503300000-2)2

=1.670×10-3

4)Rf=1/2(1.670×10-3)×1025.9×2935.06×(10.6×0.5148)2=0.8294×105N

2、剩余阻力RR(形状阻力RE和兴波阻力RW) [8]

RR=RE RW=1/2V2ξRρΩ

式中:RR—剩余阻力(公斤);

ξR=f(V/√gL)剩余阻力系数;

V/√gL—弗劳德数,用Fr表示;

Ω—为上文的湿面积S(米2);

ρ—水的密度(公斤·秒2/米4)海水取102.59

g—重力加速度(米/秒2)。

Fr=10.6×0.5148/(9.8×109.8)1/2=0.166,ξR=1.2×10-3。[8]

RR=0.5×(10.6×0.5148)2×1.2×10-3×102.59×2935.06=5379.7(公斤)=52721.5(N)

3、附加阻力 [8]

附体阻力为裸船阻力的2%~5%,本船为一般民用船舶,且采用单螺旋桨,所以取Cap=4%;一般船舶的空气阻力通常不大于裸船阻力的2%~4% ,所以取Caa=3% ;汹涛阻力的大小随水面的状态而定,在实际中,汹涛阻力常用备用马力来考虑,备用马力的多少由船型、船的服务性质及航区的气象条件而定,普通船舶的备用马力约为静水试航马力的15%或更大一些,本船取15%。

所以,船体阻力R=(RR+Rf)×(1 4% 3% 15%)

= (52721.5 0.8294×105)×1.22

=1.66×105(N)

1.3求功率曲线(爱尔法)

爱尔分析大量船模及实船试验结果,提出了估算民用船舶有效功率的一项式法,表达式为:Pe=0.7355△0.64V3/C 式中△为排水量(t);

V为航速(kn);

Pe为有效功率(kw)

爱尔将C值表示成速长比V/√L=10.6/√109.8=1.012(其中L以m计,V以kn计),与瘦削系数ψ=LWL/△1/3=109.8/(11414.9×1.0259)1/3=4.8的函数,并规定如下一组标准船型系数:

(1)Cbo=1.08-1.68Fn式中,Fn对应的速度为试航速度,Cbo =1.08-1.68×0.166=0.801

(2)标准宽度吃水比(B/T)=2.0

(3)标准浮心纵向坐标查得,Xb0’=0.008偏向船头,Xb0=0.008×109.8=0.8784m

(4)标准水线长L0=1.025LPP=1.025×107.6=110.29。

而实际船舶的上述参数与标准值不同,则按图5-19查得的C1=460仅为C的主要部分,还需要进行以下修正:

1)方型系数Cb的修正:因为方型系数Cb>Cbo, △C1= C1*Kb,(Cbo-Cb)/Cbo=0.052查得Kb =0.028,所以△C1= -3×0.84×460×0.028= -32.46,经方型系数修正后得:C2=C1 △C1=460-32.46=427.54。

2)B/T的修正:实际船舶的B/T通常大于2.0,

△C2=-C2(B/T-2)×0.075

=-427.54×(23.8/5.2-2)×0.075

=-82.63

所以,C3=C2 △C2=427.54-82.63=344.91。

3)浮心纵向坐标Xb的修正:爱尔法认为标准浮心纵向坐标为实船Xb的与标准值Xb0不同时需进行修正。查图得△C3/C3= -0.0005,

所以, C4= C3(1 △C3/C3)

=344.91×(1-0.0005)

=344.73

4)水线长的修正:

△C4= C4×(LWL - L0)/ L0。

=344.73×(109.8-110.29)/110.29

= -1.53

经上述四项修正后,最后得到的C值为:

C = C4 △C4= 344.73-1.53= 343.2

则船的有效功率:

Pe =0.7355×(11414.9×1.0259)0.64 ×1063/343.2=1025.279(kw)

1.4 主机有效功率的确定

1)轴系传送率ηs,

由于双机双桨传动,一般取ηs=0.98 [3]

2)相对旋转效率ηV,

ηv=0.98~1.05,取ηV=1.0

3)船身效率ηh,

①ω的计算

由泰勒公式有:

ω=0.5 Cb -0.05=0.5×0.84-0.05=0.37

②t的计算

按经验公式:

t =0.50 Cb -0.12=0.5×0.84-0.12=0.3

③ηh的计算

ηh=(1-t)/(1-ω)=0.7/0.63=1.11

4)按船尾型选定螺旋桨直径[1]

螺旋桨浸入水的深度,e=0.3D;

螺旋桨边缘到龙骨线的距离d=0.04D

即,D 0.3D 0.04D=T=5.2

D=3.88m,

序号

名称

单位

数据

1

螺旋桨直径D(给定)

m

3.88

2

船身效率ηh =(1-t)/(1-ω)

1.11

3

进速Va =V(1-ω)

kn

7.102

4

有效功率Pe

kw

1025.279

5

假定一组转速

r/min

150

160

170

180

6

速度系数δ=ND/Va

81.9

87.4

92.88

98.34

7

图谱,由δ等值线与最佳效率曲线的交点得到

p/D

0.66

0.62

0.61

0.60

η0

0.51

0.49

0.47

0.45

7.3

7.8

8.3

9.1

8

收到功率Pd=Bp2Va5/1.36n2

kw

1676.8

1920.9

2181.6

2811.8

9

主机功率Ps=Pd/(ηsηr)

kw

1694.1

1940.6

2204.1

2840.8

10

有效推功率Pt=Pd×η0×ηh

kw

930.6

1066.1

1210.8

1560.5

螺旋桨的要素如下:

B4-55型,D=3.88M,N=400R/MIN,η0=0.5。

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