文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
船机桨匹配设计与冷却系统优化研究
姓名:刘海强
申请学位级别:硕士
专业:轮机工程
指导教师:吕林
20071101
摘要国民经济的持续快速发展以及对外贸易的高速增长,带动了海运货物运量和船舶建造的急剧增加。仅过去三年时间里,我国海运量增量占全球干散货海运量增量%以上。同时船舶建造行业保持了强劲增长势头。据统计,年上半年,全国造船完工量蛟刂囟郑仍龀ィ恍鲁薪哟岸┑万载重吨,同比增长ィ菏殖执岸┑ナ状纬齦亿载重吨大关,达万载重吨,同比增长ァ8萦⒐死怂裳芯抗径允澜缭齑芰康耐计数据,我国造船完工量、承接新船订单和手持船舶订单分别占世界市场份额的%、%和%,新承接船舶订单和手持船舶订单均超过日本,位列世界第二。这为我国船舶工业发展带来了新的机遇。柴油机是船舶的主要动力来源,螺旋桨是推进船舶前进的执行机构,二者性能的好坏以及匹配效果如何将直接影响到船舶的营运经济性能和航行安全性能;船舶冷却系统是柴油机高温受热部件正常、高效运行的重要保证,冷却系统的设计与选型适当与否将直接决定主机功率能否充分发挥。因此,船舶机桨匹配研究和冷却系统研究越来越受到世界造船业和航运业的重视,成为船舶科技领域的重要课题之一。目前常用的螺旋桨图谱匹配设计涉及大量图、表及繁多复杂的计算公式,并且各图表有特定的适用范围,不利于设计应用和推广;船舶冷却系统中冷却水流量、水泵排量等主要依据主机标定点设计,而船舶在实际航行过程中主机主要运行在部分负荷状态,这样就造成了冷却能力过剩,冷却水温度过低,影响主机性能的发挥。为此,本论文以中速小功率船舶柴油机为研究对象,以船舶机桨匹配与冷却系统优化设计为题进行船舶动力系统匹配设计研究,主要内容有:盎捌ヅ渖杓萍扑闫教ǖ慕本论文基于船舶能量平衡问题分析,推导螺旋桨与船舶柴油机之间能量传递关系,分析螺旋桨与柴油机的匹配设计。根据螺旋桨图谱设计理论,依据荷兰船模—年整理完成的吐菪靶峦计祝握漳感痛枇μ匦郧和螺旋桨尺寸计算设计船舶主机功率,考虑适当修正选择主机型号;根据选择的主机参数校核计算螺旋桨尺寸和船舶最大航速。进行匹配设计后螺旋桨空泡武汉理工大学硕士学位论文
校核、船舶航行特性分析及主机性能分析。建立船舶机桨匹配设计与分析计算平台,并以驳船为例验证计算平台的有效性和精确性。袄淙聪低秤呕治本文基于传热理论计算气缸壁在主机全负荷工况和部分负荷工况时热负荷的变化规律,分析定流量冷却和变流量冷却对气缸壁温度的影响,提出实现变流量的设计方法。分析中冷器热负荷随环境温度、进气流量、主机工况的变化规律,提出根据船舶航行环境、主机使用工况的中冷器控制方法。基于换热器基本理论设计海淡水换热器计算、校核框图,为船舶冷却系统设计平台提供了计算基础。根据主机散热量和热负荷设计海水泵选型计算流程,并基于航行环境的变化规律和航行经济性提出海水泵和换热器的优化设计方法。关键词:船舶,螺旋桨,柴油机,匹配设计,冷却系统武汉理工大学硕士学位论文Ⅱ
萾协%,ィ琣,甅..武汉理工大学硕士学位论文%.瑆%,%,%甒琲,.,甋,.
,瓺痵,.遅琫..瓵
签名:到蛾导师虢曼煎日期:坪灰签名:到缝邀日期:理止垫独创性声明关于论文使用授权的说明贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅:学校可以公布论文的全部或本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第赂攀课题研究背景及意义船舶动力装置是保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常工作和生活的机械设备与系统的综合体。柴油机作为船舶的推进动力,按照螺旋桨特性将其功率通过轴系传给螺旋桨,螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船舶保持一定航速。如果柴油机与螺旋桨配合不合理则会导致转速上不去、航速达不到、主机超负荷,严重时甚至会出现拉缸等严重问题。可见,螺旋桨的设计及与船舶主机的匹配是与船舶快速性、经济性以及安全性相关的重要组成部分,成为船舶科技领域的重要课题之一【。机桨匹配设计问题是从设计任务书提出直到船舶设计、制造、使用之全寿命管理过程中都存在着的,时间长达十几年,甚至几十年,问题之复杂又涉及方方面面。在新船设计或旧船改装修理中要求进行机桨匹配时一般采用两种方式:一是船舶的最大航速确定,要求选择螺旋桨基本要