游艇用氢燃料电池推进系统详细设计与布置(附件)【字数：14616】
摘 要摘 要随着经济的发展，游艇作为一种新型、娱乐的交通工具，开始融入社会，被人们所接受采用。本论文对游艇用氢燃料电池推进系统作了设计与布置，主要对船舱布置，螺旋桨与轴系方面进行了详细设计。就船舱布置而言，基于船型与生活需要考虑，把游艇设置为电力直接传动，分为三层的舱室布置，分别用于电力推进系统，船舱生活场所的布置以及驾驶观光层面。就螺旋桨设计而言，本论文基于船机桨匹配原理，采用对比论证的方法完成对螺旋桨材料、叶数与数目的选型，基于伯利尔限界线对螺旋桨空泡校核，重量，惯性矩计算，使用CAD作出螺旋桨总图以便加工。就轴系设计而言，本论文基于船舶轴系布置原理，采用对比论证的方法完成对轴材料的选择，通过查阅《规范》以各种公式计算轴系直径，轴长，主要对轴系的稳定性，强度以及振动进行校核，最终使用CAD绘制出各轴段工程图。关键词游艇；推进系统；螺旋桨；轴系
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内游艇研究 2
1.2.3 国内外游艇研究特点 3
1.3 本论文文主要研究内容 4
1.4 论文研究结构 4
第二章 氢燃料电池游艇推进装置原理 5
2.1 游艇推进装置组成 5
2.2 游艇传动方式 5
2.3 传动轴系介绍 6
2.3.1 轴系组成 6
2.3.2 传动轴系任务及分类 6
2.4 螺旋桨的定义及分类 7
2.5 氢燃料电池推进装置的工作原理 7
2.5.1 推进装置工作原理 7
2.5.2 氢燃料电池工作原理 7
2.6 氢燃料电池推进的优点 8
2.7 本章小结 8
第三章 游艇结构布置与机桨匹配设计 9
3.1 游艇结构布置 9
3.1.1 游艇参数确定 9
3.1.2 游艇结构布置 9
3.2 船机桨匹配设计 11
3.2.1 船机桨匹配原 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
理 11
3.2.2 船体与螺旋桨的相互作用 11
3.2.3 船体推进系数的主要影响因素 13
3.2.4 螺旋桨选择 14
3.2.5 推进因子的确定 14
3.2.6 有效马力计算 15
3.2.7 螺旋桨的直径等参数设计 16
3.2.8 空泡校核 18
3.2.9 螺旋桨的强度校核 19
3.2.10 螺旋桨的重量及惯性矩计算 21
3.3 推进电机的选择 22
3.4 本章小结 23
第四章 传动轴系的设计与校核 25
4.1 轴的材料选择 25
4.2 轴系的直径计算 26
4.3 轴系布置 27
4.3.1 轴线布置 27
4.3.2 轴系布置 27
4.3.3 轴长的确定 27
4.4 轴系强度校核 28
4.4.1 艉轴强度校核 28
4.4.2 中间轴强度校核 30
4.5 轴系横向振动校核 32
4.6 轴系纵向稳定性计算 33
4.7 轴系扭转振动计算 34
4.7.1 螺旋桨与轴系扭矩计算 34
4.7.2 轴系扭振分析 34
4.8 本章小结 35
第五章 传动轴系和螺旋桨工程图的绘制 36
5.1传动轴的绘制 36
5.1.1 中间轴的绘制 36
5.1.2 螺旋桨轴的绘制 36
5.1.3 尾轴管密封装置的绘制 38
5.2 螺旋桨总图的绘制 39
5.2.1 螺旋桨伸张轮廓的绘制 39
5.2.2 投射轮廓的绘制 40
5.2.3 侧投影图的绘制 40
5.2.4 桨毂尺寸和形状的确定 41
5.3 本章小结 43
结论与展望 44
致谢 45
参考文献 46
第一章 绪论
1.1 引言
经济快速发展，国际形势不稳定，有些许动荡。石油与柴油等各种燃料的价格往上飙升，势不可挡。我们要尽自己所能阻止能源危机的发生，在世界性石油价格上涨总趋势面前，中国未来能源供需的缺口将越来越大，我国能源是否还能安全供应，这要画上一个大大的问号。世界对新能源需求的增加，再加上越来越明显的全球经济一体化进程,都对新能源的开发产生了支持、推动和刺激作用。舍弃旧能源，尽量多开发可再生、清洁能源，是各个国家人心所向。现今各燃料价格上涨，我国能源供应不足，开发新能源，大规模引入可再生能源以及开发地球上蕴藏的大量不为人所知的能源，乃是重中之重。
