姓名：陳成，陳徐揚(yáng)，李繼磊，周瑜（排名不分先后）專業(yè)：輪機(jī)工程指導(dǎo)老師:陳峻課程設(shè)計目錄1.船舶動力裝置設(shè)計要求2.主推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計2.1主機(jī)選型2.2船機(jī)槳匹配3.軸系設(shè)計3.1軸系設(shè)計的流程要求3.2軸系的尺寸計算3.3軸系強(qiáng)度校核4.軸系校中5.總結(jié)與回顧1.船舶動力裝置設(shè)計要求1.1原則要求1）營運(yùn)經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)使整個動力裝置的綜合經(jīng)濟(jì)性設(shè)計得最好，并配合船舶總體性能要求提高全船的營運(yùn)經(jīng)濟(jì)性，降低全船的營動費(fèi)用。2）可靠性：設(shè)備的選用和系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有高度可靠性，應(yīng)有必要的備用或具有一定的冗余度。3）操縱性：設(shè)備的系統(tǒng)的使用應(yīng)避免繁復(fù)，以使操縱簡單、管理方便。4）可維性：設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和系統(tǒng)管路的布局應(yīng)使維修方便、簡捷。5）建造經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)減少設(shè)備及管系的成本費(fèi)用，降低船廠的建造成本。且設(shè)備及管系應(yīng)力求施工簡單，減少船廠的人工費(fèi)用。6）重量、尺寸指標(biāo)：應(yīng)盡可能做到重量輕，機(jī)艙所占的長度、容積最小。7）振動、噪聲指標(biāo)：應(yīng)使振動最小、噪聲最小，符合有關(guān)規(guī)定并創(chuàng)造滿意的工作和生活條件。1.船舶動力裝置設(shè)計要求1.2具體要求1)符合任務(wù)書或規(guī)格書或合同文本對動力裝置的要求。2)符合船舶總體性能對動力裝置的要求。3)符合該船所入船級的船級社規(guī)范的要求。4)符合該船登記國（船旗國）的有關(guān)法規(guī)。5)符合該船受控的國際公約、規(guī)則的要求。6)符合該船營運(yùn)中所涉水域或港口的有關(guān)規(guī)定。7)符合設(shè)備廠規(guī)定或推薦的系統(tǒng)設(shè)計要求，或與其協(xié)調(diào)，以最終滿足具體船舶的要求。設(shè)計流程圖環(huán)境參數(shù)確定由總體獲取如下數(shù)據(jù)船長L船寬B型深H載員數(shù)量P總噸位T需要的推進(jìn)功率P螺旋槳轉(zhuǎn)速np由總體、舾裝專業(yè)獲取如下數(shù)據(jù)：1各個房間面積、容積，日曬甲板、日陰甲板、日曬艙壁、日陰艙壁，內(nèi)圍壁等的面積和傳熱系數(shù)。2各個需要加熱的油艙柜容積，接水艙壁、接大氣艙壁以及內(nèi)艙壁面積和傳熱系數(shù)。選取主柴油機(jī)，估選發(fā)電機(jī)組，確定各個柴油機(jī)如下數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)速nm功率N燃油油耗G滑油油耗g行程S、缸徑D電氣專業(yè)估算全船負(fù)荷設(shè)備庫室內(nèi)環(huán)境、艙內(nèi)環(huán)境參數(shù)確定暖通、蒸汽設(shè)備估算1空調(diào)系統(tǒng)估算2全船通風(fēng)系統(tǒng)估算3加熱系統(tǒng)估算軸系設(shè)備估算1齒輪箱選型2基本軸徑計算3聯(lián)軸節(jié)、緊固件、軸套等計算4校中計算5振動計算主要機(jī)艙設(shè)備估算1燃/滑油系統(tǒng)2冷卻水系統(tǒng)3啟動空氣系統(tǒng)4機(jī)泵艙通風(fēng)系統(tǒng)5生活水系統(tǒng)6消防、艙底、壓載系統(tǒng)海水總管系統(tǒng)計算結(jié)果設(shè)備庫數(shù)據(jù)供電氣、舾裝、結(jié)構(gòu)等專業(yè)2.1目標(biāo)船主機(jī)功率的估計裝載量。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相似船型參數(shù)查找經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算先估計所要選擇的主機(jī)的功率（MCR）大致為20000kw到30000kw之間，同時轉(zhuǎn)速為100r/min左右。MANB&W和WARTSILA是全球著名的船用柴油機(jī)制造商，這兩大公司幾乎壟斷了全球船用低速柴油機(jī)市場。為了獲取最大的市場份額，他們一直致力于船用推進(jìn)系統(tǒng)的研究與開發(fā)，并取得了許多令人矚目的成果。下圖是MANB&W公司對集裝箱船進(jìn)行長期研究的成果：需要補(bǔ)充說明的是：上述數(shù)據(jù)是基于單機(jī)單槳的集裝箱船推進(jìn)系統(tǒng)，且考慮15%的海上裕度以及15%的功率裕度。從上述圖中我們不難看出，3100TEU集裝箱船在航速22.3kn，15%的海上裕度且15%的功率裕度的情況下，所需的主機(jī)額定功率在30000kW左右。2.1主機(jī)選型分析序號項目單位MANB&W7K90MC-CMANB&W9S80MC6WARTSILA7RT-flex82T1缸數(shù)7972缸徑mm9008008203沖程mm2300305633754平均有效壓力bar1818195額定功率kW3199032760316406額定轉(zhuǎn)速rpm10494947服務(wù)功率(90%)kW2879129484284768服務(wù)轉(zhuǎn)速rpm8979763100TEU集裝箱船主機(jī)選型表結(jié)果主機(jī)選型中最重要的是經(jīng)濟(jì)性分析，而其他還有動力學(xué)分析，輔助系統(tǒng)分析等（尺寸分析在前文中提到不做考慮）。在僅知道目標(biāo)船主尺度的情況下，先用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對主機(jī)功率進(jìn)行估算，把待選機(jī)型縮小到3臺。然后進(jìn)行機(jī)槳匹配設(shè)計。在確定了螺旋槳參數(shù)后，對3臺主機(jī)進(jìn)行性能分析。最后用模糊數(shù)學(xué)的測評方法進(jìn)行檢驗(yàn)和對照，得出了MANB&W7K90MC-C是最適合作為本目標(biāo)船的主機(jī)的結(jié)論。序號項目單位MANB&W7K90MC-C1缸數(shù)72缸徑mm9003沖程mm23004平均有效壓力bar185額定功率kW319906額定轉(zhuǎn)速rpm1047服務(wù)功率(90%)kW287918服務(wù)轉(zhuǎn)速rpm899燃燒空氣耗量kg/s90.710燃油消耗率g/kWh16411總的燃油耗量t/year25981.812燃油價格$/t50013總的燃油花費(fèi)$/year1299090014滑油消耗率kg/day112.215氣缸油消耗率g/kWh0.7016掃氣空冷器kW1789017滑油冷卻器kW260018缸套水冷卻器kW460019中央冷卻器kW2309020燃油供給泵m3/hxbar9.2x4.021燃油循環(huán)泵m3/hxbar14.0x6.022高溫水泵m3/hxbar270.0x3.023低溫水泵m3/hxbar850.0x2.524海水冷卻泵m3/hxbar1050.0x2.525主滑油泵m3/hxbar730.0x4.826所需總軸功率kW374.83100TEU主機(jī)選型表2.2螺旋槳參數(shù)確定螺旋槳的確定分初步匹配設(shè)計和終結(jié)匹配設(shè)計初步匹配設(shè)計的任務(wù)是在已知航速V和有效功率EHP-V曲線的條件下，根據(jù)船舶得主尺度選定螺旋槳直徑D，確定螺旋槳的最佳轉(zhuǎn)速n，螺旋槳效率

