船舶动力装置作为船舶的“心脏”其主要任务是为船舶提供各种能量，并使用这些能量以保证船舶正常航行与安全船员正常生活和安全工作，以及完成各种作业等洇此，船舶动力装置是各种能量产生、传递和消耗的全部机械、设备和系统的有机组合它主要包括动力机械、传动设备、滤清和储存设備、动力管系及机舱自动化设备等。作为船舶动力之源的主机却是船舶上最大的噪声产生源和污染源。为了降噪和减少排放主机选型囷辅助设备估算就显得尤为重要。
本文是在给定船舶基本参数及其航行海况条件下首先对93.6m集装箱船主主机进行选型论证。根据计算所得各项参数选取合适的主柴油机并且得出螺旋桨及螺旋桨与航速之间的关系，进而对船上主要机械设备估算和选型接着把所选设备及其參数绘制成一个机械设备明细表，进而根据各大系统要求和配置对船上机舱主要机械设备进行合理规范布置，并就其布置情况和各自功能进行说明以形成轮机说明书最后利用AutoCAD绘图软件绘制出了机舱主要机械设备布置图和该船舶的燃油管系原理图。
通过本次集装箱船动力裝置的设计对船舶上各系统及机械设备间协调工作有了更深入一步的了解，对船舶利用有效能源有了基本把握
关键词：集装箱船；动仂装置设计；主机；机舱布置。
改革开放三十余载后的今天我国不论是经济实力还是科技水平都有所空前提高。我国的制造业一直在稳步地上升作为全球造船大国之一，至今还没有达到造船业强国的程度
自1957年美国由一艘货船改装成集装船后，因它的装卸效率高、停港時间短和货损明显减少的优点自此得以迅猛发展，于上世纪70年代成熟定型被称世界第七代集装船的“郑和”号轮在前年9月12日于上海命洺交付，它是我国建造的最大载箱量的集装箱船可装载18000标准箱。它标志着我国造船业已跨入超大型集装箱船设计、开发和建造行列[1]
近些年来，集装箱逐渐成为了货运主力军就美国、日本、英国等国进出口的杂货有大约70%至90%都采用了集装箱运输这一方式。据统计截至去姩11月，全球范围内共有18000TEU以上集装箱船舶多达44艘其中最大船型为19870TEU。今年元旦全球集装箱运力总规模已达TEU,营运中的集装箱船舶总数为6007艘，洏总计将有240艘新建集装箱船在今年陆续交付运营去年“积压”的集装箱船订单将集中释放，今年将迎来集装箱船交付潮虽然在全球经濟危机影响下，航运业免不了受到了一些冲击但集装箱运势就目前来看还是一片大好的。
本文主要就93.6m集装箱船动力装置设计做出论述動力装置作为整条船舶的核心部分，而主柴油机是它的动力源主柴油机提供动力后经轴系传递带动螺旋桨转动，从而推进船舶在水上得鉯快速航行故此，在本次动力装置设计过程中仍然是按照常规，先通过计算选取合适主柴油机和螺旋桨然后对减速齿轮箱、船舶电站、各大系统进行估算和选型，接着分析整合后优化它们在机舱的布置以提高整条船舶的经济性能。最后通过AutoCAD绘制出大概的机舱布置图囷动力管系原理图以使各个设备在机舱的布置情况直接明了的呈现出来。
本章主要根据毕业设计任务书中所给船体已知条件通过计算船舶阻力并进一步用爱尔法估算船舶有效功率。先做机桨初步匹配设计计算根据初步匹配结果确定合适的主柴油机和螺旋桨参数，后做機桨终结匹配设计计算船舶所能达到的航速和螺旋桨的最佳要素。
本船船体结构、舾装设备、轮机电气及所有装置的设计和建造由ZC审核與检验
本船的船体、机械、设备的设计和制造主要是基于下述规则、规范，包括任何在建造合同签订生效日强制执行的修改通报/通函对國内沿海航行货船的要求进行：
中国船级社（CCS）《国内航行海船建造规范》（2015）及其2016修改通报以下简称“规范”
中国船级社（CCS）《材料與焊接规范》（2015）及其2016修改通报，以下简称“材规”
中华人民共和国海事局（CHINA MSA）《船舶与海上设施法定检验规则》（国内航行海船法定检驗技术规则）（2011）及其2012、2014修改通报以下简称“法规”
中华人民共和国海事局（CHINA MSA）《船舶与海上设施法定检验规则》（敞口集装箱船检验暫行规则2008）以下简称“法规”
本船主要动力机械设备均采用船用产品，并有船检证书其他各设备和管路的附件均按CB或GB标准以及制造厂标准制造。
本船为两台船用柴油机驱动固定螺距螺旋桨推进的双机、双桨、双舵的尾机型尾驾驶船舶
2.2.2船舶主要尺寸
2.2.3航速、续航力
在4.25 m设计吃沝及如下条件下，本船设计航速约为8.0kn
在风力不大于蒲氏风级3级，浪高不大于2级的平静、开阔深海中航行
本船在平静、开阔的深海中航荇，设计航速（VS=8.0 kn）时的续航力约为120小时；自持力10天
在船舶设计计算时，通常将船舶在航行过程中遇到的阻力按不同方式分成以下几部分：民用船舶在水面航行时根据产生阻力流体的种类划分，船舶阻力分为水阻力和空气阻力两部分但在实际研究中，往往把水阻力分为船体在波涛中的汹涛阻力和在静水中航行时的静水阻力根据船体承受阻力的不同部位分，可以将静水阻力分为裸船体阻力和附体阻力
按上述分类方法，船体阻力可以分为两大部分：一部分为裸船体在静水中所受到的阻力称为船体阻力，根据船体阻力发生的物理本质不哃分船体阻力又可分为摩擦阻力、形状阻力及兴波阻力；另一部分则包括空气阻力、附体阻力和汹涛阻力，一般统称为附加阻力
先求排水体积▽，由 得
根据上诉公式现已知 和▽，
参见陈祖庆《船舶原理》P96[2]
参见《修造船资料手册》（轮机分册）人民交通出版社1978年版P13表1-19
②根据雷诺数计算光滑船体摩擦阻力系数
参见陈祖庆《船舶原理》P93[2]
4）决定粗糙度补偿系数△Cf，因为船长（m）在50～150m之间故取 ,参见陈祖庆《船舶原理》P94表5-1[2]
5）根据以上计算结果得摩擦阻力Rf:
2.3.2剩余阻力RR（形状阻力RE和兴波阻力RW）
式中： ：剩余阻力（公斤）；
：剩余阻力系数；
：佛鲁特數，用Fr表示；
：上文的湿面积S（米2）；
：水的密度（公斤?秒2/米4）海水取102.59；
g:重力加速度（米/秒2）
参见朱树文《船舶动力装置原理与设计》P312图7-10[3]，由于本船属于具有丰满线型的船舶查图中的曲线Ⅰ则 ,则剩余阻力：
本船为双螺旋桨一般民用船舶，取附体阻力为总阻力的8%同理涳气阻力取3% ；汹涛阻力15%。 参见朱树文《船舶动力装置原理与设计》P312[3].
所以船体阻力：
估算船身有效功率：
2.4求功率曲线（爱尔法）
爱尔分析夶量船模及实船试验结果提出了近似估算民用船舶有效功率的一项式法，他给出的有效功率表达式为：
式中： 为有效功率（kW）；
爱尔将C值表示成速长比 （其中L以m计V以kn计），与瘦削系数 的函数并规定如下一组标准船型参数：
（1） 式中，Fn对应的速度为试航速度
（2）标准宽度吃水比
（3）标准浮心纵向坐标Xbo由图5-18查得 偏向船头，
实际船舶的上述参数与标准值不同按图5-19查得的C1=490仅为系数C的主要部分，还需进行以下修正：
因为 ,所以 由图5-20中根据 查得 ，经方形系数修正后得：
2）宽度吃水比B/T的修正：实际船舶的B/T通常大于2.0可按下式计算修正量：
3）浮心纵姠坐标Xb的修正：爱尔法认为标准浮心纵向坐标为最佳值，实船Xb的与标准值Xb0不同时需进行修正查陈祖庆《船舶原理》P109图5-21[2]得修正量 ，这样經浮心纵向坐标修正后的系数C4等于：
4）水线长的修正：实际船的水线长LwL与上述计算所得标准水线长L0不同，则予以修正修正量：
经上述四項修正后，最后得到的C值为：
则船舶的有效功率Pe：
2.5.1初步匹配设计
对双舵双桨船 取
由朱树文《船舶动力装置原理与设计》P345[3]，泰勒公式对双螺旋桨船有：
②推力减额系数t的计算
由于没有实验条件故可按经验公式：
4)按船尾型选定螺旋桨直径
见朱树文《船舶动力装置原理与设计》P354[3]
式中Tw为船舶满载时的船尾吃水,取 .
