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^[5]。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。现代运输船舶的主机绝大多数为低速或中速柴油机，由它直接或减速后驱动装在尾部的螺旋桨来推动船舶前进。其中船、机、桨的匹配是重中之重。在整个船舶行业还比较低迷的今天，性价比显得尤为重要。一般而言主机的价格大概占整条船造价的三分之一，在各种法规要求越来越苛刻的情况下，对于主机选型更加马虎不得！主机是整条船的动力之源，同时也是最大的污染源、噪声源，因此维持主机正常运转的辅助设备和减少排放的设备的选型及布置同样要深思熟虑。

本文主要是根据船舶的已知条件，首先进行船舶主机选型论证，得出主机的各项重要的参数，并且确定了螺旋桨以及螺旋桨与船舶航速之间的关系，借此估算船上各系统的主要机械设备，计算它们的各项主要参数，并以此来选择符合计算要求的型号，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，最后对船舶的各层机舱和各个系统的布置以及包含的主要设备和功能做一个大概的说明，形成对船舶情况大致描述的轮机说明书。其中利用AutoCAD等绘图工具比较粗略地绘制了各层机舱的主要机械设备的形状以及布置情况^[1]。

论文主要是通过对船舶各系统的主要设备的计算和布置，来深入了解船舶上各系统是如何根据船舶的需要而进行相应的设计。可以看到各系统是环环相扣，紧密联系的。论文的研究就是通过这样的计算和设计来合理地分配船上的需求，使得船舶能够优化各系统之间的联系，从而最大化地利用有限的能源和避免能源浪费，实现节约能源，提高利用效率的效果。

关键词：主机；设备；船舶系统；机舱布置

Abstract

Ship power plant includes propulsion, assistive devices, ship piping, deck machinery and automation systems . The power plant design is the core issue of shipbuilding, the selection of main propulsion device and the layout of device will directly affect the operational status of the ship and operating costs.Most of the main engine of modern transport ship is low-speed or medium speed diesel engines, it turns propellers directly or after reduced the speed to push the ship forward. The cooperation between hull, main machine and the propeller is a top priority. For the entire shipbuilding industry is still relatively sluggish, the cost is particularly important. Generally speaking, the price of the main machinie would account for about one-third of the cost of the entire boat.Under the conditions of the laws and regulations requiring more, the selection of the main machine mast be more careful. The main machine is the source of power for the whole ship, but also the biggest source of pollution and noise , so the selection of the auxiliary equipment which maintains the normal operation of the main machine and the equipments which may reduce emissions is the same careful consideration,so does the layout.

This article is based on the known conditions of the ship,firstly we make a main engine selection of the ship,obtained the important parameters of the host,and determine the propeller and the relationship between the ship and the propeller,then estimate each system's main board machinery and equipment,calculate their main parametes,andinorder toselect the model which meets the computing requirements,after that compile the devices and their main parameters to a device list,and fully reflect the situation of major equipment on board,finally make a brief description about the arrangement of the engine rooms and various systems,including key equipment amd functions,then become a turbine instructions about brief description of the ship layout. .In this process, briefly draw the layout conditions and the shapes about the layers of the main cabin and machinery and aequipment with the software of AutoCAD and other drawing tools.

The thesis is mainly about the calculation and layout of the main equipment of each system,to gain insight into how the various systems on the ship according to the needs of ship design accordingly.We can see that the system is linked together, closely linked.The research of thethesis is to make a rational allocation of the board demand through such calculation and design,makes the ship to optimize the links between the various systems,to maximize use of limited energy and avoiding energy waste,and achieve energy conservation, improve the efficiency effect.

