800标准箱集装箱运输船主推进装置及动力、辅助系统设计开题报告
2020-02-10 22:40:05
1. 研究目的与意义（文献综述）
1） 意义：
近年来中国提出的一带一路构想得到世界各国广泛关注，海上丝绸之路因此重新焕发生机，海上运输从航海时代开始就成为发展贸易的重要工具，由于其成本较低，因此多个国家大力发展航海贸易，但海上状况变化莫测，船舶运输也是最复杂的，国家之间的贸易往来路程长，对船舶的各方面都提出较高要求。船舶的种类在历史中不断细化，趋于专门化，各种船舶体量大幅上涨，与之相应的是推进装置，辅助装置等技术不断完善，因为涉及到能耗，排放，经济性的权衡，首先要了解这些基本内容才能筑好创就的坚石。
本次任务为800标准集装箱船推进系统及辅助装置的选择布置。
集装箱船的发展并不算久远，从1957年至今，它的体积，装卸货技术和功能都发展较快，主要源于人们的诉求，对高效，低能耗的不断要求：
（1）可以节约装卸劳动力，减少运输费用。
（2）利用集装箱船运输，可以减少货物的损耗和损失，保证运输质量。
（3）集装箱船装卸效率高。
由于集装箱船进行集装箱运输具有上述优点，所以，集装箱船和集装箱运输得到迅速发展。同时，集装箱船的出现，对港口、码头又提出了新的要求。于是，出现了传送带、货架搬运车、铲车及各种形式装卸机，还出现专门停靠集装箱船的码头。集装箱船码头又长又宽，可停靠各种类型的集装箱船，码头上还有相当宽大的堆放集装箱的场地。
了解这些才能知晓发展集装箱船的重要性。并且也要清楚的了解目前集装箱船的动力装置配置上存在哪些弊端，例如，船舶配置的柴油机往往是中低速机，经济型很优良，甚至可以烧重油，又涉及到国际排放标准的不断严格，那么提高尾气收集处理环节的效率，不断发现更清洁的燃油来源并为之匹配最优喷油时刻，进气量等等都属于下一步需要研究的方向。另一方面，在了解集装箱船的发展历史过程中，也能找到其航行路线最繁荣的区域，和水域特点，分批量建造适宜于各水域的船型，在保证功率不变的前提下减小机舱内各装置的占地面积，以求携带货物容量最大化。
当然，与时俱进同样重要，了解当代船舶在燃料，推进装置，船体结构上的研究也是本次学习的重点。
2012年2月IMO投票通过在欧洲限排区燃油硫含量降至0.1%，欧洲其他海域在2020年同样要达到此标准，当然各国也有相应排放标准，如中国内地在2016至2018逐步将硫含量控制在0.5%m/m。应对硫含量的方法主要三种：使用低硫燃油、废气清洁系统、使用LNG，其中使用低硫燃油对设施改动较小，其次是废气清洁系统：
| 项目 | 优势 | 劣势 |
| 低硫燃油 | 1、船舶改动较小 2、传统燃料易获取 3、环保效果好 4、较好满足排放 | 1、资源紧俏价格贵 2、成本增加 3、发动机需要改进 4、主机易磨损 5、存在泄漏及安全运营风险 |
| 废气清洁系统 | 1、船舶改进非常小 2、减少安全风险 3、节约成本支出 4、易满足环保要求 | 1、废气回收装置费用较高 2、回收的有害物需要处理 3、使用期限和维护不确定 |
| LNG替代 | 1、完全满足环保要求 2、价格低廉 3、资源易获取 4、最为环保清洁 | 1、船舶改造费用昂贵 2、占用较大仓容及空间 3、续航能力有待提高 4、现有供应设施无法满足 5、安全管理要求非常严格 |
如何应对不断严苛的环保要求则是下一步需要研究的方向。
2）目的：
（1）了解集装箱船的发展历程和近况：
集装箱船从20世纪60年代开始出现以来有了长足的发展。
