38700吨散货船动力装置设计毕业论文
2020-04-09 03:04
摘 要
对比其他的运货船，散货船比较低的运营成本、容量很大、更安全、更高效和耐久性的特征，散货船的使用在海运中越来越多。在不断更新的规则约束下，散货船的动力装置设计越来越重要。不仅要满足强大动力的需求，还要符合环保规则。船舶主推进系统的能耗分析与动力设计随之变得重要。本论文对38700吨散货船动力装置的选型设计和管系设计进行了详细的论述和分析。
本篇论文的内容是一艘38700吨散货船动力装置的设计，设计的步骤包括以下几个方面：首先是进行主机的选型，但是在这之前我们首先要计算出船舶在航行中的阻力，第二步是传动设备的选型，其余各种机械设备的估算选型。在选型期间，我们必须认真详细的进行计算，否则一个小的错误将会影响到整个结果。设备选型完成之后，我们还要列出设备明细表。最后再进行管系计算。
本次毕业设计中也有图纸的绘制，本次设计图纸全部都是机舱布置图，使用AutoCAD软件进行绘制，使用软件绘制图纸会更加准确，也更加简单、快捷。
关键字：散货船； 主推进装置；管系设计； 选型设计
Abstract
Compared with other cargo carriers, bulk carriers have a relatively low operating cost, large capacity, safety, efficiency and durability, making bulk carriers occupy an increasingly important position in shipping. Under the constantly updated rules, the design of the power plant of bulk carriers is increasingly important. Not only the needs of powerful power, but also comply with the environmental protection rules. The energy analysis and power design of the ship's main propulsion system have become important. In this dissertation, the design and piping system design of the power plant of 38,700 tons bulk carriers are discussed and analyzed in detail.
The content of this paper is a 38700 - ton bulk carrier power plant design, design steps are divided into the following several aspects: first is the selection of host, but before that we first need to calculate the ship sailing in the resistance,The second step is the selection of transmission equipment and the estimation of other kinds of mechanical equipment.During the selection period, we must calculate carefully and in detail, otherwise a small error will affect the whole result.After selecting the equipment type, we also need to list the equipment details.Finally, the pipe system is calculated.
There are also drawings in this graduation design. All drawings are the layout of the engine room.AutoCAD software is used for drawing, which makes drawing drawings more accurate, simpler and faster.
Keywords: bulk carriers;main Propulsion Plant; Piping system design; Selection Design
目录
第1章 绪论 1
第2章 设计依据 2
2.1船型 2
2.2船舶主要尺寸等参数 2
2.3航速，续航力 2
2.4燃油种类 2
2.5环境条件 2
第3章 主机选型及论证 3
3.1概述 3
3.2给定技术参数 3
3.3主机功率计算 3
3.4 螺旋桨的初步设计 5
第4章 机电设备估算 11
4.1已知条件 11
4.2动力系统计算 12
4.2.1燃油系统 12
4.2.3滑油系统 16
4.2.4冷却水系统 19
4.2.5.压缩空气系统 20
4.2.6 船舶系统计算 21
4.2.7机舱通风系统 22