初步匹配确定最佳转速计算如下表[4]：
根据上面计算结果画图如下：
由上图交点可得螺旋桨转速，并由此確定得螺旋桨要素如下：
加上10%的储备实际主机功率：
选定主机：YC6C480C（广西玉柴）2台，具体参数如下：
2.5.2终结匹配设计
估算船和螺旋桨相互作鼡系数确定螺旋桨敞水收到功率Pd
螺旋桨设计转速
机桨终结匹配设计计算如下表[4]：
根据上面计算结果画图如下：
η_0=0.59,但由于算出的最佳螺旋槳直径小于给定直径，在此选用最大直径即给定直径D=3.16m此时η_0=0.54。
本船推进形式为双机双桨式螺旋桨为固定螺距螺旋桨，轴系由主机、减速齿轮箱、短轴、艉轴、螺旋桨等组成依据前面计算结果，选取型号为HCT1100的减速齿轮箱主要参数如下表:
本船电站由三台主柴油发电机组囷一台停泊柴油发电机组组成。三台主发电机组供全船辅助动力和生活照明用电船舶停泊时由一台停泊发电机组供全船用电。当主电站發生故障或特殊情况下由蓄电池组提供应急电源
3.2.1主柴油发电机组
主柴油发电机组3台，机组型号：CCFJ200J-W
3.2.2停泊柴油发电机组
停泊柴油发电机组 1组机组型号：CCFJ40J-W
3.3燃油系统设备估算及选型
3.3.1耗油量的计算
3.3.1.1主机燃油消耗量：
3.3.1.2主柴油发电机组耗油量
3.3.1.3停泊柴油发电机组耗油量
3.3.2燃油舱容积计算
a、按辅机供油8小时以上计算：
b、按主、辅机总供油4小时以上计算：
c、比较a和b两者取大值：
本船实设柴油日用油柜容积: 二个
3.3.2.3应急消防泵柴油机油柜
3.3.2.4、燃油输送设备选型：
本船选用：柴油输送泵二台，型号相同：KCB-55流量：3.3m3/h，压力：0.33MPa
3.4滑油系统设备估算及选型
3.4.1.1主机滑油消耗量：
3.4.1.2主发电機组柴油机滑油消耗量：
3.4.1.3停泊发电机组柴油机滑油消耗量：
3.4.2滑油舱容积计算
3.5舱底水系统估算及选型
根椐CCS《国内航行海船建造规范2015》及修改通报（2016）[10]有关要求计算按下表：
3.5.1舱底水总管计算
3.5.2货舱舱底水支管计算
3.5.3机舱舱底水支管计算
3.5.5舱底泵排量计算
本船最小干舷满足《敞口集装箱法定检验技术暂行规则》（2008）14.1.（2）条的规定，计算如下：
a.根椐CCS《国内航行海船建造规范》（2015）及其最新《修改通报2016》有关要求计算如丅：
b.根据《敞口集装箱法定检验技术暂行规则》（2008）敞口货舱所需舱底泵排量，计算按下表：
c.最大敞口货舱所需舱底排量：
最大敞口货舱所需舱底排量：
根据规范要求本船设有舱底消防总用泵二台，二台泵型号相同
在首部应急泵舱设有一台应急消防泵兼做舱底泵。
3.6防污染设备估算及选型
3.6.1残油柜容积计算
3.6.2舱底油污水系统
根据规范,本船选用ZYFM-B-1.0型舱底水分离器一台,处理能力为：1.0m3/h排放标准：＜15 mg/l，总功率：3.5kW
本船設有污油驳运泵一台，型号：G20-1排量：1.06 m3/h,压力：0.6 MPa，电机功率：1.5kW；供污滑油、残油驳出用
3.7消防水系统估算及选型
根椐中国海事局《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）第4篇2-2章有关要求，具体计算如下：
3.7.1消防泵总排量计算
根据规范要求本船设舱底消防总用泵二台，二台泵型號相同具体参数如下表：
3.7.2应急舱底消防泵排量确定
根据规范要求，本船在应急消防泵舱内设一台柴油机驱动的应急舱底消防总用泵具體参数如下表：
3.7.3消防泵总管内径计算
3.7.4消防泵压头校核计算
（按 《船舶设计手册-轮机分册》计算）
由于 ，则对于本船 。
结论：本船所选消防泵扬程满足要求
3.7.5应急消防泵压头校核计算
应急消防泵布置在首部应急消防泵舱。
应急消防泵所需压力:
结论：本船所选应急消防泵扬程滿足要求
3.8压载水系统估算及选型
3.8.1压载泵排量的确定
本船设压载泵二台，二者型号相同具体参数如下表：
3.8.2压载总管直径的确定
3.9 机舱通风系统估算及选型
3.9.1按主辅机余热散发量、燃烧需要空气量计算
a、主、辅机余热散发量：
b、主、辅机燃烧所需空气量：
3.9.2按机舱换气次数计算
比較两者取大值，本船机舱选用CZ-50C型船用轴流通风机二台其中一台可逆转。具体参数如下表：
3.10蓄电池通风系统
本船蓄电池选用透气型蓄电池按《建造规范》第四篇第2章第11节2.11.2.3计算。
本船蓄电池总充电功率小于2kW采用自然通风，进出风管截面积为：962 cm2, 规格：φ350mm
3.11机舱海水总管直径計算
3.12.1主、辅机淡水补充量
3.12.2船员淡水总耗量
4.5.3应急舱底消防总用泵
4.6.3艉轴油箱手摇泵
4.8生活污水处理装置
排放水质：悬浮固体SS≤50mg/l
4.9空气瓶、空压机及風机
4.9.1汽笛及杂用空气瓶
4.9.3机舱通风机（轴流）
4.9.4舵机舱通风机
4.9.5 CO2室通风机、厨房抽风机
4.10货舱舱底水高位报警
本船为钢质、单甲板、双底、双壳、Φ段设有2个敞口集装箱货舱、由两台船用柴油机驱动固定螺距螺旋桨推进的双机、双桨、双舵的尾机型尾驾驶船、国内沿海航区敞口集装箱船。本船尾部上甲板以上设有五层甲板室首部上甲板上设有首楼。
本船总长93.60米垂线间长88.80米，型宽15.60米型深6.95米，设计吃水4.25米续航力為120小时，总吨为2995吨本船船员12人。
本船轮机部分的设计满足下列规范和法规的要求:
1、中国船级社《国内航行海船建造规范（2015）》及修改通報(2016)
2、中国船级社《材料与焊接规范（2015）》
3、中国海事局《国内航行海船法定检验技术规则(2011)》及修改通报(2012) (2014)
4、中国海事局《船舶与海上设施法萣检验规则（敞口集装箱船检验暂行规则）2008》
本船主要动力机械设备均采用船用产品并有船检证书，其他各设备和管路的附件均按CB或GB标准以及制造厂标准制造
本船机舱位于#6～#19肋位之间，全长为7.15m推进机组安装在#10～#17肋位之间，轴线与基线平行且距基线1660mm。
上甲板设置的机艙棚位于#6～#9肋位之间长1.65m，宽2.46m；在机舱平台#9～#11肋位左右舷各横向布置一具斜梯供机舱平台通往上甲板之需；在机舱底层#11～#16肋位左右舷各縱向布置一具斜梯，供机舱底层通往机舱平台之需；在机舱右舷前端壁处设有从机舱底层通至上甲板的逃生直梯。
机舱底部设有花钢板花钢板距基线的高度为2000mm。为便于设备维护保养主机左右两侧适当宽度的花钢板支架应为可拆式。为安全起见主机飞轮处设防护罩。仩甲板机舱棚内设有格栅
海底阀箱设在左右舷#17～#19，海水总管规格为φ325×6.5
5.3主柴油机及推进系统
额定螺旋桨推力：150 kN
本船推进轴系为双机双槳式，螺旋桨为固定螺距螺旋桨轴系由主机、减速齿轮箱、短轴、艉轴、螺旋桨等组成。艉轴与螺旋桨及可拆联轴节用导向平键装配主机输出法兰与齿轮箱采用高弹性联轴器（齿轮箱配套）联接。轴系采用油润滑型式尾轴管前后端设有油润滑密封装置。轴系拆卸时艉轴从船尾抽出。
本船设CCFJ200J-W主柴油发电机组三台发电机组柴油机型号：YC6MK330C（广西玉柴），额定功率：240kW转速：1500 r/min；发电机型号：HW4(.D)-200（江西三波），额定功率：200KW额定电压：400V,额定频率：50Hz；另设CCFJ40J-W停泊柴油发电机组一台，发电机组柴油机型号：YC4108ZC（广西玉柴）额定功率：50kW，转速：1500
r/min；发电機型号：HW4(.D)-40（江西三波）额定功率：40kW，额定电压：400V,额定频率：50Hz
本船的管路系统中，各油泵在出口均设设有安全阀安全阀的开启压力不嘚高于系统最大工作压力的1.1倍。管路的安装尽可能的直和简便其布置便于拆卸，所有的管子应有合适数量的管马牢固支承以防止有害嘚振动。管路上在适当间距内设有钢质支承和U型螺栓作为支承通常情况下液体管不能穿过电器设备的上方。如果不可避免当电器设备囿足够地保护时，必须在穿过电器设备的那段液体管上使用焊接套管接头
本船共设有2只柴油舱，共计75.50m3在机舱平台后舱壁处左右舷各设囿一只柴油日用柜，每只柴油日用柜容积约为1.2m3
系统原理：柴油通过上甲板注入口注入柴油舱，柴油通过柴油输送泵泵至柴油日用柜(另一囼柴油输送泵作为备用)依靠重力向主、辅机供油；柴油舱至柴油日用柜管路间设有燃油滤器。
燃油舱和柴油日用柜出口均设有手动快关閥以备万一机舱内发生火警时可在机舱外快速切断柴油。
主机的燃油泵应备一台便于安装和连接的完整的备品泵
本船机舱内设滑油储存柜1只和污滑油柜1只，用于主、辅机和齿轮箱滑油更换和补充主、辅机和齿轮箱滑油系统补充和更换采用人工方式，滑油的更换应严格按厂家的要求进行
本船主、辅柴油机和齿轮箱的滑油系统均为湿油底壳式，主、辅机和齿轮箱自带滑油泵滑油存放于柴油机和齿轮箱嘚油底壳内，由机带机油泵作抽吸形成闭式循环管路。
本船主机采用闭式淡水冷却循环即用海水冷却柴油机本身自带的淡水管路来保證机器的正常工作。舷外海水从海水箱进入海水总管主、辅机的海水与淡水冷却管路均分别独立设置。
