某5万吨中型豪华邮轮推进系统传动方案设计开题报告

全文总字数：5108字

1. 研究目的与意义（文献综述）

一、设计目的及意义

随着世界的经济科技水平发展，人们的旅游观念也随之改变，传统的载客运货邮轮已逐渐演变为海上休闲娱乐的载体。尽管全球经济动荡，但世界邮轮产业正在稳步迅速发展，从2004年至2014年经历了84%的爆炸性增长，截止2017年为全球贡献了1340亿美元的总产值^[1]，近几年来尤其是亚洲邮轮产业发展迅速。随着船舶功能定位的改变，邮轮设计理念也随之改变，邮轮并不等同于普通客船，其更加注重乘客体验，朝着吨位大型化、功能多样化、设计安全化、风格个性化、体验舒适化、以及运营绿色化等方向不断发展^[2]。游客对于乘坐邮轮旅游的向往值不断升高，带来了全世界豪华邮轮市场的快速发展，被造船届称为“皇冠上最耀眼的明珠”的豪华邮轮，在船市整体处于低谷的形势下，其市场也依然稳定逆势而上，保持年均增长率7%左右^[3]。

图1.1 国际邮轮产业发展趋势^[1]

我国有着丰富的海域环境，同时国民对邮轮旅游的实际需求量与潜在需求量都在不断提高，根据国际邮轮协会（CLIA）统计，自2012年以来，中国邮轮旅客人数平均每年增长76%，仅2016年我国邮轮市场增长了40%，中国邮轮行业协会预计，到2030年，中国邮轮旅客数量预计达700万人次，但我国目前并无完全独立设计建造的邮轮案例，因此，豪华邮轮相关的技术发展对于我国船市及我国整体经济科技水平都有着极高的影响，受到党和国家的高度重视。在2015年5月，国务院发布了《中国制造2025》，这份战略性文件明确提及将突破豪华邮轮设计建造技术作为主要目标之一，2018年5月《邮轮动力系统及辅助系统集成及调试技术研究》的申报成功，标志着中船动力开启了本土豪华邮轮动力技术方面的实质性研究项目^[4]，2019年7月30日，由重庆中江船业有限公司建造的“世纪荣耀”号豪华邮轮开始试航，这是目前长江上最大的豪华邮轮，也是第一艘取得EDDI证书的邮轮。但与欧美等造船强国相比，目前豪华邮轮的建造经验以及技术依然十分欠缺，豪华邮轮的自主设计和建造已经成为我国由造船大国向强国转变的亟待突破的领域。豪华邮轮是一个复杂巨大的系统，2018年3月228000总吨的“海洋交响”号在法国交付，其可容纳8000余人，为了能有更为多样化的功能，其体积及吨位也会不断加大，这对邮轮舒适度、流体力学效率提出了更高的要求，同时随之带来的安全性、动力性、生态环境污染等问题，也需要得到解决。由于豪华邮轮在海上转向、进出港等均对推进转向系统有着较高的要求，本文从推进系统方向进行研究，对各类推进系统进行研究对比分析，并对实例进行设计计算。

二、国内外的研究及现状

豪华邮轮的设备配备就应该有较强的可靠性，为满足豪华邮轮在海上、狭窄航道以及出入港口的机动性，豪华邮轮的推进系统就显得尤为重要，动力系统被称为“船舶心脏”。在复杂条件的海面上，船舶的推进系统一旦失去动力，船舶便会随海浪产生侧倾。船舶的制造成本有三分之一以上是在推进系统，推进系统包括船舶主机、轴系和推进装置。目前推进系统主要从原动力的改变、效率提升的新型技术、绿色化改造方面发展。

目前豪华邮轮的推进系统主流类型有两种：一种是柴油机直接带动螺旋桨进行推进，第二种是柴油机发电，通过电力带动螺旋桨进行推动。相比于吊舱式电力推进系统，传统的螺旋桨推进系统的稳定性较好，负荷承受能力大，技术更加成熟；但是电力推进系统具有较高的灵活性和机动性，可以实现迅速的转弯和较稳定的机动航行。螺旋桨推进系统的地位之所以不能替代是因为其是船舶最早使用的动力系统，并且电力推进系统仍处于新兴发展阶段，很多技术不够成熟，同时成本较高，后期维护费用花销大。