4.2.8供水系统 24
4.2.9压载水系统 26
第5章 轮机说明书 28
第6章 设备明细表 38
参考文献 55
致谢 56
第1章 绪论
在经济全球化的今天，散货船的发展推动了世界经济发展和贸易的繁荣。同时为航运业提供了非常大的需求。散货船最开始承担一些零散的小的货物运输。后面随着工业革命，船舶开始了专用化。二战后,水泥等大吨位散货等也慢慢采用散装运输方式,这样可以减少成本。从此散货船船队规模和应用范围开始越来越大。
最近几年，世界开始关注环保问题，而散货船的动力设计开始变得很重要，如何在动力和环保之中取舍是所有设计人员为之研究的重点。在满足散货船动力设计要求后，适应当今海洋航行规则，最大限度减少污染，是每艘船舶设计之初都要考虑的问题。
在本论文中，我们首先要明确推进装置的形式设计，知道本船的推进方式。再通过经济性、可靠性、污染、成本等方面最终选定。通过已知条件对船体的动力装置进行初级匹配。在主机选定后，我们下一步是机桨匹配。在主体动力装置已经确定后，进行的是传动装置和船体管路计算。同时因为选定好了设备，可以进行图纸的工作。船舶的管路在船的日常行进中是必不可缺的，在计算后查阅资料选取适合的设备。
本文分为五个部分，第一部分为船舶的设计依据，详细介绍了已知条件。第二部分为主机的选型。第三部分为船舶的计算部分。第四部分是轮机说明书，介绍了设备选取的详细信息。第五部分是设备明细表，包括了船舶的主要设备。
第2章 设计依据
2.1船型
设计船舶为散货船，在尾机舱布置，单机单桨。
2.2船舶主要尺寸等参数
1）水线长Lwl： 178.00m
2）垂线间长Lbp： 177.0m
3）型宽B： 32.00m
4）型深T： 15.00m
5）方形系数Cb ： 0.77
6）设计吃水D1： 9.50m
7）结构吃水D2: 10.50m
8）设计吃水载重量: 33000t
9）排水量△： 44398.33t
10）船员定额： 24人
2.3航速，续航力
1）续航力： 20000海里
2）额定航速： 13.5kn
2.4燃油种类
在海上航行时主机燃用380cst/50°燃油，进出港及启动时燃用柴油；
柴油发电机组燃用柴油；燃油锅炉仅在点火时使用柴油，其他情况则都使用380cst/50°燃油。
2.5环境条件
环境气压：0.1013Mpa（760mmHg）
相对湿度：60%
环境温度：45℃
海水温度：32℃
第3章 主机选型及论证
3.1概述
推进装置为船舶提供了必要的动力，所有的部件有主机、轴系、传动设备和螺旋桨等。
从概念上讲，主机提供动力，通过传动设备，经轴系带动螺旋桨从而推动船舶前进。
主机选型要认真阅读所给资料，从资料中明确船舶航行外在要求条件以及内部必要条件。一旦确定了主机，我们可以根据经验公式计算选取螺旋桨：通过计算船、机、桨的匹配，匹配计算后明确选取二者。主机的性能直接影响到很多方面：操纵是否够好、效益、寿命长短以及舱内设备的布置等等。
主机选型要求：
（1）主机在船舶中是最大的机械设备，所以主机重量要尽可能的轻，尺寸要尽量小。这样就可以运载更多的货物，设计可以更加简单。
（2）因为要一直提供动力供船舶航行，因而主机一直在保持大功率运行，转速低一些，可以使得船舶推进效率更高。
（3）由于是散货船，整体对对油的要求较低，尽量综合考虑，减少成本，使效益更大。
（4）要提高船舶航行的稳定性，振动和噪声要尽量小。
3.2给定技术参数
船长L： 179.9m 型宽B： 32.0m
型深d： 15.0m 方型系数
： 0.77
航速： 13.5节 续航力： 20000海里
3.3主机功率计算
3.3.1船舶阻力计算
艾尔法计算船舶阻力：
图3.1艾尔法标准船型系数
值
（3.1）
（3.2）
标准
查图3.1，取455。
（3.3）
方形系数的修正：
（3.4）
(3.5）
宽度吃水比的修正:
（3.6）
（3.7）
（3.8）
（3.9）
水线长度的修正：
（3.10）
3.3.2 船舶有效功率
船舶有效功率：
（3.11）
裸船船体有效功率： （3.12）
3.4 螺旋桨的初步设计
3.4.1 船、机、桨三者的能量传递
船舶主机、桨和船体三者之间传递着能量。主机为整体提供着能量。而桨可以把能量进行转换，然后将主机发出的旋转能转换为推进能。船体前进。船体吸收能量，桨的推进能用于抵消船体前进中受到的阻力。
船舶在航行过程中的柴油机额定功率与船体得到的有效推力功率Pe之间的关系为：
（3.13）
其中：
则 （3.14）
齿轮箱，所以取ηs=0.98。
3)船身系数ηh
由于 
（3.15）
其中：
而伴流分数 ω=0.5Cb-0.05=0.5×0.77-0.05=0.335 （3.16)
（3.17)
本船为流线型舵取k=0.7，则t=0.2552
算得：
（3.18)
4)η0，η0的讨论需要通过机、桨匹配的计算得到最佳的敞水效率。
（3.19)
其中：
3.4.2 螺旋桨初步设计
根据本船类型，选择AU型四叶螺旋桨，盘面比取为0.40，应当指出的是，盘面比的最终值必须通过空泡校核才能确定。
参数计算
进速 Va=V(1-ω)=13.5×(1-0.335)=10.48 节 （3.20)
螺旋桨直径的确定
由《民用船舶动力装置》(商圣义)P35可知：船体如何设计，决定着螺旋桨的布置与定位。其原则是保证螺旋桨可靠而有效地工作。
（2.21)
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