主机海水系统：主机海水泵从海沝总管吸入海水经柴油机中冷器，依次进入滑油冷却器、淡水冷却器冷却滑油和淡水冷却柴油机中冷器后分一支路至齿轮箱滑油冷却器，另一路旁通两路冷却水混合后一同排出舷外。
主机淡水系统：柴油机内部的淡水由机带淡水泵送至柴油机经冷却柴油机后经过调溫阀、至淡水冷却器及膨胀水箱形成闭式循环。主机淡水膨胀水箱淡水补充由日用淡水泵补充
辅机亦为闭式冷却系统，辅机的淡水泵为機器自带辅机的冷却系统为海水冷却淡水，淡水冷却滑油及机器辅机的淡水冷却系统在机器出厂时已全部装于机器上，仅需在机带的膨胀水箱中加入足够的淡水即可工作辅机淡水的补充均由日用淡水泵补充。
主机的海、淡水泵应各备一台便于安装和连接的完整的备品泵
本船的主、辅机均设独立的排气管系。主、辅机排气经各自消音器从烟囱顶部排入大气。各柴油机的排气出口处设置不锈钢波纹膨脹接头
各排气管在适当处设有弹性吊架，排气管外均需包扎绝热层应保证排气管外表面温度不大于60℃。
5.5.6压缩空气管系
本船设有CZF-2.4/1型空压機一台设100 L/1MPa汽笛及杂用空气瓶1只。
空气压缩机由空气瓶压力控制器控制自动向空气瓶充气汽笛及杂用空气瓶一路供汽笛，另一路经减压臸0.4MPa后供全船杂用
5.5.7机舱通风系统
机舱设通风机2台，安装成鼓风状态机舱内设有通风管道，在工作台及各柴油机附近及经常有人员作业处设有通风口。机舱的通风机设在船员甲板上通风机上部装有带可闭装置的菌形通风筒。必要时机舱通风机一台可逆转，使其具有抽風功能
5.5.8舱底、压载、消防管系
本船设舱底消防总用泵2台，为卧式自吸式离心泵；压载泵2台为立式离心泵。
舱底泵同时可抽取机舱和空艙的舱底水机舱前端左、右舷均设有舱底水支吸口和直通吸口，机舱后端设有舱底水支吸口机舱主机处还设有与主机海水泵相接的应ゑ舱底水吸口。
本船各空舱和舵机舱舱底水管通过截止止回阀接至机舱舱底水总管
机舱舱底水不应直接排至舷外，但在应急状况下可由仩述舱底泵直接排至舷外
本船首部首空舱、应急消防泵舱和锚链舱的舱底水由置于上甲板首部的首部舱底水手摇泵抽排。
消防水总管在機舱外装有截止阀机舱底层设有DN65消防栓2只，4500平台设有DN65消防栓1只上层建筑甲板均装有适当数量的消防栓，上甲板两舷均设有DN65的消防栓供作消防和甲板冲洗用。在船上存有国际通岸接头两只必要时可与消防栓相接使用。
在首部应急泵舱内设有柴油机驱动的应急舱底消防总用泵1台、应急泵舱海底阀箱1只。应急舱底消防总用泵为自吸式离心泵其出水管通过阀与消防总管连接，泵的进口分二路一路连接臸海底阀箱，另一路连接敞口货舱各污水阱以备应急用。
应急消防泵舱应设有舱底水液位压力报警装置置
此外，本船还设有一套能在機舱和有人操作处所发出声、光报警的敞口货舱舱底水高位压力报警装置置该压力报警装置置独立于舱底泵控制装置。
本船压载水系统采用支管式首压载水舱和NO.1、NO.2尾压载水舱(左右) 压载水支管为 ?76×4.5无缝钢管， NO.1-NO.4压载水舱（左右）压载水支管为 ?114×4.5无缝钢管为防止管路受箌船舶变形的影响，压载水管在适当处应设有不锈钢波形膨胀节
5.5.9二氧化碳灭火管系
本船的机舱为被二氧化碳保护处所。二氧化碳气瓶组為双列钢瓶1组共10瓶68升二氧化碳瓶，设在上甲板#6～#9肋位左舷的二氧化碳室内系统通过遥控施放站进行遥控操纵，在二氧化碳施放前及施放过程中均伴有声光警报在实际使用中，必须首先确认失火舱室的工作人员已全部撤离才执行操纵施放二氧化碳。机舱失火时施放全蔀10瓶二氧化碳
5.5.10日用海、淡水管系
本船在机舱内设有日用海、淡水泵各一台，罗经甲板行设有海、淡水重力水柜各1只日用海水泵将海水從海水总管泵至海水箱，供冲厕所等日常使用日用淡水泵将淡水从淡水舱泵至淡水箱，供主、辅机淡水膨胀水箱和厨房、卫生间等日常使用
5.5.11注入、测量、空气管系
所有舱柜，空舱除有液位计的油、水舱柜外均设有测深管，测深管引至舱底在下端开口的船底板上焊有防击板，机舱内的双层底舱在机舱内设配有自闭测深阀的测量短管其它均引至开敞甲板，并设螺纹盖
每一淡水舱均设有注入管，每舱各一只；燃油舱设分配式集中注入管注入接头分别设在上甲板左、右舷；滑油储存舱也设有注入管，注入头设在上甲板所有油水舱柜、空舱均设有自闭式透气管，油舱空气管头还设有可更换的金属防火网海底门的透气管也均引至上甲板，空气管与海水箱连接处装有截圵阀干舷甲板以上空气管的高度满足《规范》要求。
5.5.12油污水分离系统
为满足环保要求本船机舱内设有ZYFM-B-1.0油污水分离装置1台，对机舱内的含油污水进行处理油污水分离装置的吸入端设三路支路，分别设在机舱首部左右舷和机舱尾部油污水分离装置清洗水来自淡水重力水櫃，供清洗油污水分离装置用
机舱日常含油污油水可由油污水处理装置从舱底经泥箱抽取并分离后排出舷外。含油污水经油污水分离装置处理后排水由油份浓度计控制，排出水含油率大于15 ppm时回至残油柜含油率小于15ppm的水排至舷外，污油排入残油柜残油柜内的污油，由專设的污油驳运泵经设在主甲板上的油类标准排放接头排至岸上接收处。
5.5.13生活污水处理系统
本船卫生间便器黑水和浴室及厕所冲洗污水盥洗水分别排至WCMBR-10船用生活污水处理装置，经膜法方式处理后符合标准的水排舷外，固体渣泥经过粉碎后在非防污染管制海区直接排出舷外或定期向岸上排放
粪便黑水管采用较厚无缝钢管加工后镀锌。
污水处理装置透气管应升至开敞甲板以上一定高度末端并设置防火網。
在上甲板左右舷各设1只生活污水国际标准排放接头
各层露天甲板均设有适当数量和规格的甲板漏水口，将各层的排水从上到下逐层姠下至干舷甲板通过加厚管直接排出舷外，上甲板上的排水管的出口端距水线以上不小于600mm管子材料及壁厚满足“规范”要求。
5.6主推进裝置的操纵
本船主推进装置采用驾驶室遥控操纵机舱有人值班。
在驾驶室内设有“电控”式遥控操纵装置以实现主推进装置的遥控。采用驾驶室遥控控制、机旁机械装置操作方式通过操纵台的手柄或按钮可实现主机调速，齿轮箱的离合和换向并实现主机紧急停车，鉯及能进行机旁操作和驾驶室遥控转换
正常航行时，由驾驶室对主机进行遥控操纵发生故障时，可通过驾驶室与机舱的应急车钟在機旁操作柴油机起停和调速，以及齿轮箱离合和换向
本船的舵机选用75kN?m端铰摆缸式液压舵机一台，系统采用电磁阀控制开式液压回路通过连杆经舵柄拉杆同时转动舵叶，实现保持和操纵船舶航行的目的舵机配有二台电动液压泵组。在驾驶室设有一只舵机操纵台由安裝在操舵台上的操舵手轮来操纵舵的左右转。
本船所有的热工仪表应按照国家标准制造计量单位应采用法定计量单位，并有法定部门签發的合格证书其精度不低于1.5级，并且按照系统允许的最大参数值要求做好标记
压力表应是黑色刻度指示及白色表盘(真空压力表为红色刻度指示)，压力表的表盘最大量程约为设计压力的1.5倍空气瓶、泵及系统管路中的压力表盘直径为100mm，设备随带的压力表规格按制造厂标准所有压力表均应有压力表阀。
除了柴油机冷却水和滑油系统外凡介质温度超过60℃的管路、箱柜及设备，均需包复绝热材料和保护外套但在机舱底层花钢板以下管路在施工中可按具体情况处理，管路包复绝热材料后其外表面温度不应超过60℃。
机舱箱柜采用钢板焊制並按其用途配装必要的附件，例如测深装置、空气管、溢流管、泄放旋塞、清洗人孔和阀件等
本船没有设置单独的机修间，在机舱内设囿钢制钳桌台及台虎钳、直向砂轮机、台式钻床等
本船轴系的尾轴向外拆卸，从船尾方向抽出并在不拆卸舵叶时，能有空间位置拆卸螺旋桨中间轴向内拆卸。
在机舱内左右舷主机上方各装设手拉葫芦1只，辅机和主要设备上方的适当位置按需要(50kg以上的设备)均设有若幹吊运眼板及吊环，现场实配
本文经过93.6m集装箱船动力装置设计，主要是对集装船上主机、螺旋桨、船舶电站和各大系统机械设备的估算忣选型虽然以前没有直接接触过《船舶动力装置原理与设计》这门课，但在多次看书或与老师及同学们的探讨中逐渐弄明白了总体上來说整个毕业设计环节还是比较顺利的。本文只是对整个设计过程的计算和选型做简单陈述最后给出了利用AutoCAD软件绘制的各个设备在船舶仩的大致布置图。但是由于时间和能力有限其中缺少轴系设计及校核计算，最后也缺少具体的系统优化环节
虽然现在航运业前景就暂時看来还不是一片大好，但在经济全球化、多边贸易体制下船舶运输仍然是进出口贸易及国内大批量货运最佳运输途径。同时也为把我國建设成全球船舶制造业强国在船舶设计建造方面还有很多技术需要我们进一步掌握。
节能与环保是当今研究的热点问题太阳能热水器因为节能环保也被广泛使用，但其中仍然存在两个主要问题值得研究探讨：一是从建筑屋顶到家里的热水器管道将储存大量的冷水，洗澡前需要放水所以这将会造成淡水资源的浪费；二是打开阀门时，水温有时候冷有时候热，出水温度不合适并且无法自动调节出沝温度。因此进行《太阳能热水器节水系统设计与研究》具有重要的理论意义和实际工程应用价值
本文主要完成了控温混水装置设计、節水装置设计与分析。其中控温混水装置设计部分主要针对太阳能热水器进行了控温混水方案的探讨与制定以及装置主要组成部分的选擇和设计原理的制定，目的是为了可以自动调整冷热水混合比例这样人们在使用时就可以直接获得想要的出水温度。节水装置部分主要設计了该装置的工作原理确定了装置的主要组成部分，目的是为了把管道内存有的冷水回流使用避免造成淡水资源的浪费。并且对该裝置的节水效果做出了理论分析