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keywords: Main engine; equipment; ship system; engine room arrangement

目录

摘要 3

Abstract 3

1绪论 7

1.1目的及意义 7

1.2国内外研究现状 7

2主机选型论证 9

2.1概述 9

2.2设计依据 9

2.2.1船型 9

2.2.2船舶主要尺度 9

2.3船舶阻力计算 10

2.4求功率曲线（爱尔法） 11

2.5主机有效功率的确定 12

3主要机械设备估算 15

3.1减速齿轮箱 15

3.2船舶电站 15

3.3船舶辅锅炉 16

3.4燃油系统设备估算及选型 17

3.5滑油系统设备估算及选型 20

3.6冷却系统设备估算及选型 22

3.7压缩空气系统设备估算及选型 23

3.8保船系统设备估算及选型 24

3.9通风系统 27

3.10其他设备 29

4主要机械设备明细表 30

4.1 主机 30

4.2齿轮箱 31

4.3主发电机组 31

4.4停泊发电机组 32

4.5辅助锅炉 33

4.6水泵和油泵 33

4.7空压机及机舱风机 36

4.8热交换器及压力容器 38

4.9防污染设备 39

4.10消防设备 39

4.11机修设备 40

5轮机说明书 41

5.1概述 41

5.2机舱布置 41

5.3主柴油机及推进系统 41

5.3.1主机 41

5.3.2齿轮箱 41

5.3.3 推进轴系 42

5.4柴油发电机组 42

5.5、管路系统 42

5.5.1总则 42

5.5.2 燃油管系 42

5.5.3 滑油系统 43

5.5.4 冷却水管系 43

5.5.5主机喷油器冷却系统 43

5.5.6 排气管系 43

5.5.7 压缩空气管系 44

5.5.8 机舱通风系统 44

5.5.9舱底、压载、消防管系 44

5.5.10二氧化碳灭火管系 45

5.5.11 日用海、淡水管系 45

5.5.12 注入、测量、空气管系 45

5.5.13油污水分离系统 45

5.5.14生活污水处理系统 46

5.6、主推进装置的操纵 46

5.7、操舵系统 46

5.8、机修和起重设备 46

5.8.1 机修设备 46

5.8.2 起重设备 47

结论 48

参考文献 48

致谢 49

1绪论

1.1目的及意义

航运业在我国经济建设方面具有极其重要和不可替代的作用。特别改革开放以来，我国航运业快速发展，目前我国外贸进出口货物运输的80％以上是通过航运来完成的。航运业对促进国民经济增长和对外贸易发展做出了很大的贡献，在我国的外贸运输中有着支配地位。而甲板运输船又是外贸运输中主要的一种装置，顾名思义提高运输的高效性变得尤为重要，因此就必须要注重船舶的技术性和经济性，安全性和可靠性，通过严格的船舶动力装置设计来让装置运用的更合理，减少营运开销，增加营运收入来提高运输的效应。

一项好的技术措施可能会节约一大笔资金，那么完成一个好的船舶动装设计就会使造价低，营运成本低，但随着各种船舶的出现，市场对甲板运输船的动力性，经济性和安全性提出了更高的要求：如何选择船舶机械设备，在保证动力性的前提下使造船成本进一步降低；如何合理的安排机舱内各机械与管路，提高船舶的安全性和经济性；如何优化设计船舶动力装置，以获得更高的速度，使甲板运输船更加的具有竞争力。所以甲板运输船舶动力装置设计对于船舶动力装置的选型也就非常重要。

1.2国内外研究现状

船舶动力系统主要由推进装置、辅助装置、管路系统、甲板机械、自动化设备和防污染设备等组成, 其中又以推进装置最为重要。船舶推进装置主要是以船用柴油机作为船舶推进动力带动螺旋桨所组成, 船用柴油机逐渐成为船舶推进动力的主流动力装置。最近50年, 船用柴油机取得了巨大的发展。

低速机的发展将基本维持稳定，而中速机将有所增加。从全球低速机产品市场占有率来看，在以低速机为主机的2000吨以上船舶，MAN—Bamp;W公司和WAR-TSILA—SULZER公司的低速机产品占世界份额的90％以上，国内目前的主导产品为低速大功率柴油机，生产技术专利主要靠从MAN—Bamp;W公司和WAR-TSILA—SULZER公司引进。国外著名的中速机公司主要以德国的MAN—Bamp;W、芬兰的Wartsila为代表，并且其产品已形成系列化，可满足大中型船舶的辅机、中小型船舶的主机以及电站的需求；而国内船舶中速机70％直接购买国外原装机，其余30％几乎都是国外许可证技术制造的产品，技术依赖于国外，没有自主知识产权。

