摘 要

船舶动力装置包括推进装置、辅助装置、船舶管路、甲板机械以及自动化系统。动力装置设计是船舶制造的核心问题，主推进装置的选型及各装置间布置的合理性会直接影响船舶的运行状态和营运成本。其中船、机、桨的匹配是重中之重。

本文主要是根据船舶的已知条件，首先进行船舶主机及辅机选型论证，接着把这些设备以及相应的主要参数汇编成一个设备明细表，集中反映船上主要设备的情况，最后对主要设备和功能做一个大概的说明，形成轮机说明书。另外还利用AutoCAD等绘图工具比较粗略地绘制了机舱及货油泵布置图和1张燃油净化管系原理图。主要分为以下几个步骤：

（1）根据基础参数，计算出船舶的阻力，利用爱尔法估算船舶有效功率；

（2）进行机桨初级匹配，并根据图中的交点估算出主机和螺旋桨的基本参数，并对主机进行选型；

（3）计算出附属设备、辅机以及相关系统的主要设备参数并选型；

（4）绘制CAD图纸；

（5）撰写设备明细表和轮机说明书。

关键词：主机；辅机；船舶系统；轮机设备

Abstract

Marine power plant includes propulsion plant, auxiliary device, ship piping, deck machinery and automation system. The design of power plant is the core problem of ship manufacturing. The selection of the main propulsion device and the reasonableness of the arrangement of each device will directly affect the operating state and operating cost of the ship. The matching of ship, machine and paddle is the weight of the weight.

In this paper, according to the known conditions of the ship, the selection and demonstration of the main engine and auxiliary engine of the ship is first carried out, and then the equipment and the corresponding main parameters are compiled into a detailed list of equipment, which concentrates on the situation of the main equipment on the ship. Finally, a general description of the main equipment and functions is made to form a turbine instruction manual. In addition, the layout drawing of engine room and cargo pump and 1 Schematic diagram of fuel purification piping system are sketchy drawn by using AutoCAD and other drawing tools. It is mainly divided into the following steps:

(1) According to the basic parameters, the resistance of the ship is calculated, and the effective power of the ship is estimated by the Alfa method.

(2) The primary matching of the propeller is carried out, and the basic parameters of the main engine and the propeller are estimated according to the intersection points, and the main engine is selected.

(3) Calculate the main equipment parameters of auxiliary equipment, auxiliary machinery and related systems, and select them.

(4) Drawing CAD drawings;

(5) Write the equipment detailed list and the turbine specification.