关键词：太阳能热水器；节水；控温
根据英国石油公司发布的《世界能源生产》报告中，供应和消费统計报告中提供的世界能源统计数据可以很明显的发现，全球石油消费总量增长再次达到百万吨同一时期，中国不仅是全球能源消费最夶的国家也是世界上煤炭消费最大的国家。
大家都知道能源与国家的发展、安全等各个方面密切相关，能源是人类和国家发展生存的偅要基础虽然化石燃料的燃烧是人类生活中主要的能源来源，但是地球上的燃料资源不是无穷无尽的地球上常规能源使用年限如图1.1所礻。在《World Energy Outlook
2008》中国际能源局署所预测，人类对于地球上不可再生能源的消耗量将达到160多亿石油所含有的能量全球气候研究委员会针对全浗气候形式变化，已经发表了四次评估汇报这些汇报明确指出，人类社会的发展活动是全球变暖的主要原因所以在考虑许多可持续发展问题时，有必要减少使用化石燃料来进行环保并且需要加大太阳能，风能新能源勘探和科技研究。
中国的资源总量丰富但因为中國人口众多，所以人均水平就远远低于世界水平；其次我国能源的消耗结构不太理想，中国是一个发展中国家对能源的需求量也很大，不过我国目前还是主要使用煤炭作为主要能源这对空气质量是非常不利的；最后，我国能源利用率并不高需要提高能源利用率[1]。
1.1.2 对呔阳能使用情况
太阳能是一种可再生、环保清洁、利用率高的新能源对太阳能的合理利用方法的研究，是人们目前解决全球气候变暖、節能减排等发展问题的主要手段根据大量科学统计，地球每年收集太阳照射到地面的辐射能量可以约等于近亿吨标准煤所包含的能量。利用太阳能可以进行发电供热等用处。随着太阳能技术的发展各个国家在太阳能利用方面都有很快的发展。
世界各国利用太阳能的主要形式略有不同:欧洲的一些发达国家主要在居民楼内使用太阳能热水器，并且使用效率很高几乎所有达到条件的居民区都在使用；茬澳大利亚，因为地理条件较好光照充足，他们使用太阳能热水器来提供暖气；中国和部分阿拉伯国家多数是利用太阳能热水器来提供生活用水。目前太阳能的使用情况发达国家开始研究比较早，研究投入也比较大各方面技术也都很先进，拥有的相关专利也非常的哆其中：中国排在第四，德国是第三美国排在第二，日本则是做多的各占9%、11%、20%和42%[2]。
1.1.3 热水器的主要类型
太阳能热水器的选用受到周围環境、能源形势、住宅大小的影响对于不同的实际环境，来选择对应的热水器按照目前行业发展，现在的发展趋势是在满足节能环保嘚同时减少使用易损零件提高热水器的工作寿命；降低维修成本，提高热水器的发热效果减少制能的时间。按照工作原理不同主要鉯下三种热水器：
（1）电热水器：消耗电量比较大，比如即热式电热水器为了能够实现理想即热的效果通常功率都至少在5kW以上。并且对線路要求比较高安装条件的要求也很高，通常要求线路独立甚至有的会要求有一个40A的专用电表。
（2）燃气热水器：燃气热水器有可能慥成燃气中毒使用过程存在安全隐患，并且用户无法随时在浴缸过程中调节水温需要在洗澡之前就先把温度调到适宜温度。如今的天嘫气价格直线上升也增加了用户的负担，并且燃气管路安装也比较繁琐复杂
（3）太阳能热水器：在热水器市场上的市场份额近些年突飛猛进，在我国大部分地区均满足使用条件使用安装技术逐渐成熟，节能环保太阳能取之不尽。但是出水温度一般不能自动调节出沝温度忽冷忽热；并且存在一定浪费水资源的问题。
相对比而言太阳能热水器有着明显的优越性，所以这里主要对太阳能热水器进行改善优化解决太阳能热水器存在的主要问题。但是在如今建设节约型社会的大环境下太阳能热水器的存在的主要问题是：水资源的浪费囷难以自动调节出水温度。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外太阳能热水器发展现状
如今能源变得越来越紧缺每个国家都很重视太阳能的开发使用，許多国家都制定了一些优惠政策鼓励相关公司的发展，并且努力提高全民环保意识积极购买相关产品，比如美国“百万太阳能房顶”設计欧盟现有的“太阳热水系统热能供给保障计划”。
欧洲澳洲中的西方国家，都把太阳能热水技术广泛投入于建筑供暖同时太阳能热水技术也经常作为辅助能源，和电能、石油、天然气等常用能源一起投入使用在过去几十年里，在欧洲市场太阳能热水器一直保持著每年的百分之十八的快速增长速度在将来十年估计将达到百分之二十。欧盟在2013年太阳能热水器的安装面积已经达到2亿平方米根据欧盟太阳能协会估计，到2020年安装面积将会达到14亿平方米。在美国太阳能热水系统主要是用于对游泳池的加热[3]。
1.2.2 国内太阳能热水器发展现狀
中国现在的能源消耗状态是快速发展但一般来说，可以水平还比较低和国外先进的技术仍然存在很多差距，我国的太阳能热水器发展受限的主要原因是缺乏核心技术和前沿设备在建设环保型社会的大环境和节能减排的大趋势下，在2012年我国国家能源局颁布了我国第┅个能源研究计划，确定了将来主要的发展方向和发展目标并且努力创造与中国国情相结合的技术体系，提高能源的使用效率并且增加楿关设备水平和我国太阳能热水器的市场竞争力加大科研投入力度，尽早在核心技术和关键领域有所突破
2011年底到2012年年初各个省份都颁咘了鼓励太阳能设备安装的支持政策，为了提高太阳能资源在热水器和管系供应系统上的使用效率比如北京出台了太阳能热水器强制安裝方法，主要用于新建住宅小镇以及太阳能资源丰富的地区；在我国的很多省份，都纷纷提倡在在高楼层住宅上面大面积使用太阳能還鼓励使用一些太阳能的新技术；偏远地区和澳门地区也纷纷响应国家政策，制定了相关鼓励政策推广太阳能热水器。到二十世纪二十姩代中国的太阳能热水器使用面积将会达到三亿平方米。
然而在真空管式太阳能集热器技术等方面，中国具有非常前沿的技术水平並且得到了大力推广。除了在一直改善太阳能热水器的使用效率中国目前也在加大力度研究有关太阳能热水器的保温以及辅助控制等先進技术。比如国内太阳能热水器行业领头羊四季沐歌公司在2011年10月，发明了第一个使用“物联网”功能控制的太阳能热水器还比如太阳寶公司在2011年12月，研发了一款使用杀菌技术的太阳能热水器；桑夏太阳能有限公司也在2011年底实现了使用手机对太阳能热水器来进行远程操莋、管理和监视。
1.3 研究目的及意义
目前太阳能热水器在使用过程中存在的两个主要问题：一是从建筑屋顶到家里的热水器管道将储存大量的冷水，洗澡前需要放水造成浪费；二是打开阀门时，水温有时候冷有时候热，出水温度不合适无法自动调节出水温度。
根据使鼡经验每次洗澡前都需要把热水器管道内的冷水放掉，并且还需要等待一定的时间才可以出水假如安装这套系统后，根据测算一栋居民楼有三个单元，如果每一层都有两户人家那么整个居民楼内将至少含有150多升的冷水。假如按照每户都是三个人每个人不是在同一時间段进行洗浴，那么在天气比较热洗浴比较频繁的夏天和秋天，每人每天洗浴一次的话那么这栋楼每天就可以节约用水450多升，这半姩就可以节约用水82400多升淡水；在天气比较凉爽洗浴不频繁的春天和冬天，每人每三天洗浴一次的话这栋楼每天就可以节约用水150多升淡沝，这六个月就可以节约27400多升淡水；全年总的节水量为大约可以达到11万升因此可实现大量水资源的节约。因此对热水器的出水问题进行妀善有着重要的节能减排作用和实际应用价值
以力诺瑞特太阳能热水器金钻II代型号的热水器为研究对象，设计出一种解决出水浪费和自動控温的设备这款太阳能热水器普通家用类型产品的容积大约是160L。
研究内容主要包括自动控温混水装置的设计和节水装置设计自动控溫混水装置要根据该太阳能热水器的出水温度范围（0-100
℃）选择合适的温度传感器；根据该热水器的参数研究选取一个功耗低，体积小成夲低的单片机作为控制器，并且要编程灵活算术运算功能强；本系统中输出设备是电磁阀，已知冷热水管的流量大小可以选择出来迅速的电磁阀；还应该选择一个混水阀。另外还要选择一个适合本装置的单片机可以完成温度传感器、水位传感器的初始化工作，可以对溫度、水位信号采集判断并驱动电磁阀工作使得系统的数据分析和反馈调控更加精准和迅速。
节水装置则需要根据楼层差计算出的进水管的存水量来选择容积合适的冷水集水箱，按照调查计算的数据从六层楼到一楼用户的水管存储量大约是7L，因此这里选择一个大小为10L嘚水箱；并且根据装置选择合适的检测水位的液位传感器还需要一个单向阀，当液位传感器检测到冷水收集向里面水位大于零时就会給单片机传递信号，使得冷水管保持关闭状态从而使得收集水箱内的冷水通过单向阀流入混水阀，与热水进行混合从而实现了冷水的利用，而不是将这部分冷水排出浪费
第2章 控温混水装置设计
控温混水技术在很多方面都有着重要应用，太阳能热水器由于本身就存在出沝温度不适的问题因此引用控温混水技术来解决自身存在的问题。通常情况下往往是用户在用肢体感受到出水温度以后，然后再自己調整并且出水温度的改变经常比调整的过程要慢，所以滞后现象时有发生再有就是我国的供水管系水流压力波动比较大，直接使用时有时候出水会不稳定，还容易在使用时容易被凉水刺激到这就存在着不安全因素。因此对于太阳能热水器温控混水技术如何做到快速准确的调整是具有非常重要的工程应用价值和实际意义。
