船舶动力装置课程设计报告

姓名：陈成，陈徐扬，李继磊，周瑜（排名不分先后）专业：轮机工程指导老师:陈峻课程设计目录1.船舶动力装置设计要求2.主推进系统设计2.1主机选型2.2船机桨匹配3.轴系设计3.1轴系设计的流程要求3.2轴系的尺寸计算3.3轴系强度校核4.轴系校中5.总结与回顾1.船舶动力装置设计要求1.1原则要求1）营运经济性：应使整个动力装置的综合经济性设计得最好，并配合船舶总体性能要求提高全船的营运经济性，降低全船的营动费用。2）可靠性：设备的选用和系统的设计应具有高度可靠性，应有必要的备用或具有一定的冗余度。3）操纵性：设备的系统的使用应避免繁复，以使操纵简单、管理方便。4）可维性：设备的结构型式和系统管路的布局应使维修方便、简捷。5）建造经济性：应减少设备及管系的成本费用，降低船厂的建造成本。且设备及管系应力求施工简单，减少船厂的人工费用。6）重量、尺寸指标：应尽可能做到重量轻，机舱所占的长度、容积最小。7）振动、噪声指标：应使振动最小、噪声最小，符合有关规定并创造满意的工作和生活条件。1.船舶动力装置设计要求1.2具体要求1)符合任务书或规格书或合同文本对动力装置的要求。2)符合船舶总体性能对动力装置的要求。3)符合该船所入船级的船级社规范的要求。4)符合该船登记国（船旗国）的有关法规。5)符合该船受控的国际公约、规则的要求。6)符合该船营运中所涉水域或港口的有关规定。7)符合设备厂规定或推荐的系统设计要求，或与其协调，以最终满足具体船舶的要求。设计流程图环境参数确定由总体获取如下数据船长L船宽B型深H载员数量P总吨位T需要的推进功率P螺旋桨转速np由总体、舾装专业获取如下数据：1各个房间面积、容积，日晒甲板、日阴甲板、日晒舱壁、日阴舱壁，内围壁等的面积和传热系数。2各个需要加热的油舱柜容积，接水舱壁、接大气舱壁以及内舱壁面积和传热系数。选取主柴油机，估选发电机组，确定各个柴油机如下数据：转速nm功率N燃油油耗G滑油油耗g行程S、缸径D电气专业估算全船负荷设备库室内环境、舱内环境参数确定暖通、蒸汽设备估算1空调系统估算2全船通风系统估算3加热系统估算轴系设备估算1齿轮箱选型2基本轴径计算3联轴节、紧固件、轴套等计算4校中计算5振动计算主要机舱设备估算1燃/滑油系统2冷却水系统3启动空气系统4机泵舱通风系统5生活水系统6消防、舱底、压载系统海水总管系统计算结果设备库数据供电气、舾装、结构等专业2.1目标船主机功率的估计装载量。L(m)B(m)d(m)CbVs(kn)N(r/min)Ps(kw)2900TEU22432.212.00.6961985150703000TEU22432.211.00.6742185210433300TEU22532.211.150.6442196204653500TEU23532.211.50.63922.4100271533100TEU相似船型参数查找经验数据估算先估计所要选择的主机的功率（MCR）大致为20000kw到30000kw之间，同时转速为100r/min左右。MANB&W和WARTSILA是全球著名的船用柴油机制造商，这两大公司几乎垄断了全球船用低速柴油机市场。为了获取最大的市场份额，他们一直致力于船用推进系统的研究与开发，并取得了许多令人瞩目的成果。下图是MANB&W公司对集装箱船进行长期研究的成果：需要补充说明的是：上述数据是基于单机单桨的集装箱船推进系统，且考虑15%的海上裕度以及15%的功率裕度。从上述图中我们不难看出，3100TEU集装箱船在航速22.3kn，15%的海上裕度且15%的功率裕度的情况下，所需的主机额定功率在30000kW左右。2.1主机选型分析序号项目单位MANB&W7K90MC-CMANB&W9S80MC6WARTSILA7RT-flex82T1缸数7972缸径mm9008008203冲程mm2300305633754平均有效压力bar1818195额定功率kW3199032760316406额定转速rpm10494947服务功率(90%)kW2879129484284768服务转速rpm8979763100TEU集装箱船主机选型表结果主机选型中最重要的是经济性分析，而其他还有动力学分析，辅助系统分析等（尺寸分析在前文中提到不做考虑）。在仅知道目标船主尺度的情况下，先用经验数据对主机功率进行估算，把待选机型缩小到3台。然后进行机桨匹配设计。在确定了螺旋桨参数后，对3台主机进行性能分析。最后用模糊数学的测评方法进行检验和对照，得出了MANB&W7K90MC-C是最适合作为本目标船的主机的结论。序号项目单位MANB&W7K90MC-C1缸数72缸径mm9003冲程mm23004平均有效压力bar185额定功率kW319906额定转速rpm1047服务功率(90%)kW287918服务转速rpm899燃烧空气耗量kg/s90.710燃油消耗率g/kWh16411总的燃油耗量t/year25981.812燃油价格$/t50013总的燃油花费$/year1299090014滑油消耗率kg/day112.215气缸油消耗率g/kWh0.7016扫气空冷器kW1789017滑油冷却器kW260018缸套水冷却器kW460019中央冷却器kW2309020燃油供给泵m3/hxbar9.2x4.021燃油循环泵m3/hxbar14.0x6.022高温水泵m3/hxbar270.0x3.023低温水泵m3/hxbar850.0x2.524海水冷却泵m3/hxbar1050.0x2.525主滑油泵m3/hxbar730.0x4.826所需总轴功率kW374.83100TEU主机选型表2.2螺旋桨参数确定螺旋桨的确定分初步匹配设计和终结匹配设计初步匹配设计的任务是在已知航速V和有效功率EHP-V曲线的条件下，根据船舶得主尺度选定螺旋桨直径D，确定螺旋桨的最佳转速n，螺旋桨效率