20世纪60年代，第一代集装箱船横穿太平洋、大西洋货运，17000-2000总吨，可装载700-1000TEU；
第二代集装箱船出现于20世纪70年代，40000-50000总吨集装箱船的集装箱装载数增加到1800-2000TEU，航速也由第一代的23节提高到26-27节；
第三代集装箱船出现于1973年，这代船的航速降低至20-22节，但由于增大了船体尺寸，提高了运输效率，致使集装箱的装载数达到了3000TEU，因此，第三代船是高效节能型船；
第四代集装箱船出现于20世纪80年代后期，集装箱船的航速进一步提高，集装箱船大型化的限度则以能通过巴拿马运河为准绳，集装箱装载总数增加到4400个，由于采用了高强度钢，船舶重量减轻了25%，大功率柴油机的研制，大大降低了燃料费，又由于船舶自动化程度的提高，减少了船员人数，集装箱船经济性进一步提高；
德国船厂建造的5艘APLC-10型集装箱可装载4800TEU，这种集装箱船的船长/船宽比为7~8，使船舶的复原力增大，被称为第五代集装箱船；
1996年春季竣工的Rehina Maersk号集装箱船，最多可装载8000TEU，这个级别的集装箱船拉开了第六代集装箱船的序幕。
2018年6月12日，由中国自主研制建造的世界最大级别集装箱船“宇宙号”在上海正式交付，总长400米，船宽58.6米，最大载重量19.8万吨，设计时速达到每小时42公里，最多可装载21237个标准集装箱。
（2）了解传统柴油机、轴系、螺旋桨的搭配模式，及其轴系布置，轴系校中，轴系振动测量，螺旋桨降低空泡，柴油机降噪节能和新型研究方向，电力喷水推进 ，船型设计，优化空气阻力，兴波阻力，新型清洁燃油的试验。回归到传统设计步骤，从基本做起，深入探讨集装箱船运行条件下的柴油机选择，是否带轴带发电机，轴系长度，轴承的间距，轴承密封润滑，螺旋桨降噪降震。
（3）了解机舱布置，管系的三维空间布置，滑油柜、燃油柜、换热器如何布置在机舱内减小机舱容积，同时保证船舶的运行稳定性。海上安全也不容忽视，船员的生活空间，生活垃圾，船舶自身产生的垃圾如何储存都是研究方向。
2. 研究的基本内容与方案
1） 基本内容
（1）了解毕业设计的主要内容，集装箱船发展历史及现状。了解船舶推进装置、辅助装置的组成，总结成果，进行开题。
（2）设计环节
①主机选型论证
②机舱主要机械设备估算
③机舱布置设计及设备选型
④管路系统的设计
⑤撰写专题小论文。
（3）绘制机舱平面布置图
（4）完成报告
2）研究目标
3）技术环节
由于本次设计重点在于主机选型论证，所以技术环节强调选型过程的合理性
4）措施
| 涉及内容 | 相关软件 |
| 文献资料获取 | 1、图书馆书籍 2、中国知网、百度学术等网站 |
| 论文撰写 | WPS等办公软件 |
| 图纸绘制 | CAD绘图 |
3. 研究计划与安排
| 时间安排 | 具体任务 |
| 第1-2周 | 完成英文翻译，导师批阅； |
| 第3周 | 完成文献综述、开题报告； |
| 第4周 | 主机选型论证； |
| 第5-6周 | 机械设备估算选型，完成设备估算书； |
| 第7-11周 | 机舱布置设计绘图； |
| 第12-13周 | 完成设备明细表、轮机说明书、专题小论文； |
| 第14-15周 | 完成设计报告书、整理、排版； |
| 第16周 | 复习、准备答辩。 |
4. 参考文献（12篇以上）
参考文献
【1】张伟明,张远刚. 船舶动力装置发展研究[j]. 内燃机与配件, 2017,12(17):39-40.