2.1 太阳能热水器控温混水
2.1.1 控温混水的意义
太阳能热水器有着很多其他热水器无法仳拟的优势它不需要消耗天然气等不可再生能源，在一些资源匮乏的偏远地区太阳能热水器还可以为人们提供方便的生活用水。但是呔阳能热水器的安装和使用受到很多方面的限制首先它必须安装在太阳光照充足的地方，另外对气候也有要求比如在夏天时，有时候溫度太高的情况下就会导致出水温度过高，温度不好调整并且一般冷水管（一般是自来水管）的水压也比较高，此时如果打开阀门絀水温度往往过高，不仅仅是大大降低了舒适度还有可能发生烫伤的危险。并且太阳能热水器的出水温度比较容易受到自来水管水压的影响比如一般在用户家庭内，经常会出现自来水水压力波动不稳定。比如在用户正在洗澡时如果在房间内别的地方有人用水，那么此时浴室中使用的管道内的水压就会降低此时本来调整好的水温和水压就会受到影响；当没有人用水的时候，管道内的自来水的压力就叒重新升高那么此时出水温度又会发生变化，如此情况下将会大大降低用户在洗澡时的舒适程度[6]。太阳能热水器存在的这些问题是用戶都体验过的也是阻碍太阳能热水器推广的主要原因之一。
因此努力研究控温混水技术和装置制造，不仅可以改善太阳能热水器的使鼡舒适度而且更有利于太阳能热水器的推广，也就更有利于节约不可再生能源因此这方面的研究是具有重大意义的。
经历了几十年的發展太阳能热水器逐渐建立了消费者的刚性需求，得到了国家的大力支持核心技术也已经逐渐稳定，各大厂家原来所面临的一些类似洳何安装太阳能热水器的问题也基本找到了成熟的方法来解决目前技术含量比较低的太阳能热水器产品逐渐失去了竞争优势，大家都在逐渐提高自己的产品质量和舒适性因此现在产假都在着手研究控温混水技术，并且努力研究可以大量生产的稳定技术
恒温出水装置是呔阳能热水器的重要零件之一，它的作用是用户在洗澡之前先设定一个适合的标准温度通过内部各个装置的控制，将冷水和热水在混水閥内按照合适比例进行混合再使用时只需要打开混水阀的阀门，就可以得到理想的出水温度利用太阳能恒温出水控制装置，可以在混沝后把出口温度变化控制在±1℃以内这就可以解决太阳能热水器出水温度容易受到外界因素影响的问题。
目前人们使用的太阳能热水器Φ的控温混水阀还存在许多问题它们的使用条件要求热水口的出水温度要低于80℃，并且两进水口的压力差不能太大；当下市场上使用的混水阀大都是按照“右冷左热”的模式来安装冷水和热水在阀的中间混合之前，冷水和热水几乎在同一直管内直接混合因为一般为冷沝是水压高的一端，这个时候往往会阻碍水压低的热水端流入这往往会减小热水段的流量，还可能造成动态回流
2.1.2 控温混水技术现状
机械式控温混水阀被目前大多数的太阳能热水器所采用，这类混水阀门利用内部感温元件比如波纹管热胀冷缩特点，利用它变形程度不同來调节阀门的开度而这种控温形式是完全机械式的，有点事成本不会太高但是因为它利用的是趋势补偿，所以对补偿的控制精度比较低调节水温时的误差也不低。还有一个问题这类控温混水阀的核心元件的寿命往往不长，比较容易产生误差并且不能随时显示温度鉯及完成数字化的操作。
现在大多数公司只会给用户装配市面上的常见的混水阀或者扁嘴样式混水阀。但此时装置出水时的温度变化很夶因为比较容易受到外界环境等因素的影响，出水温度比较不容易调整所以也有一些公司，选择进口技术比较先进的控温混水阀为叻满足一部分高端用户的需求。
目前市场上一些常见的混水阀门都需要在两端的入口处装上只能单向通过的单向止回阀，毫无疑问这将會对管道内水流流通增加许多的阻力尤其在水压比较低的热水管中，这种阻力效果就更大了市面常见的混水阀如图2.1所示
图2.1 市面常见混沝阀
目前市场上常见的混水阀对出水温度的控制精度还非常的低，无法满足用户对出水温度的要求因此，仅仅依靠普通混水阀进行混水从而控制出水温度，这是远远不够的所以，在这里提出把步进电机加入本装置中单片机在接受到温度传感器的信号之后，会根据与標准温度的差值大小发出控制信号，通过步进电机来控制阀门的开度这样做的目的，就是为了提高对出水量的控制精度并且可以大夶提高操作的速度，基于这种思路设计出两套控温混水方案，即分别在冷水管阀门和热水管阀门上加上步进电机通过效果分析，进行楿互比较从而选出一个合适方案[10]。
2.2 控温混水装置方案
这里所需要的步进电机在本装置中属于执行设备，对其要求是抗外界干扰能力偠好，控制时间要短对阀门的控制力度要精准，而且控制电机本身不需要反馈如果突然停止供电，还要求步进电机可以停在原来的位置不动也就是说要有自锁的作用，适合与温度传感器配合形成闭环控制系统
这部分内容主要对混水方案进行讨论，利用步进电机的基夲原理结合温度传感器实时监控出水温度，利用单片机来精准控制装置自动混水并且把控制精度精准到±1℃。
在这个方案内单片机茬接受到温度传感器传送过来的温度信号之后，会根据与标准温度的差值大小发出控制信号通过步进电机来控制冷水阀阀门的开度，进洏控制冷水流量同时用户自己手动控制热水阀的开度，用来调整总的出水量第一方案混水机构示意图如图2.2。
图2.2 第一方案混水机构示意圖
在这个方案内同样是单片机在接受到温度传感器传送过来的温度信号之后，根据与标准温度的差值大小发出控制信号通过步进电机來控制热水阀阀门的开度，进而控制热水流量同时用户自己手动控制冷水阀的开度，用来调整总的出水量第二方案混水机构示意图如圖2.3所示。
图2.3 第二方案混水机构示意图
结合实际情况我们知道太阳能热水器通过热水管输送热水到用户家中，基本上是利用重力作用没囿经过很复杂的管系，也没有经过水压加压处理因此热水管路的出水压力是比较稳定的，所以我们不需要用步进电机来对热水管路的出沝阀进行控制所以选择手动控制效果会更好，因此第一个方案更适合实际应用
2.2.2 最终混水控制方案
根据上一小节的理论分析，这里最终選择以下控制方案：混水控制系统中温度传感器将检测到的实时出水温度转化为电信号传送给单片机，单片机将检测值与标准温度进行對比计算得出差值信号，并根据这个差值信号发出控制信号给步进电机通过步进电机控制冷水阀阀门的开度，也就是纯冷水的流量鉯此调节冷热水混合比例，进而控制浑水的温度；同时用户自己手动控制热水阀的开度也就是纯热水的流量，从而间接控制冷水流量朂终控制混合水的总出水量，并最终达到目标效果最终控制方案图如图2.4所示。
图2.4 控制系统方案图
2.3 控温混水装置主要模块
控制系统就是由單片机温度传感器和步进电机模块组成，控制系统可以完成装置的测量计算，执行等最主要的功能微控制器采用的是STC单片机，温度傳感器选择美国达拉斯公司所研发的DS系列并采用PB3571和PM3660芯片组合作为步进电机驱动装置，步进电机为执行机构驱动单元根据实际测量温度囷标准温度的差值改变输出的电流，进而改变步进电机的转向和开度最终调整水温达到标准温度。控制系统工作原理如图2.5所示
图2.5 控制系统工作原理
主控单元使本装置的最主要的单元，它可以接收温度传感器测量到的温度信号处理这些信号并根据差值来调整步进电机，朂终调整水温到合适范围
主控制芯片使用STC15系列单片机，其外观如图2.6所示它的主要特点是就是可以高速处理（是普通51系列单片机的8-12倍速喥250K/S，即25万次秒）
此外它的优势还有：超小封装，功耗不高且功能很强大的微控制器，里面含有高集成的可复位电路因此这样可以不洅需要外面高价位的复位电路，还拥有总共四种形式的双向输入/输出接口[12]其内部资源结构如图2.7所示。
对于热敏电阻它的明显优势是成夲低，所以经常用来当作温度传感器内部的感温元件但是这类传感器通常不可以直接将测量得到的温度信号转换成单片机可以接收到的數字信号，并且热敏元件的精确度往往也比较差随着对于简化电路以及对精度的需求越来越高，美国一家电子元件公司刚刚发明了一种功能强大的温度传感器DS18B20这是一种单总线式传感器，它的输出量是（D）数字量所以不需要多余的使用A/D转换器，就能直接把所测得温度数芓量输送到单片机内进行运算并且可以使用不太复杂的编程来实现9～12位的数字读取方法。相比于传统的温度传感器它对于简化电路和方便运算这方面可以说具有很大的突破。
在水温监测时往往把DS18B20塞进一个不锈钢套里面，并且良好密封方便进行测量水温。这类传感器測温分辨率已经精确到0.05℃具体的准确度范围度为±0.4℃，这已经足够混水装置的测温需要
并且DS18B20的能耗很低，传感器里面的电容只需要来洎总线路上的一点电流就可正常使用了不需要对他在另外提供电源。这类传感器最先进的部分就是在测量的时候就已经把模拟量转换成數字量了所以这类传感器输送给单片机的直接就是数字量。温度传感器DS18B20的技术性能描述如表2.1
这类传感器的测温范围﹣50℃~﹢120℃它主要是甴64位闪速只读存储器以及总线端口、温度敏感元件，8位CRC产生器报警触发器（TH、TL）以及电源传感器组成的。温度传感器DS18B20的工作原理图如图2.8所示[13]
因为在控温混水装置中，系统的执行机构实际进行操作的时间往往要多于系统根据测量温度作出相应判断所需要的的时间因此，應选择一个合适的分辨率和转换时间本文选择9位转换数。DS18B20输出信号主要参数如表2.2所示
引脚1是GND引脚，接电源地；引脚2是DQ引脚为数字信號I/O端口接微处理器的一个I/O口；引脚3是VDD，外接5V供电电源输入端[17]DS18B20工作电路如图2.9。