船舶运输功能强大，自然需要其动力装置数量也较多，如何有效分析布置这些设备，使得能量合理分配进而实现最大限度节能是研究甲板运输船的另一个热门，但在船舶动力装置高速发展的时代，甲板运输船由于本身的局限性，无法使船舶大型化，因此在动力装置上一直得不到发展，现在万吨以下的甲板运输船主机功率只有2000~3000Kw，万吨以上的甲板运输船主机功率只有4000kw左右，航速也只有10Kn左右，因此优化甲板运输船动力装置，以提高其动力性，经济性以及安全性刻不容缓，在经济形势不稳定的当下，甲板运输船在经济性上有较好的性价比例能更多的的受到青睐。

2主机选型论证

2.1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的各项系数，如：船舶营运的经济性、操纵性、可靠性、振动及噪音、以及机舱布置等^[3]。因此，主机选型对动力装置设计是相当重要的。

匹配设计分两个阶段，先是初步匹配设计。已知船舶主尺度，船体有效功率曲线Pe（v），船舶要求的航速Vs和螺旋桨的直径D或转速n确定螺旋桨的效率，螺距比p/D，螺旋桨的最佳直径和所需主机的功率，便于主机与传动设备的选型。然后是终结匹配设计。根据主机的功率与转速，船舶的有效功率曲线，传动设备与轴系的传送效率，桨的收到动率和船身效率等计算船舶所能达到的航速和螺旋桨的最佳要素（螺旋桨直径，螺距比及螺旋桨效率）。

主机选型应该根据本船的特点以及船体设计所提供的资料来进行。本船是大型船舶，对主机选型，有一些要求^[2]：

1.重量尽量的轻和外形尺寸应尽量的小

2.对滑油和燃油的要求比较低.

3.主机价格比较低

4.震动和噪音较小

5.主机缸数少，行程长，转速低。

2.2设计依据

2.2.1船型

本船为钢质，艉机型双机、双轴系柴油机动力装置、航行于国内近海航区的甲板运输船^[1]。

2.2.2船舶主要尺度

2.3船舶阻力计算

为研究方便，通常将船舶遇到的阻力按不同的方式分成若干组成部分：民用船舶通常在水面航行，按产生阻力的流体种类划分，船舶阻力可以分为空气阻力和水阻力。实际研究中，进一步把水阻力分为船体在静水中航行时的静水阻力和和波涛中的汹涛阻力。按船体承受的部位分，可以将静水阻力分为裸船体阻力和附体阻力^[5]。

根据上述分法，船体阻力可分为两大部分：一部分是裸船体在静水中所受到的阻力，称为船体阻力，按船体阻力发生的物理本质分，船体阻力又可以分为摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力；另一部分就是包括空气阻力、附体阻力和汹涛阻力，统称为附加阻力。

1、摩擦阻力^[5]：

R_f=1/2(C_f △C_f) ×ρSV² (N)

1)计算船的湿面积S=(3.4▽^1/3 0.5L_pp)▽^1/3

先求排水体积▽，根据方型系数（C_b）公式C_b =▽/L×B×T，

所以，型排水体积▽= L×B×T×C_b

=111.80×26.00×5.20×0.8415

=12719.58m³

根据上述公式，已知▽和L_pp

可以求的湿面积S=(3.4×12719.58^1/3 0.5×105.5)×12719.58^1/3=3083.35m²

2)t=19℃ρ=1025kg/m³ υ=1.07854×10^-6m²/s^[5]

3)①计算雷诺数R_n=VL_WL/υ，其中V为航速（1节=0.5148m/s）^[3].