近年来已经投入使用的船舶混合动力系统有LNG（柴油天然气混合）、柴油电力混合、柴油燃气轮机混合等，其中世界第一艘纯LNG动力的豪华邮轮AIDAnova已经于2018年8月21日在德国帕彭堡Meyer Werft船厂出坞，其配备了4台能以LNG为燃料的MaKM46DF型16缸发动机。LNG动力船舶不仅能有效减少污染排放，还能一定程度上降低运营成本。该领域主要推动者及供应商为MAN能源公司、瓦锡兰集团及卡特彼勒公司（拥有MaK系列产品），其产品主要为430-480毫米的中速机，上文中提及的“海洋交响”号邮轮便由瓦锡兰公司为其柴电动力系统提供了4台12V46F型机、2台16V46F型机，其输出功率合计达96兆瓦。仅在2018年一年中，Meyer Werft船厂就签订了12艘LNG动力邮轮建造合同，充分说明该动力系统有着非常好的发展前景。李方正^[5]通过计算高速豪华游艇的阻力，从而针对阻力进行了柴油机推进和电力推进两种设计。孙利^[6]在邮轮的安全性以及整体的布局设计上进行了探讨。贾锐^[7]结合中远集团研发项目35000DWT穿梭油轮的主推进系统的设计，介绍了一种高安全性的穿梭油轮推进系统设计研究。

尽管吊舱式推进器有很好的发展前景，但是目前仍然是传统螺旋桨轴推进系统拥有较多的应用范围，本文基于此，将以传统螺旋桨推进系统作为设计目标。

2. 研究的基本内容与方案

三、设计的基本内容

1、本课题的主要内容为一艘豪华邮轮推进系统的布置及设计，该邮轮总长为85.8米，垂线间长为76.8米，型宽14.6米，型深7.45米，设计吃水为3.45米，结构吃水为3.65米，船上人员为980人，船员定员22人，额定功率2472*2千瓦，额定转速为550转每分钟，服务航速为16节。

2、根据船舶的一些基本参数，参考我国《钢质海船入级规范》和《船舶设计实用手册》等来对船舶的推进系统包括轴系、联轴器、联接螺栓和轴承间距等进行设计，对轴系进行强度计算，并制作强度计算书，包括联轴器、螺旋桨的联接计算、联接螺栓计算。

3、对主机安装进行设计和相关计算，制作主机安装说明书。

4、绘制图纸。利用AutoCAD软件绘制轴系布置图、主机安装图、尾轴图、可拆联轴器图和尾轴管装置图。

5、制作推进系统说明书。对设计中需要用到的参数的选择以及零件材料的选择应参考船级社规定等相关资料来进行选择。

四、设计的目标

1、查阅资料了解研究背景及设计内容，完成开题报告。

2、根据已有资料完成推进系统类型对比及分析。

3、完成推进系统相关计算并撰写计算书。

4、完成上述轴系布置图、尾轴图、尾管图、可拆联轴器图、尾轴管装置图。

5、阅读相关的国外文献内容，并翻译，完成文献翻译稿件。

6、完成毕业论文的撰写。

五、拟采用的技术方案及措施

本设计以任务书中给定的航区与用途、船级与挂旗、主要尺度、航速、续航力与自持力作为基本依据，根据船级社规范中相对应的内容及要求进行船舶动力装置设计，按以下步骤完成毕业设计。

图5.1 技术方案

3. 研究计划与安排

1. 进度安排

进度以教学周为周期，基本安排如下：

第1-2周：查阅相关资料，写出开题报告。根据《武汉理工大学本科生毕业设计（论文）工作管理办法》要求文献不少于15篇，其中近5年外文文献不少于3篇。

4. 参考文献（12篇以上）

七、阅读的参考文献

[1]amare wondirad.retracing the past, comprehending the present and contemplating the future of cruise tourism through a meta-analysis of journal publications[j].marine policy.2019,10,28.