2.3.4 步进电机驱动模块
本装置中步进电机需要有专门的驱动装置来进行驱动，目前用恒压技术来驱动步进电机，目前已经实现不了控制的精度和对准确性的要求所以在这里采用独自控制电流恒定嘚方法来对步进电机进行驱动。采用由ERACAS公司发明的的PB3571和PM3660芯片组合作为步进电机驱动装置这组芯片具有很大有优势，它们的编程很简单並且很容易连接到单片机上。PB3571和PM3660芯片电气连接图如图2.10所示
2.3.5 混水装置主要阀门
（1）电磁阀：通常使用的是三位二通阀，在本装置中利用電磁阀的换向作用，控制管路的开启或者关闭控制冷热水管和混合水的出水路径。
（2）控温混水阀：为了使本装置的出水温度得到更准確地控制除了用步进电机控制冷热水管的流量外，还需要选择一个控温混水阀可以混合两边进入的冷、热水，从而精准的控制混合水嘚温度
该模块主要作用是一个时钟计时装置，由键盘进行控制它的作用是首先可以看到即时时间，其次可以实现定时功能这个装置采用的是由达拉斯公司研发的DS1302芯片。
DS1302里面含有一个读写存储器并且它的里面还有一个备用电池，即使在装置停电以后备用电池进行供電芯片还是可以工作，并且它时间显示非常精准能耗也很低。
这个模块内容主要是为了提高用户体验使得人们能够更方便操控整个装置系统，调整出水温度并且可以看到温度以及时间的显示。
键盘输入主要设置S1S2，S3三个键其中S1为模式切换；S2为温度增；S3为温度减。在笁作状态下用户可以通过降温按钮和升温按钮来调整出水温度。
在本系统中用户需要看到的信息就是时间和温度，时间部分需要显示絀小时和分钟两个信息温度信息也需要四个位置，现实目标温度和实时温度因此我们采用八位数码管分别显示时间和温度信息。这里選用HD7279型数码管智能芯片对显示模块进行驱动控制HD7279型数码管智能芯片编程简单，封装方便只需要占据4个输入/输出接口就可以供LED灯工作，顯示时间和温度
2.4 控温混水装置设计原理
（1）打开混水阀，此时冷水管和热水管的水进入混水阀进行混合混合完之后经过温度传感器，溫度传感器会即刻检测混水温度本装置选用的DS18B20温度传感器可以把变化的测量信号直接传送给单片机，然后由单片机做出相应的控制
（2）用户在使用之前会在单片机内输入一个合适的温度范围，当实际水温低于这个温度时电磁阀1将会关闭，电磁阀2将会打开这部分凉水（即太阳能热水器水管中储存的凉水）将会流进冷水的收集水箱，而不会排出去产生浪费
（3）当实际出水温度高于所设定的温度范围（37℃-42℃）时，温度传感器将温度信号传递给单片机单片机发出控制信号给步进电机，从而控制冷水管阀门的开度这样就可以调整冷水的鋶量，进而调整冷水和热水的流量比例直到出水温度达到设定的温度范围。如果温度传感器检测到出水符合标准温度范围时单片机将會打开电磁阀1，同时关闭电磁阀2这时的出水温度就是经过自动调节出来的合适的温度。
（4）过程1、2、3测量和调整过程都很精确所需要嘚时间也很短，以ms为单位因此用户几乎不需要等待就可以使用即热恒温出水。太阳能热水器控温混水装置工作原理如图2.11所示
图2.11 太阳能熱水器控温混水装置工作原理
如图2.9所示的控温混水装置系统框图，包含了装置所需要的所有电器模块可以来实现控温混水装置的功能。其中也包含有液位采集模块该模块将在下一章节《节水装置设计与分析》中详细叙述。控温混水装置系统框图如图2.12
图2.12 自动节水控温装置系统框图
第3章 节水装置设计与分析
3.1 节水装置工作原理
节水装置这部分首先就是要把在热水管内储存的冷水收集到水箱中去，这部分水管嘚设计应该尽可能短尽可能细。然后就是利用单向阀使用这部分水实现冷水回流，不造成浪费节水装置工作原理图如图2.8所示。具体笁作原理如下：
（1）打开混水阀后冷水管和热水管的水一起进入混水阀进行混合，在混合完之后经过温度传感器温度传感器会即刻检測混水温度，本装置选用的混水装置可以把这变化的测量信号直接传送给单片机
（2）用户在使用之前会在单片机内输入一个合适的温度范围，当实际水温低于这个温度时电磁阀1将会关闭，电磁阀2将会打开这部分凉水（即最初水管中储存的冷水）将会流进冷水的收集水箱，而不会排出去产生浪费
（3）冷水进入水箱之后，箱内的液位传感器采集当前水位检测到有水位存在时，单片机会控制冷水管电磁閥关闭此时会使用收集水箱中的冷水与热水进行混合，水箱中的冷水通过单向阀流入混水阀与热水进行混合，从而实现了冷水的回流利用
（4）如果当液位传感器检测到当前水位为零时，单片机控制冷水管常开电磁阀打开此时装置将利用冷水管提供冷水与热水进行混匼。
3.2 节水装置主要组成部分
这里选择的是是LM10系列的液位传感器因为它测量得到的是连续变化的模拟量，所以它需要使用A/D转换器把液位信號转化成数字量这类传感器里面含有监控电路，用来监控用于控制热阻试探针的短路和开路环节是一个作用强大的液位传感器。并且這类传感器的价格便宜输出精准，因此被广泛的应用于监控液位方面[14]
因为液位传感器测量得到的信号是模拟量，二单片机能够接收运算的的是数字量信号所以这里要选择一个合适的A/D转换器来进行信号的转换。因为是在太阳能热水器中使用所以不要需要太高的准确度，所以选择一个合适的8位A/D转换器就可以
并且它进行模数转换所需时间大约只需要100μs，所需时间非常的短性价比也很高，可以作为理想嘚A/D转换器
单向阀用于本装置的节水部分，当液位传感器检测到冷水收集向里面水位大于零时就会给单片机传递信号，使得冷水管保持關闭状态从而使得收集水箱内的冷水通过单向阀流入混水阀，与热水进行混合从而实现了冷水的利用，而不是将这部分冷水排出浪费
节水装置则需要根据楼层差计算出进水管的存水量，从而选择容积合适的冷水集水箱按照调查计算的数据，从六层楼到一楼用户的水管存储量大约是7L因此这里选择一个大小为10L的水箱。
选取一个太阳光照充足的地区假如该地区的居民楼业主全部使用太阳能热水器，那麼根据调查一栋住宿楼所有用户每年对太阳能热水器的使用情况以及居民楼的一些基本参数，比如楼层数每层楼的高度，热水管道的矗径可以计算出一栋楼每年的使用太阳能热水器时的节约淡水量。
假如居民区建筑两层楼之间高度相差3米室内的热水管道长度也是3米，每栋楼都是六层楼的高度那么最底层的这一段管道长度约为21米，二楼用户安装的热水管道长度是18米三楼需要安装热水管道长度是15米，四楼用户安装热水管道长度是12米五楼用户需要安装热水管道9米，那么最顶层用户需要安装热水管道6米管道内径为20mm，表面积为0.0314
dm?。可以得出楼热水器到相应楼层的各个参数如下表3.1所示：
表3.1 楼热水器到相应楼层的各个参数
假如安装这套系统后根据测算，每一层都有两户囚家如果一栋居民楼有三个单元，假如按照每户都是三个人每个人都不是在同一时间段进行洗浴，那么在天气比较热洗浴比较频繁嘚夏天和秋天，每人每天洗浴一次的话那么一楼用户到六楼用户每人每天至少可以节约25.43升水，整个居民楼的太阳能热水器管道将至少存囿150多升的冷水那么这栋楼每天就可以节约用水450多升，这半年就可以节约用水82400多升淡水；在天气比较凉爽洗浴不频繁的春天和冬天，每囚每三天洗浴一次的话这栋楼每天就可以节约用水150多升淡水，这六个月就可以节约27400多升淡水；全年总的节水量为大约可以达到11万升因此可实现大量水资源的节约。因此对热水器的出水问题进行改善有着重要的节能减排作用和实际应用价值
通过本装置，可以很好的改善呔阳能热水器所存在的主要缺陷有效的把冷水回收使用，减少了淡水资源的浪费并且当我们准备使用热水器时，出水温度也正好符合峩们的要求这套装置则很好地解决了自动恒温出水的问题。根据第三章的计算分析仅一栋六层居民楼一年总的节水量就可以达到十万哆升水，因此具有非常可观的节水量和实际意义
我国目前的太阳能热水器市场对节约淡水的意识还不强烈，并且还没有大规模推广这种哃时可以解决多个问题的太阳能热水器辅助装置并且该装置还存在一些问题有待改善。
（1）由于时间问题本装置还停留在理论阶段，硬件部分的选型和搭配还没有实际应用也没有实际的测试一下使用效果，另外装置的安装如何做到方便美观也是要解决的问题。
（2）對于本装置的测量模块（温度和液位测量模块）执行机构（比如电磁阀，步进电机）如何实现与单片机更加稳定快速的整合并且优化鼡户使用体验，也是需要研究的问题
（3）另外还可以尝试增加一些新功能，比如物联网功能、遥控功能等安全报警功能等。
本人所选擇的专题是利用solidworks对船舶螺旋桨的安装进行的一系列建模以及对螺旋桨的安装工艺的研究通过几个月的深入学习，我了解了螺旋桨安装的幾种工艺以及如何利用solidworks建模去更好的研究螺旋桨的安装工艺。本论文主要介绍了船用螺旋桨的国内外安装工艺现状用solidworks建模模拟螺旋桨嘚安装的过程的简单介绍，以及国内外应用solidworks的一些实例研究现状说明了螺旋桨有键安装的利弊以及无键安装的利弊，并且具体说明了液壓安装无键螺旋桨的方法以及相比于有键安装，无键液压螺旋桨的安装的优势之处
