摘 要

动力装置是船舶航行的能量来源，为船舶提供和使用各种能量，保证船舶的正常航行，人员的正常生活，完成船舶的各种作业，是船舶设计的重要部分。动力装置设计主要是对船舶的动力来源——主机的计算选型以及为主机和船员服务的机舱设备的估算选型，本次是对3.7万吨散货船的动力装置进行设计。

主机选型常用的方法有力计算法、爱尔法、泰洛法、海军系数法等，本次所散货船为大型低速船舶，阻力计算法等计算出来的误差较大，所以在主机选型论证的过程中使用爱尔法对主机的功率进行估算。爱尔法曾分析大量船模和实验试验结果，并绘制了用于阻力估算的曲线图表，其适用范围较广，一般对中、低速船比较适用。爱尔法的基本思想是首先针对标准船型直接估算有效功率，然后根据设计船舶与标准船型之间的差异进行修正，最后通过与母型船进行对比得到设计船舶的有效功率值。

机舱设备选型主要是根据所选择的的主辅机参数使用经验公式对船舶的管路系统进行计算选型，船舶的管路系统是动力装置的重要组成部分。管路系统联系主辅机及有关的设备，保证了船舶的正常航行，船舶管路系统主要包括燃油系统、滑油系统、冷却水系统、压载水系统、舱底水系统、压缩空气系统供水系统等。

最后根据散货船的建造规范，完成对本次动力装置的设计。

关键字：散货船；动力装置；主机选型；设备选型；管路计算

Abstract

Power plant is the energy source of ship navigation. It is an important part of ship design to provide and use all kinds of energy to ensure the normal navigation of the ship, the normal life of the personnel and the completion of various operations of the ship. The design of power plant is mainly about the calculation and selection of the main engine of the ship's power source, and the estimation and selection of the engine room equipment serving for the main engine and the crew. The power plant of the 37000-ton bulk carrier is designed this time.

The commonly used methods for the selection of main engine include resistance calculation method, Ayre a method, Tyloo method, naval coefficient method, etc. The bulk carriers are large-scale low-speed ships. The error calculated by the resistance calculation method is relatively large, and the main engine is selected. The Ayre method is used to estimate the host's power during the demonstration process. Ayre had analyzed a large number of ship models and experimental test results, and plotted a curve chart for resistance estimation, which has a wide range of application and is generally applicable to medium- and low-speed ships. The basic idea of Ayre is to directly estimate the effective power for the standard ship type first, and then correct it according to the difference between the design ship and the standard ship type. Finally, the effective power value of the designed ship is obtained by comparison with the parent ship.

The selection of engine room equipment selection is mainly based on the selected main and auxiliary machine parameters using the empirical formula for the calculation and selection of the ship's Piping system, the ship's Piping system is an important part of the power plant. The Piping system contacts the main auxiliary engine and related equipment to ensure the normal navigation of the ship. The Piping system of the ship mainly includes the fuel system, the oil system, the cooling water system, the ballast water system, the bilge water system and the compressed air system and water supply system ,etc.

Finally, according to the construction code of bulk carrier, the design of the power plant is completed.

Keywords: Bulk carrier; Power plant;Main engine selection;Equipment selection;Piping calculation

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 4

3.4 螺旋桨的初步设计 7

3.4.1 船、机、桨三者的能量传递 7

3.4.2 螺旋桨初步设计 8

3.4.3 主机功率计算 10

3.4.4 主机选择 11

第4章 机电设备估算说明书 14

4.1概述 14

4.2主要设备 14

4.2.3 应急发电机组 15

4.2.4 锅炉 15

4.2.5续航力 15

4.3燃油系统 15

4.3.1主机耗油量 15

4.3.2燃油锅炉燃油耗油量 16

4.3.4燃油，柴油舱容积计算 17

4.4滑油系统 20

4.4.1主机滑油泵组 20

4.4.2滑油分油机 20

4.4.3主辅机滑油消耗量及滑油舱计算 20

4.5冷却水系统 22

4.5.1主机膨胀水箱 22

4.5.2 冷却水泵 22

4.5.3海水总管直径计算： 23

4.6压缩空气系统 24

4.6.1 主机起动空气瓶 24

4.6.2 主空气压缩机计算 24

4.6.3 辅机空气瓶 25

4.6.4瘫船后重新起动主机所需时间的估算如下： 25

4.7机舱舱底水系统 25

4.8 消防系统 26

4.9二氧化碳系统 27

4.10压载水系统 28

4.10.1 压载水泵 28

4.10.2 扫舱泵 29

4.11 生活水系统 29

4.11.1 淡水压力柜容积 29

4.11.2 生活水泵排量计算 30

4.11.3 海水压力柜 31

4.11.4 压力柜供水泵排量及压头计算 33

4.11.5 生活污水处理装置 34

4.12机舱通风系统 34

4.12.1 机舱通风机的排量 34

4.12.2按通风带走的设备散热量计算 34

4.12.2 按柴油机及辅锅炉燃烧所需的空气量计算 35

4.12.3 按机舱换气次数计算 36

第5章 轮机说明书 37

5.1 概述 37

5.2 主机 37

5.3 电站 38

5.3.1 柴油发电机组 38

5.3.2 应急发电机组 38

5.4 辅助设备 38

5.4.1 泵 38

5.4.2 空气压缩机 40

5.4.3 离心分离机 40

5.4.4 机舱风机 41

5.4.5 空气瓶及压力水柜 41

5.4.6 环保设备 41

5.4.7 其他设备 42

5.4.8 机修设备 42

5.5 机舱及泵舱布置 43

5.6 轴系及布置 43

5.7 管路系统 43

5.7.1 管系材料 43

5.7.2 压载水系统 44

5.7.3 舱底水系统 44

5.7.4 冷却水系统 44

5.7.5 压缩空气系统 44

5.7.6 燃油系统 44

第6章 设备明细表 45

参考文献 53

致谢 55

第1章 绪论

本次对3.7万吨散货船的动力装置设计主要分为主机选型论证和机舱设备的估算两大部分，动力装置的设计必须合理，在满足设计任务书要求的前提下，考虑航行的经济性、安全性；制造是的造价、设备安装的难易程度；后期维修时的成本、可维度等。