，螺距比H/D，据此决定主机功率和转速，并确定主机型号、规格；或者根据给定的转速n，确定螺旋桨效率

，最佳的螺旋桨直径D，螺距比H/D及主机功率，并根据此选择主机。也就是说，该阶段的任务是根据给定条件确定最佳的螺旋桨特性参数、选择合适的主机，使之既能满足达到预定航速的要求，又能使要求的主机功率小，以达到最好的匹配效果。终结匹配设计的任务是在主机功率和转速选定之后，求得所能达到的航速和螺旋桨等要素。最佳转速和匹配的主机功率匹配曲线图22222机桨最终匹配曲线图根据以上所有的计算与匹配设计，最终选择型号为SQ5的螺旋桨作为目标船的螺旋桨。其基本参数如下：序号名称单位数据1型号SQ52直径DM7.753叶数Z54盘片比H/D0.9155最佳转速nr/min1006效率

0.683.1轴系设计和计算

轴系在设计中有以下要求:足够的强度和刚度尽可能减小轴系的长度和重量有利于制造和安装传动损失小对船体变形适应保证不发生扭转共振、横向共振、纵向共振避免海水对艉轴的腐蚀艉轴管装置有良好的密封性能3.2.1.1中间轴径计算3.2.1.2中间轴径修正3.2.2.1螺旋桨轴径计算3.2.2.2螺旋桨轴径修正3.2.3中间轴承间距计算3.2.4螺旋桨轴承间距计算3.2.5轴承宽度计算3.2.6法兰计算3.2.7轴系布置图3.3强度校核计算3.3强度校核计算3.3强度校核计算3.3强度校核计算3.3强度校核计算3.3强度校核计算4.轴系校中计算由于各轴承受力情况的不同，有时会出现轴承负荷过重或过轻的现象，这对轴承的工作将是很不利的，故在轴系的设计后，应尽量避免某道轴承的负荷过重，并应在轴线发生变形时，使各轴承的负荷波动较小。一旦发生轴承负荷分布不均，一般可通过使某个（些）轴承变位来进行调整。同时，通过逐一地对每一轴承变位单位高度，例如升高或降低0.1或0.01毫米，求出它们分别对各轴承的负荷影响数（N/mm），并可用它来对其轴系的布置情况进行评价，作为合理布置的依据。采用三弯矩法计算得上述结果。分析可知，各轴承反力分布较为平均，力矩分布也没有较大的突变。影响系数