22.8米游艇推进系统设计
一 概述
推进系统为主机通过传动设备带动螺旋桨，从而推动船舶航行的系统；推进系统主要由：主机、传动设备、和推进器组成。
船舶的推进系统是船舶至关重要的系统，关系着船舶的航行性能和作业能力。本毕业设计主要介绍22.8米游艇的推进系统。
二 本船简述
（一）用途以及艇型
用途：本船用于渔政执法。
艇型: 本船为单底、单甲板，双机双桨双舵，船体及上层建筑均采用铝合金制造。本船线型流畅，外观新颖，是一款优良的船型。适用于执法、交通运输等多种用途，可航行于A级航区。
（二） 本船主要尺度以及船型系数
总长 22.80M
船长 21.13M
型宽 4.80M
型深 1.90M
吃水 0.75M
排水量 26.85t
肋距 0.5M
主机 D13 MH
主机个数 2
主机功率 441KW
乘客 24人
船员 3人
航区 内河A级
续航力 15.4h
航速 26KM/h
螺旋桨个数 2
三 本船所用主机及推进装置设计
（一） 主机选型
本艇推进装置采用柴油机—齿轮箱—轴系—螺旋桨双机双桨间接传动。
主机采用瑞典VOLVO公司生产的D13 MH型船用柴油机2台，额定功率/额定转速为：441kW（600HP）/1900rpm。
用途：船用
型号：D13 MH
形式：直列
气缸数：6
冲程数：四冲程
排量：12.78L
缸径×行程：131mm×158mm
额定功率/转速: 441kW（600HP）/1900rpm
额定点燃油消耗率：205g/kW·h
滑油消耗率：0.06g/kW·h
冷却方式：双循环水冷却
进气方式：涡轮增压、中冷
喷油方式：直喷式
控制电压：DC24电控（双机单站）
启动电压：DC24V电启动
交流发电机：24V/110A
曲轴旋转方向（面向飞轮端）：逆时针
干重：1520kg/台
（二） 齿轮箱选型
齿轮箱采用德国ZF生产的ZF550-1型船用齿轮箱2台，减速比为2.0：1。螺旋桨为外旋桨。本艇采用美国奥南生产的22.5MDKDT型的船用发电机组1台，额定功率为22.5kW。
（三）轴系设计
轴系采用水润滑，316L不锈钢艉轴，铝合金艉轴管及铝合金艉轴架。采用Cu3铜质螺旋桨。轴系倾角为4.5。
1、 轴系计算
A、桨轴基本轴径计算公式按
式中:
K——系数，有键槽的螺旋桨轴取K=1.26;中间轴K=1.0
Ne——轴传递的额定功率，Ne=441kW;
δb——轴材料抗拉强度，бb =520N/mm2;
ne——轴传递Ne的转速，ne= ne’/ i =1900/2=950rpm。
螺旋桨轴的直径，代入上式计算：
d=98×1.26×［441/950×570/（520+157）］^（1/3）=90.28 mm
本船螺旋桨轴用304不锈钢制作，故所需直径需乘以一个折减系数0.9，即d’=d*0.9=81.25mm，本艇实取螺旋桨轴直径为φ85mm。满足规范要求。
B、中间轴基本轴径：中间轴的设计特性系数为1
代入上式计算：
dZ=100×1×［441/950×570/（520+157）］^（1/3）=73.1mm
轴器与齿轮箱输出法兰紧配螺栓强度的校核。按《内河小型船舶建造规范》所规定公式计算：
式中:
Ne——轴传递的额定功率，441kW；
ne——轴传递Ne时的转速，950r/min；
Z——紧配螺栓数（应不小于螺栓总数的50%），4；
D——节园直径，100mm；
σb——螺栓材料的抗拉强度，应不小于中间轴材料的抗拉强度，但不大于1000N/mm2,取 520N/mm2。
代入数据并计算，得df=21.3mm本船实取联轴器紧配螺栓的直径为Φ22mm，满足要求。
螺旋桨轴首尾两锥体表面与配合件拂磨，接触面积不少于75%，且每25×25mm²面积内不得少于３个触点，两锥体与配合件装合，用0.03mm的塞尺以检查锥体大端，插入深度不得大于3mm。
轴键槽与平键两侧面接触面积不少于75%，平键与键槽底部接触面积不少于30-40％。
部件组装后，检查联轴器法兰端面跳动量、外径跳动量、艉锥跳动量各不得大于0.05mm。
螺旋桨的技术要求标准应符合中华人民共和国国家标准《船用金属螺旋桨技术条件》GB/12916-2010的有关要求。
螺旋桨所用的材料应符合CCS《材料与焊接规范》（2015）有关要求。
桨毂机加工尺寸为毫米。