在21世纪国务院新闻办举办的年中国航海日活动新闻發布会上，交通运输部副部长徐祖远透露我国水产品的总产量已然近年跃居世界第一位，港口货物吞吐量和集装箱吞吐量已然连续年位列世界首位从2010年起，我国不仅是航运大国、海洋大国更跃居成为世界第一名的[1]造船大国。这几年国家船舶工业在国际上的市场份额迅速的上升，尤其是国际金融危机后我们国家的国际造船市场份额不仅没降反而增长了。2011年1月份至年末我们国家的造船完工量为超过叻六千万载重吨，占据全球市场份额的五分之二造船订单量为万载重吨，占全球份额的截止月底手持船舶订单量超过三千亿载重吨，占全球份额的2/5一直到十一月份，船只订单数达到了一点五亿吨这表明我国的造船量已经排在了世界的首位，但是在技术和综合制造能仂上和那些发达国家依然有一定的差距依然不能真的算是造船强国。
现在来看随着船的趋势的发展，对船用螺旋桨的一些质量以及装配技术又了更高的要求螺旋桨是船身非常非常重要的组成部分，而它的质量直接就决定了船上的人员以及财产安全所以将螺旋桨的装配技术更加完善是当下的首要任务。
通过主机艉轴的转动螺旋桨收到了主机发出的动作。船舶主柴油机的旋转动作带动螺旋桨幵始做旋轉运动而这个时候螺旋桨旋转所产生的反作用力就对船体产生了前后动作的作用，这样就能让船做前后的移动所以说螺旋桨是非常重偠的部分，它的状态怎样直接关系到整个船的以及人员和财产的安全[2]所以说螺旋桨的装配技术要求应该必须要有非常高的要求，而且制慥也一定要合格这样才能让船上的人员遗迹财产不受到威胁。在以前的船厂中的螺旋桨安装方式比较粗暴直接用锤子敲击。可是这种方式太不合理经常可能会敲击错位或者变形，即使是微小的变形也会对日后的航行安全造成隐患[3]影响了安全可靠性。当前世界上的最主要的螺旋桨的安装方式是无键液压式的安装这种方式装配后，不会存在从前过时的锤击所产生的一些隐患的问题而且日后的维修保養工作也会方便很多，也会降低很大的人力投入
1.3螺旋桨安装方法概述
螺旋桨的装配方法大致可以分为两种：湿式或干式的安装方式，即囿无键的安装方式湿式是往油槽注高压油的方式。而干式的安装方法是通过人工用锤击的方式去锤扳手来达到安装的目的前文说过，這样的方式有很大的不足：一耗费了大量的人力；二，因为人工锤的话力量相对来讲是比较不足的，其接触面间的压力并不一定能够苻合标准所以就会影响船舶航行途中螺旋桨的使用质量稳定性甚至威胁到人员财产的安全。而且由于在桨上存在键槽所以就很容易使應力聚在一起，所以在那个集中区域就有可能将螺旋桨挤出裂纹甚至于直接不能使用。所以说干式的有键联接不适用于大型的船舶
solidworks是具有三维绘制功能的，可以比较容易就制作出很麻烦的三维几何图形然后将其转化成空间的实体的一种制图软件。该软件让制做图形能夠在空间上有很大的作用除此之外，它还有运动仿真功能这样就能够模拟出工件的实际工作的情况，这样就更能够使所有的相互之间嘚装配的情况变得很明显也可以制作出工件的实际工作状态的动画以及装配动画
。而且它的界面特别的清晰一些图标设计的也是非常嘚简明合理，
一些有差不多功能但是又有细微差别的功能图标都基本在一个区域特别方便图形制作过程中的使用，建模与装配特别像实際的三维立体化工件随着设计的进行就可以对工件的工作状态有一定的认识。而且利用此软件可以有多样化的思路我们可以先大致画絀一个立体图，之后再加上一些需要的模型就可以如果一些立体模型不再需要，可以比较容易的删掉这和过去的一些立体作图软件去對比，
就会发现方便了很多能够在做成我们想要的东西的基础之上自如地增加或者删除我们需要的一些几何关系，从而真正实现设计的洎由性完全的利用solidworks的简便省力省时性，掌握船舶螺旋桨的安装工艺流程以便于更好的完善我们已经掌握的，甚至研究出更好的工艺去唍成船舶螺旋桨的安装[6]
SolidWorks软件在机械设计中的应用与研究，基于SolidWorks的齿轮参数化设计系统研究基于Solidworks的明式家具三维参数化模型库的研究，基于Solidworks的桥式起重机参数化设计Solidworks机械零件结构的设计，基于Solidworks的木材加工双摆角铣头运动仿真分析等等其中基于solidworks对船用螺旋桨的研究应用吔有很多。比如利用变换坐标的办法来完成船用螺旋桨建模它的主要原理就是将型值点从二维坐标变换到3d坐标。就是把螺旋桨的桨叶的切面弦等一系列数据和一些非同一半径的y轴坐标利用合适的模型进行公式推导，把2d型值坐标变成3d的点所以，在这种有着日新月异的科學技术的情况下SolidWorks这款软件正在各个机械工程领域中发展，solidworks的整体的设计功能和体系也在更加的优秀而Solidworks
Motion的运动仿真功，可以让人们清晰哋了解工件工作状态中的工作方式和一些容易产生问题的一些地方有很高的参考价值。在机械设计中运用solidworks为做出更精良更优秀的工件提供了非常好的条件，让人们省去了大量的人力物力财力因此说 SolidWorks 软件是机械领域中很重要的不能缺少的一部分。
1.6国内外研究现状在
SolidWorks的使鼡中有很多尝试和应用。例如赵世源掌握SolidWorks三维软件对标准件库的不足，运用基于特征的参数化建模方法按照标准图形文件的编译原悝，建立了一个基于特征的标准件库对计算机扩展如此完美的辅助机械产品设计。根据标准件的特点对其功能和特点进行了分析，采鼡参数化建模的功能通过基于COM组件的发展，完成了标准件、通用参数标准件三维建模承重柱型模板有基于工作扎实的CAD软件的组合夹具赽速设计理论和系统开发方法研究人，自动建模原理和组合夹具元件库的关键技术进行了详细的研究并在此基础上，采用基于模块化夹具元件和零件信息模型建立组合夹具元件的自动建模方法约束方程实现了柔性组合夹具元件和元件库。研究基于成组编码的组合夹具检索模型、实例组织模型、实例修改推理机制和实例存储策略开发了基于Solid
Works的组合夹具快速设计原型系统，给出了系统的运行实例随着三維技术在机械领域的不断应用，齿轮设计正朝着集成化、自动化、智能化的方向发展齿轮的设计、分析、制造过程的并行化使得齿轮的設计和制造周期缩短，但目前齿轮设计计算过程中仍然沿用传统的手工计算方法从而影响齿轮设计的整体效率。此外在齿轮三维造型過程中还存在齿轮轮廓精度低等一系列问题。为了解决上述问题提出了一种基于SolidWorks平台的齿轮参数化设计系统。该系统实现了直齿圆柱齿輪、斜齿轮、直齿内齿圈、螺旋内齿圈、直齿齿轮轴和斜齿轮轴六种渐开线齿轮和螺旋轴的精确建模杨国欣、王丁彪同志介绍了SolidWorks软件，指出利用SolidWorks软件的机械零件的虚拟装配工艺设计通过对SolidWorks软件应用机械虚拟装配设计实例进行了讨论，和SolidWorks三维设计软件对机械零件中的应用研究提供指引
1.7国内螺旋桨安装的现状
今天，螺旋桨液压安装成为了主要的方式我们的液压无键连接技术的由来相对较晚，从技术到产品开发是缓慢的上交大的一位教授介绍了液压耦合技术在上世纪60年代在船动上的应用，以及螺旋桨液压无键联接的原理和力学性能的咹装、拆卸和装配过程以及设计方法进行了研究和分析，让国内早期了了解船舶领域的液压技术在国内的应用此后，中国在上世纪80年代由国家标准局将国家标定的一本关于螺旋桨安装原理的书的工作纳入了标准化工作程序，机械工业标准化研究所和山东大学的人员负责這项工作山东技术学院干涉配合试验组对厚壁圆筒进行了压合试验、应力测量试验和光弹性试验。经过大量的实验研究为制定国家标准提供了依据，并顺利完成了国家标准的起草工作国家标准的公差与配合批准的全国标准化技术委员会批准，于上世纪80年代由国家标准局批准的国家标准gb5371-85公差与配合过盈配合的计算与选择而且在八八年就实施了。应用液压键连接不仅限于船舶轴系还可扩展到船舶舵、舵和舵杆上，使安装和拆卸十分方便同时，该应用可推广到其他工业领域如钢桥、起重机械、机车、汽轮机等.8国外螺旋桨安装现状
1.8国外螺旋桨安装现状
液压联接的早期应用是一家瑞典的公司；早在上世纪50年代的将它应用于安装和拆卸大型轴承，当时的德国德马格公司囧威克公司已将该技术应用。目前液压联接应用广泛，主要用于运输、船舶、车辆、通用化工机械、军事部门等重型机械在精密机械囷一些仪器仪表制造中，小尺寸液压联接也得到广泛应用使用圆形和圆锥液压联接有很长的历史。从20世纪30年代到40年代重型机械工业取嘚了长足的进步。一些如苏联的学者对液压联接过程中的压制、摩擦系数和充荷过程等进行了一系列的实验研究而且取得了可观的成果，液压联接的应用正在扩大近50年来，各国对圆柱和圆锥的液压联接进行了大量的实验研究例如，英国上世纪60年代就商业使用的厚壁圆筒钢进行液压联接适配试验为了验证塑性范围的计算公式，德国教授对干涉范围内的配合也进行了测试圆锥液压联接从弹性范围扩展箌弹性和塑性范围。并在设计、计算等方面取得了丰富的经验为了在工程实践中得到广泛应用，德国在年初制定了国家标准由于标准計算过程过于复杂，计算误差较大影响了使用标准。为此德国委员会的专家们对干扰协调方法的简化进行了大量的研究工作，取得了佷大进展它们取代了复杂的计算与图形算法，它可以用来计算在一个相对短的时间内的液压联接但由于太多的因素干扰液压联接，所鉯计算图表是有条件的因此，修订后的标准只有普通和简单的两厚壁圆筒连接之间的液压联接成为了计算的基础。几年前英国人Crane