，螺距比H/D，據(jù)此決定主機(jī)功率和轉(zhuǎn)速，并確定主機(jī)型號、規(guī)格；或者根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速n，確定螺旋槳效率

，最佳的螺旋槳直徑D，螺距比H/D及主機(jī)功率，并根據(jù)此選擇主機(jī)。也就是說，該階段的任務(wù)是根據(jù)給定條件確定最佳的螺旋槳特性參數(shù)、選擇合適的主機(jī)，使之既能滿足達(dá)到預(yù)定航速的要求，又能使要求的主機(jī)功率小，以達(dá)到最好的匹配效果。終結(jié)匹配設(shè)計的任務(wù)是在主機(jī)功率和轉(zhuǎn)速選定之后，求得所能達(dá)到的航速和螺旋槳等要素。最佳轉(zhuǎn)速和匹配的主機(jī)功率匹配曲線圖22222機(jī)槳最終匹配曲線圖根據(jù)以上所有的計算與匹配設(shè)計，最終選擇型號為SQ5的螺旋槳作為目標(biāo)船的螺旋槳。其基本參數(shù)如下：序號名稱單位數(shù)據(jù)1型號SQ52直徑DM7.753葉數(shù)Z54盤片比H/D0.9155最佳轉(zhuǎn)速nr/min1006效率

0.683.1軸系設(shè)計和計算

軸系在設(shè)計中有以下要求:足夠的強(qiáng)度和剛度盡可能減小軸系的長度和重量有利于制造和安裝傳動損失小對船體變形適應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)共振、橫向共振、縱向共振避免海水對艉軸的腐蝕艉軸管裝置有良好的密封性能3.2.1.1中間軸徑計算3.2.1.2中間軸徑修正3.2.2.1螺旋槳軸徑計算3.2.2.2螺旋槳軸徑修正3.2.3中間軸承間距計算3.2.4螺旋槳軸承間距計算3.2.5軸承寬度計算3.2.6法蘭計算3.2.7軸系布置圖3.3強(qiáng)度校核計算3.3強(qiáng)度校核計算3.3強(qiáng)度校核計算3.3強(qiáng)度校核計算3.3強(qiáng)度校核計算3.3強(qiáng)度校核計算4.軸系校中計算由于各軸承受力情況的不同，有時會出現(xiàn)軸承負(fù)荷過重或過輕的現(xiàn)象，這對軸承的工作將是很不利的，故在軸系的設(shè)計后，應(yīng)盡量避免某道軸承的負(fù)荷過重，并應(yīng)在軸線發(fā)生變形時，使各軸承的負(fù)荷波動較小。一旦發(fā)生軸承負(fù)荷分布不均，一般可通過使某個（些）軸承變位來進(jìn)行調(diào)整。同時，通過逐一地對每一軸承變位單位高度，例如升高或降低0.1或0.01毫米，求出它們分別對各軸承的負(fù)荷影響數(shù)（N/mm），并可用它來對其軸系的布置情況進(jìn)行評價，作為合理布置的依據(jù)。采用三彎矩法計算得上述結(jié)果。分析可知，各軸承反力分布較為平均，力矩分布也沒有較大的突變。影響系數(shù)