主机选型论证主要有阻力计算法、爱尔法、泰洛法、海军系数法等，其中爱尔法应用范围最为广泛，一般对中、低速船比较适用。本次所设计的3.7散货船为大型低速船舶，所在主机选型论证的过程中使用爱尔法对主机的功率进行估算，将得出的主机功率与母型船所提供的主机功率进行比较。

机舱设备估算主要是保证船舶正常航行和人员的日常生活的设备的计算及选型。主要是以下几个部分：

1. 为主辅机服务的的部分。如燃油系统中的燃油舱、沉淀舱、日用舱、分油机、将燃油运输到主机所需要泵的型号、排量及压头等机舱设备的计算及选型；滑油系统中的滑油舱、沉淀舱、日用舱、分油机、将滑油运输到主机所需要泵的型号、排量及压头等机舱设备的计算及选型；主机启动所需要的压缩空气系统中的空压机、空气瓶等的计算及选型；机器设备运行都需要冷却，所以对冷却系统中的淡水冷却和海水冷却的各个泵的流量计压头的计算选型等。
2. 保证船舶航行过程中的安全性的设备。如机舱通风所需要的通风机的风量的计算和通风机型号的选取；船用海水消防的海水泵、海水总管的计算选型；保证船舶正常航行的压载水系统的水泵以及舱底水系统中的舱底水泵舱底水容积的计算及选型等。
3. 保证船员正常生活的设备。如生活水系统中淡水压力柜，淡水泵，海水泵等泵的流量及压头的计算选型；生活污水处理装置的选型等。
4. 船上的应急设备。如应急发电机、应急空气瓶、干粉灭火器、二氧化碳灭火器等设备的选取（详见设备明细表）。

第2章 设计依据

2.1船型

本船为 3.7万吨散货船，单机单桨尾机舱布置。

2.2船舶主要尺寸等参数

2.3航速，续航力

1）续航力： 20000海里

2）额定航速： 14kn

2.4燃油种类

主机在海上航行时使用380cst/50℃燃料油，进出港时使用柴油。

柴油发电机组使用轻柴油。

燃油锅炉燃油则使用380cst/50℃的燃料油，仅在点火时使用柴油。

2.5环境条件：

绝对大气压： 0.1

环境温度： 45℃

相对湿度： 60%

海水温度： 30℃

第3章 主机选型及论证

3.1概述

推进装置是船舶正常航行必不可少的条件，推进装置包括主柴油机、传递轴系、传动设备和螺旋桨等。主柴油机的作用就是通过燃烧的燃油发出能量，轴系和传动设备的作用就是，即将主机发出的能量传递给螺旋桨，螺旋桨的作用使用能量实现对船舶的推进。推进装置的类型分为直接传动、间接传动和特殊传动三种，本次设计的船舶类型为续航力20000海里的散货船，所以本次设计的过程选择使用低速柴油机直接连接传动定距桨（LDF）的直接传动的方式。

主机选型设计是根据设计任务书的技术要求及母型船所提供的资料来进行的。螺旋桨的设计影响着机桨匹配的结果，进一步影响着主机功率的计算和选型以及推进设备装置的选型等。实际上就是通过对船舶的参数使用爱尔计算出的主机功率、根据母型船螺旋桨参数进行计算和分析选出出最佳的螺旋桨参数和主机功率，进一步的通过查找网上的资料来确定主机的型号。在满足设计要求的前提下，综合分析所选主机的经济性、安装的难易、后期维修的成本等因素，选择出一套包括主机最佳转速和功率、螺旋桨的最佳直径、盘面比、螺距比等在内的最佳推进装置。主机选型的机桨匹配计算主要分为初步匹配设计和终结匹配设计两个阶段，由于本次设计不知道船身效率曲线，所以不做终结匹配。通过经验公式对航速、燃油消耗量的计算和对排放污染控制的分析以及振动、噪声的分析来确定本次设计的主机型号。下面列举出主机选型过程主要考虑的问题：

（1）因为主机是最大的机舱设备，所以在主机选型的时候必须将主机重量和尺寸方面的问题考虑在内，选择重量轻、尺寸小的主机，就能在一定程度上增加船舶载重量，缩小机舱容积，使得主机在安装过程中更加方便。

（2）作为散货船一般都使用低速机，所以在主机的功率和转速的方面，要求主机大功率运低转速行，从而得到比较高的船舶推进效率。

（3）而在燃油和滑油方面，对燃油和滑油要求较低，耗油率尽量低，尽量综合考虑，以减少成本，提高船舶营运的经济性。

（4）在主机的造价，寿命以及后期对主机维修的成本上，选择造价相对较低，使用寿命长，维修保养方便的主机。

（5）为了提高船舶航行过程中的舒适性，所以要求振动和噪声要尽量小。

（6）柴油机的热效率要高，燃油消耗率要尽量低。

3.2给定技术参数

水线长： 178.0m 型宽B： 30.0m

设计吃水T： 9.5m 方型系数： 0.76

航速： 14节 续航力： 20000海里

3.3主机功率计算

3.3.1爱尔法计算主机功率

爱尔法的基本思想是首先针对标准船型直接估算有效功率，然后根据设计船舶与标准船型之间的差异进行修正，最后得到设计船舶的有效功率值。

1. 船舶排水量的计算：

（3.1）

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