联轴器到尾管(指轴承)的距离不小于尾轴直径的20倍,一般取轴直径的25倍
一般情况下轴承的间距公式是在轴承有很多支撑点的情况下成立的，大部分安装在船上的轴都长12.192m,一个钢性连轴器在前端，一个轴架在后端承受支撑力，这时我们认为这个轴承只有两个支撑点，那么我们可以同意把轴承间的最大距离加大50%。
如果轴承的密封装置是钢性的并且大概位于轴承的中间位置时，那么轴承间距可以增大两倍。
C、 轴承的密封装置
注意：
轴承的密封装置在任何情况下都可以被维修。
要保证发生特殊状况的时候，轴承仍然能够低速运转，并且进入船体的水不能超过每分钟2加仑。
轴承的密封装置不能太接近齿轮箱，在替换轴承的密封装置的时候，要保证不用拆开轴承或移动发动机。
D、 轴承
在将管型轴承安装到轴承箱时，必须要有一个轻压配合，而且要用两个最小的径向式的止动螺钉，螺钉的材质要比较坚硬，镀锌要比轴承壳少。螺钉孔要有相同的顶锥角，这样才能使止动螺钉发挥更大的固定作用。
注意：
止动螺钉要安在支架或者轴承箱底部中线两侧各60°的位置。
另一个可以接受的止动螺钉的位置是相对的且不高于尾轴的中心线。
轴承本身的长度至少要是轴承直径的4倍。
轴承支架的厚度至少要是轴承直径的4分之一。
2、 轴系设计图
图1轴系设计图
3、轴系布置
图2 轴系布置图
（四）机舱布置
本船为尾机舱型，机舱布置于2#—#13肋位之间，全长为5.5m。在艉甲板上设有机舱盖口，轮机主要设备均布置在舱底。
主机对称布置船体中心线，发电机布置于机舱后壁前面机舱中部位置。
图3 机舱布置图
（五）螺旋桨设计
在驾驶室操纵台上设置有主机和齿轮箱的遥控装置，采用全电控操纵系统，通过驾驶室控制台的操纵手柄可实现主机调速、齿轮箱的离合和换向。
舵机采用国产手动液压舵机JYD-4.5人力液压舵机,扭距4.5kN.m。
1、 螺旋桨主要参数
直径：890mm
盘面比：0.90
螺距：825mm
叶型：DQ型
叶数：3
转向：左右旋
后倾角：6°
惯量：7.24kg.cm.s
表一：桨叶型值表
表二：桨叶截面坐标
2、螺旋桨技术要求
（1）螺旋桨的技术标准应符合中华人民共和国国家标准和按CCS2009年版《船舶螺旋桨技术条件》的有关要求。
（2）螺旋桨所用的材料应符合CCS《材料与焊接规范》（2012）有关要求。
（3）桨毂机加工尺寸为毫米。
图4 螺旋桨安装位置图
3 注意
1、0.25R是浆叶的无效推力范围,R---浆叶的半径
2、现在的浆叶是采用 ‘低转速,高效率’即 ‘低速度,大浆叶’
3、浆叶的顶端到船体的距离D1的尺寸:慢速船（时速20节以下）为浆叶直径的15%, 高速船（时速20节以上）为浆叶直径的12%,带有船底隧道的船为浆叶直径的10%如图
4、浆叶和A架间的距离D2的尺寸不可以大于轴的直径
5、对船真正起推动作用的是水平向量B,根据向量的关系,ß增大,水平向量B会减小,所以在条件3之下应尽量减小ß角。
四 总结
毕业设计的完成给我大学三年的读书生涯画上了一个圆满的句号，也预示着我的人生开始了新的历程。然而，在这次的毕业设计，从最初的选题到最后的顺利完成，虽说是经历了一个长期的、复杂的、充满艰辛的过程，但它也是充实的，于此让我对船舶推进系统更加感兴趣，更想去了解它的奥妙。
致谢
本课题在选题以及研究设计的过程中得到了熊凯老师的悉心指导。熊凯老师多次询问研究设计进程，并为我指点迷津，帮我开拓思路，精心点拨。毕业设计在最后的日子里紧张的完成了，也标志着我的大学生涯即将结束。在这三年里我首先要感谢的就是我的母校“益阳职业技术学院”，我在这里生活、学习、成长，在这里懂得了许多人生的道理，也遇到了许多值得深藏的同学情谊。然后就是要感谢我的指导老师熊凯老师，熊凯老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三年，却给予终生受益无穷之道。最后要感谢的就是我的同学们，你们让我遇到这段难能可贵的感情，这是我所接触到的最朴实真心的一段友谊了。谢谢大家！
参考文献
[1]钱悦良，船舶与海上设施法定检验规则[M],第一版，北京，人民交通出版社，2011
[2]张德孝，美利侠.船舶概论[M].第一版.北京，化学工业出版社，2010
[3]中国船级社.中国沿海与建造规范2005{M}.北京：人民交通出版社，2005