Key words: main engine; auxiliary engine; marine system; marine equipment

目录

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摘要 II

绪论 1

1.主机选型论证 2

1.1概述 2

1.2船舶阻力计算 2

1.2.1船型 2

1.2.2主尺度 2

1.2.3主机 3

1.2.4航速及续航力 3

1.2.5 船舶阻力的计算 3

1.3求功率曲线（爱尔法） 4

1.4主机有效功率的确定 5

2.机械设备估算 8

2.1主发电机 8

2.2应急发电机 8

2.3 锅炉选型 9

2.4燃油系统的估算 9

2.4.1油品的估算 9

2.4.2耗油量的计算 10

2.4.3燃油舱容积计算 10

2.4.4油泵及分油机的计算 11

2.5滑油系统设备估算及选型 12

2.5.1储油舱容积 12

2.5.2滑油污油柜 13

2.5.3滑油分油机 13

2.5.4分油机供给泵 13

2.5.5滑油输送泵 13

2.6冷却系统设备估算及选型 13

2.6.1主机海水备用泵（数量2） 13

2.6.2主机淡水备用泵（数量2） 13

2.6.3设备淡水泵 13

2.6.4淡水压力柜 14

2.6.5生活海水泵 14

2.7压缩空气系统设备估算 14

2.7.1主机启动空气瓶（2个） 14

2.7.2汽笛及杂用空气瓶 14

2.7.3辐空气瓶 14

2.7.4主空压机（2台） 14

2.8压载水系统计算与选型 14

2.9舱底水系统计算与选型 15

2.10消防系统计算与选型 15

2.11供水系统设备选型 15

2.12通风系统 17

2.12.1机舱风机（2台） 17

2.12.2厨房抽风机 18

2.13其它设备 18

2.13.1生活污水处理装置 18

2.13.2生活污水驳运泵 18

2.13.3焚烧炉装置 18

3.主要机械设备明细表 19

3.1 主机 19

3.2螺旋桨 19

3.3主发电机组 19

3.4应急发电机组 20

3.5燃油锅炉 21

3.6废弃锅炉 21

3.7水泵 21

3.8 油泵 22

3.9其它 23

3.10箱柜 24

3.11分油机 24

3.12消防设备 24

4.轮机说明书 25

4.1概述 25

4.2主机 25

4.2.1 概述 25

4.2.2 柴油机系统 26

4.3轴系和螺旋桨 26

4.3.1概述 26

4.3.2轴系材料 26

4.3.3螺旋桨 26

4.4蒸汽发生装置 26

4.4.1概述 26

4.4.2燃油锅炉 26

4.4.3废气锅炉 27

4.5电站 27

4.5.1概述 27

4.5.2主发电机组柴油机 27

4.5.3应急发电机组 28

4.6动力系统 28

4.6.1燃油系统 28

4.6.2燃油供给系统 30

4.6.3滑油系统 31

4.6.4渣油、污油系统 32

4.6.5冷却水系统 32

4.7排气系统 34

4.8自动化，设备遥控和使用仪器 34

4.8.1本船入级自动化AUT-0附加标志 34

4.8.2驾控台，主要操纵站 34

4.8.3主机的自动化设备 35

4.8.4主发电机组及应急发电机组 35

4.8.5其它自动化设备 35

4.9船舶系统 36

4.9.1压载和舱底水系统 36

4.9.2甲板疏排水 37

4.9.3泄放系统 37

4.9.4消防系统 38

4.9.5液压系统 40

结论 41

参考文献 43

致谢 44

绪论

化学品船的定义是：运输散装危险化学品或有毒化学品的船舶。按照运载货物类型，可以分为以下三种：1.运载特定货物的专用化学品船，如棕榈油船，磷酸穿等等；2.可以运载除了规定的化学品外的其他成品油的液货船称为化学品/成品油船；3.能够同时运载很多种不同种类的化学品的液货船称之为多功能化学品船。化学品船的运输货品可以分为溶解物质、熔融物质和液体物质三大类，其中液体物质可分为石油化学品、成品油、煤化学品、碳水化合物衍生物、化工制品和动植物油这六大类。

区别于其他类型的运输船，由于化学品船运载货物具有特殊性，所以装运货品的特性、毒性程度以及危险程度决定了其应遵循的规范和规则以及它的舱型和船型。那么在船上也必须要有对危险区域的划分，通常遵循以下三条原则：将液货管系和其他管系分开、将货舱区域和居住区域分开、将液货舱透气管与风管的出口区和其他区域分开。^[1]

动力装置是船舶重要组成部分，它是产生、传递和消耗能力的全部机械设备以及系统的有机组合体，包括推进装置、辅助装置、机舱自动化设备、船舶甲板机械、防污染设备和船舶管路系统这六类。在动装设计方面，既要满足其功能性要求，也要保证规范性和安全性。^[4]

本次设计的基本内容包括：

1.主推进装置的选型分析

2.船舶主要设备的明细表

3.动力装置设备的计算与分析

4.船舶的机舱布置图与管系原理图

5.轮机说明书

我的设计目标是通过参考一些文献，初步完成对化学品船推进装置的选型；在教师的指导下，对主要设备有一个明确的规划；最终完成对19900吨成品油化学品船的动力装置的设计。

1.主机选型论证

1.1概述

本次毕业设计——船舶动力装置设计的核心是对主机的选型。它包括了主机、螺旋桨、轴系、传动设备等。因为船舶的各项系数是受主机性能的直接影响的，例如：船舶营运的可靠性、经济性、操纵性、振动及噪音等。所以主机的选型对动力装置的设计可以说是极为关键。