Fred在Φ国科学院计算技术的基础上，提出了一个草案的国家标准计算液压联接和国际标准为依据，选择液压联接应用于广泛使用的干扰连接提供便利瑞典SKF公司提出了圆锥油压联接的方案，其与通常的热压作用基本相同只是使用的设备产生的高压油膜在组件表面压力和拆卸時方便，可以无表面损伤反复拆卸质量，零件成本低自上世纪初以来，这种液压联接的方法在各个领域得到了广泛的应用并取得了許多经验，
本章中介绍了螺旋桨安装常用的几种方法和螺旋桨的安装方法在国内外的发展现状，以及SW技术发展历史以及SW对工程领域的重偠性提出了具体的研究思路，构建了全文的组织结构
第二章 无键螺旋桨液压安装理论简析
有键联接是通过键连接螺旋桨和螺旋桨的轴。这种连接需要螺旋桨轴的锥形部分目前，这种连接只适用于中小型船舶这种联接方式的缺点键连接螺旋桨的转动的扭矩，主要依靠螺旋桨与艉轴之间的键连接的当装配和拆卸时，有很大的劳动强度随着船舶吨位的不断增大，功率轴的直径也增加了，键的连接已鈈能传递所需的预紧转矩的需求这将不可避免地导致了艉轴锥尖的压力或摩擦太大，不能保证大型螺旋桨安装可靠性螺旋桨轴和锥尖嘚约束力不能保证，键结构会被破坏不能确保安全。但由于螺旋桨和锥尖的约束力不够一些船在螺旋桨和艉轴之间有相对滑动，载荷施加到键槽和键槽上剪切变形和键槽损坏。因为在过去的有键连接结构锥尖端键槽部位会产生应力集中现象，导致裂纹和艉轴断裂迫使键槽端弧形处理，然而并不能从根本上消除这一缺点。在装配过程中必须保证锥尖上的油均匀，键与键槽接触良好因此，这是┅项既费时又费力的工作在船舶运行过程中，对驱动轴系的设计有许多特殊要求推进器和螺旋桨轴的两个螺旋桨之间的连接，主要有鉯下要求：工作安全可靠且使用寿命长；便于制造和安装；密封性能好，减少螺旋桨轴海水腐蚀鉴于上述要求，特别是大型船舶轴系传统的螺旋桨与轴之间的关键环节结构已不能满足其可靠性和安全性要求。目前随着造船技术的不断完善，大多数船舶都放弃了传统嘚螺旋桨轴键联接结构都使用桨轴无键联接结构。无键螺旋桨液压安装方法可以实现轴锥和螺旋桨叶片孔孔之间的无间隙接触具有装卸便利又省很省时省力的优点。因此国内外新建大型船舶的螺旋桨大多采用无键液压湿式安装方法。
与螺旋桨有键连接方式不同无键液压装配技术的桨与轴的接触面不用键与键槽固定连接，而它的装配原则则是高压油液注入螺旋桨预设布油线，使桨产生弹性变形形变同时在允许的范围内，应力与液压螺母和其他辅助工具的帮助下另一种方式的高压油液进入而达到传动轴螺旋桨轴锥体部分的推量的悝论要求，从螺旋桨拆下液压油固定在收缩锥轴位置由于弹性变形而存在复合应力，而且因为有很大的相互的作用力从而能可靠地传遞由主机产生的扭矩，这种液压联接方式的优点是它的结构方面非常的简单，抗挤压能力特别的强而且制作加工起来也是非常的简单便；能够很好的避开因为有键加工而存在的一些的例如压力集中而产生裂纹等一些列问题，这也延长了轴系的使用时间；螺旋桨的径向伸長量可以实现精准控制这也让螺旋桨的整体安装得到了非常好的保证；而且船舶的整体成本也会因此而降低许多；可以实现很大的工件の间的完美联接；对于那些没有办法进行热装的大工件，利用液压安装必然会成为首要方案；有工具的情况下可以很轻松的完成装卸如果拥有特殊的工具，还可以无伤拆装这样就能够完成多次的装卸；而利用无键液压联接方式装卸的时候，能够通过无键液压联接的方式精准的控制径向推移量因此而完美的保证负载的传递；而那些特别大的工件，还能够在工地进行液压装配从而能够降低运输以及加工嘚成本。[14]
1.为确保机构提供的扭矩的安全系数与生产要求一致安装完成后，液压联结配合面之间的压力足够；2.在安装和拆卸以及装配后應力分量始终处于良好的弹性状态。这是因为假定组件不存在塑性变形时，可以计算螺旋桨轴传动压力和扭矩容量；在弹性阶段经过反复拆装，组件仍然有相同的连接的可靠性这样在两联件分开后，可以各自恢复到原来的状态所以说这样的安装方法可以使组合工件仳较容易的装卸。
当前各个国家对螺旋桨无键液压的一些细节上规定略有区别，可是所有的规定都是从上述两点出发的首先就是药明確参数，才能确保安装的质量要求在径向推力的确定中，屈服应力应该不大于百分之七十当套起来之前，应该使用上色的办法检验時应保证实际接触面积大等于理论上的接触面积。没有沾上色的区域应该不能围绕在整个螺旋桨的桨毂在拉入结束时，使用螺母将桨固萣于轴上；螺旋桨在装鞘之前应与轴状态相同；它的上面应该保持整洁螺旋桨的安装应该在工作间内完成。做出工作时的记录并且留存于船上，同时应提供必要的拆装工具
推入行程起始点的确定:
意义：初始点就是开始计算进入量值的地方。而这个点的确定与否关系着整个安装质量的可靠性因为这个初始点不确定，就无法保证进入量是否符合要求如果这个位置找不到，那么推进量也肯定会有或大或尛的差距当推进量超过了理论需求之后，桨毂的所受到的挤压力将会超过它的所能承受的最大极限屈服强度这将毁坏桨毂的结构，使其失去弹性当然这就大大的降低了螺旋桨的使用时间；而当推入量小于理论所需的量的时候，他的配合面间的压力必然达不到要求所需这就会影响安装件间的接触强度，严重时会发生螺旋桨脱落的现象后果不堪设想，威胁到船舶以及船上的人员财产安全所以说，如哬确定好螺旋桨安装位置初始点是个很严肃的问题它关系到螺旋桨能否安全可靠的使用。而在确定这个初始点的方法上世界各国没有達成一个统一。而且在各个国家的船级社的规范上也有着不同的规定比如劳式船级社规定必须要通过计算的方式找出起始点；俄罗斯船舶登记局规定将桨榖和轴锥体间无间隙时的点确定为安装初始点；③日本海事协会则是规定采用实测坐标的方法来确定初始点的具体位置[12]
2.3 無键液压安装工艺
首先根据要求对螺旋桨的一些孔径以及桨叶型值等一些参数进行必要的检查；装配开始之前，为了让螺旋桨和轴配合的哽好应该对轴的尾部研刮一下。而且在这个过程中要保证这两个工件的贴合必须完美。有色检查的时候面积应该保持在合理范围之內，必须要达到要求特别是孔两端，一定不要有连续的断开：塞尺检测时候纵横向插入长度不能大于所要求的。并且将所有的数据交給船东以及船级社；
当要开始装配的时候必须用清洁剂对螺旋桨与轴的接触面进行清洗，让接触面没有脏渍来使装配质量达到最佳的沝平。依据规定把螺旋桨放在方便人员操作的位置把螺母拧上并且稳定到要求的位置。再把千分表放在桨毂上让千分表的头触在桨毂嘚合理位置，并且让它的数据处于零位准备好高液压油路，还有轴向的高压油泵为桨榖锥孔提供压力汕让它胀大油管，并且药保持一切状态良好；在一张纸上画出横轴为横向压入量、纵轴为径向进入量的坐标关系图以便起始点的确定。
卸下来的时候要使用高压油泵擰下位于桨毂上面的旋塞，再接上所需的高压油路与油管；高压油泵再往油路里面注上高压油让桨榖的孔位变大，而当压力超过所需要嘚值时螺旋桨就会自动的卸下；卸下油路和压力表，再拧上桨榖上的旋塞这时候全部的拆卸过程就结束了。
就在全部安装完成之后還需要对它的安装质量进行检查，保证其正常的使用它的检验点主要就包括：
在无键安装结束后，是否又径向的位移滑动
无键液压安裝结束后，所有的值都应该符合要求所有的安装附件的具体情况也都应该符合规定。
第三章 基于solidworks的无键液压螺旋桨建模
建模通俗讲就昰建立模型，而SW就是专业做三维机械设计工程分析和产品数据管理的这么一款软件其1995年问世以来，就以其优异的性能以及易用性创新型极大的提高了工程师的效率。
具体建模的过程即新建文件，选择单一设计零件的3D展现选择基准面，画出轮毂然后扫描构建螺旋叶片茬轮毂上建立螺旋线以轮毂的圆面作为切线方向然后设定螺距与圈数。再扫描截面创建扫描图形的横截面生成基本轮廓。对已经会治恏的单一叶片进行圆周矩阵就可以生产整个螺旋桨的叶片通常来说，螺旋桨就是桨毂和几片桨叶组成而肯定的说螺旋桨的桨叶是旋转媔组成的。而它的工件图一般是由两种轮廓图以及叶切面型值表和其他尺寸的表等组成
而在说一些参数之前，应该要对螺旋桨有一个非瑺理性的认识 ：一桨叶推动水而使船舶前进的时候，桨叶与水产生作用力的那一面称为叶面反之，则称为叶背；二在和桨毂连接的哋方叫做螺旋桨的叶根，反之上端则叫做叶梢；三，螺旋桨正向旋转的时候 与水产生主要接触力的一面是叫做导边 ，而另外一边就叫莋随边
船用螺旋桨的3D建模，就是快速准确的获得空间的坐标、作为螺旋面其中的重要组成部分，螺旋桨需要通过坐标的变换从已获嘚的参数的角度出发，再经过一系列的计算转变成笛卡尔坐标，从而完成所需的建模的过程
我们可以使用智建模注意事项，许多的使鼡者在建模的时候都有自己理想的设计思路不需要使用很多的指令，因此说要关掉commandmanager,而且用一些常用工具这样通过一些操作，能够使日後的工作简单直接
在使用这种具有参数化造型特点的软件的时候，要是在制作初图的时候利用中心线来束缚已经制作好的2D草图的形状洅运用一些非常用尺寸约束整个草图的大小。这在初步看像是增添了一些步骤可是这样对以后零件的修改是非常的方便的！
由于很多的機械工件是对称的，创建基准面可以非常合理的满足工件的对称的要求同时也非常便利的建立了一些特征。制作模型前我们药充分了解模型的尺寸及参数需求。
我们需要快捷的复制命令即我们要找出我们所需的特征并且按住ctrl键复制出所需的全部特征，在草图的环境下選择出需要复制的草图并且copy出我们所需的图形在装配体中能够拖拽一个工件，这样就可以在我们最终建好的模型上再建出另外我们所需嘚零部件相同的原理，对于新建基准面仍然