主机的选型主要是由船体设计提供的资料还有船舶的特点所决定的。实际上是通过船、机、桨匹配计算和分析选定螺旋桨参数和主机型号，在满足设计技术要求（如航速、桨径、转速、功率）的基础上，同时考虑重量与尺寸、功率与转速、燃油与滑油、主机的造价、寿命及维修、振动与噪声、柴油机的热效率和燃油消耗率等，选择一套从主机到螺旋桨的最佳的推进装置。^[2]

1.2船舶阻力计算

1.2.1船型

本船为单桨、低速柴油机驱动的无限航区成品油/化学品船，拟装运成品油及IMO 2amp;3 类化学品。主要航行于东南亚、海湾地区与中国之间。当本船满载至结构吃水9.0 m时，其载重量可达约19,900吨。本船为钢质、单甲板、设有球鼻首，倾斜式首柱，方尾，并设首尾楼，设一台由液压舵机驱动的悬挂式半平衡舵。货舱区设双壳双底及一道中纵舱壁。

1.2.2主尺度

1.2.3主机

1.2.4航速及续航力

在设计吃水（8.4m），主机在CSR（4698 kW）时，包括15%风浪裕度时的服务航速约为13.2节。

基于98%燃油舱舱容和13.2节服务航速时的续航力约为7,000海里。

1.2.5 船舶阻力的计算

通常来讲，船体阻力应该分为两大部分：第一部分是指船体在静水中所受到的阻力，这里称为船体阻力，按照阻力发生的物理本质划分，船体阻力又包括摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力这三种；另一部分就是包括空气阻力、汹涛阻力和附体阻力，这些统称为附加阻力。

(1) 计算摩擦阻力：R_f ==a_{f *}S ^[5]

船体湿表面积:

S=Ld(2 B/2d)(1.625-C_b)=154*8.40*[2 23/(2*8.40)]/(1.625-0.8)=5282.7m²

S=Ld[2 1.37*(C_b-0.274)B/d]=154*8.40*[2 1.37*(0.8-0.274)*23/8.4]=5139.6 m²

所以,取S=5282.7 m²

根据L=160.50m和船速V=13.2kn，利用插入法求得a_f=4.39kg/m²(参见杜嘉立编《船舶原理》P130表8-2)

R_f =a_f *S=4.39×5282.7=23191.1kg=23191.1×9.8=2.27×10⁵N

(2)剩余阻力R_r

根据傅汝德假设基本阻力R₀分为摩擦阻力R_f和剩余阻力R_r两部分,可根据船舶剩余阻力的一般表达式进行估算：R_r=½C_rρv²S=½C_rρv²V^2/3[5]

C_r—剩余阻力系数;

v—船舶的速度;

ρ—流体的密度;

S—船舶的湿表面积;

V—船舶的排水体积。
△=19900t，ρ_海水=1.025g/cm³，所以V=△/ρ_海水=19900/1.025=19414m³
Cr=0.008，v=13.2kn=6.80m/s，海水密度：ρ=104.5kg*s²/m⁴
R_r=½C_rρv²V^2/3=½×0.008×104.5×6.8²×19414^2/3=13961.7kg=13961.7×9.8=1.37×10⁵（N）
基本阻力R₀=R_f R_r=2.42×10⁵ 1.37×10⁵=3.79×10⁵（N）
(3) 附加阻力^[5]

本船为一般民用船舶，且采用单螺旋桨，附体阻力为裸船阻力的3%；一般船舶的空气阻力通常不大于裸船阻力的2%～4% ，所以取A_x=3% ;汹涛阻力船舶在风浪中航行时的阻力较在静水中航行时有所增加,所增加的阻力称为汹涛阻力△RR,船舶在风浪中航行,为了不误航期,要保持在静水中航行相同的速度,必须较原静水中航行所需的主机功率增加一定的备用功率,这部分备用功率称为储备功率。储备功率不仅与阻力有关,还与船舶航行区域的海况及气候条件有关,一般储备功率为试航功率的15%~30%,本船取15%。

所以，船体阻力R=R₀×（1 3% 3% 15%）