本论文针对石油能源供应紧缺，空气污染愈加严重的社会现状，对用氢燃料电池推进系统进行详细设计与布置，主要对螺旋桨和传动轴系的研究设计。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外游艇发展较快，各个国外学者主要对游艇对经济、环境的影响作了研究[1]。于1983年，Styne在密西根海洋发展战略项目中身先士卒，对游艇进行研究，主要是研究游艇对经济发展的推动作用以及对环境的影响，接在Styne之后，接连不断地有人发现，游艇活动的经济影响在不同的环境下大有不同，人们做了大量的研究，比如1987年Walter?Milon?&?Charles?Adams对游艇在不同地方的差异性作了对比研究；而Lipton在2003年，发现马兰里游艇经济备受瞩目，由此他开始研究，据他发现，平均每艘游艇每年可以赚取至少7633美元，而且游艇的使用使得工作岗位明显而增加。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内游艇研究 2
1.2.3 国内外游艇研究特点 3
1.3 本论文文主要研究内容 4
1.4 论文研究结构 4
第二章 氢燃料电池游艇推进装置原理 5
2.1 游艇推进装置组成 5
2.2 游艇传动方式 5
2.3 传动轴系介绍 6
2.3.1 轴系组成 6
2.3.2 传动轴系任务及分类 6
2.4 螺旋桨的定义及分类 7
2.5 氢燃料电池推进装置的工作原理 7
2.5.1 推进装置工作原理 7
2.5.2 氢燃料电池工作原理 7
2.6 氢燃料电池推进的优点 8
2.7 本章小结 8
第三章 游艇结构布置与机桨匹配设计 9
3.1 游艇结构布置 9
3.1.1 游艇参数确定 9
3.1.2 游艇结构布置 9
3.2 船机桨匹配设计 11
3.2.1 船机桨匹配原 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
理 11
3.2.2 船体与螺旋桨的相互作用 11
3.2.3 船体推进系数的主要影响因素 13
3.2.4 螺旋桨选择 14
3.2.5 推进因子的确定 14
3.2.6 有效马力计算 15
3.2.7 螺旋桨的直径等参数设计 16
3.2.8 空泡校核 18
3.2.9 螺旋桨的强度校核 19
3.2.10 螺旋桨的重量及惯性矩计算 21
3.3 推进电机的选择 22
3.4 本章小结 23
第四章 传动轴系的设计与校核 25
4.1 轴的材料选择 25
4.2 轴系的直径计算 26
4.3 轴系布置 27
4.3.1 轴线布置 27
4.3.2 轴系布置 27
4.3.3 轴长的确定 27
4.4 轴系强度校核 28
4.4.1 艉轴强度校核 28
4.4.2 中间轴强度校核 30
4.5 轴系横向振动校核 32
4.6 轴系纵向稳定性计算 33
4.7 轴系扭转振动计算 34
4.7.1 螺旋桨与轴系扭矩计算 34
4.7.2 轴系扭振分析 34
4.8 本章小结 35
第五章 传动轴系和螺旋桨工程图的绘制 36
5.1传动轴的绘制 36
5.1.1 中间轴的绘制 36
5.1.2 螺旋桨轴的绘制 36
5.1.3 尾轴管密封装置的绘制 38
5.2 螺旋桨总图的绘制 39
5.2.1 螺旋桨伸张轮廓的绘制 39
5.2.2 投射轮廓的绘制 40
5.2.3 侧投影图的绘制 40
5.2.4 桨毂尺寸和形状的确定 41
5.3 本章小结 43
结论与展望 44
致谢 45
参考文献 46
第一章 绪论
1.1 引言
经济快速发展，国际形势不稳定，有些许动荡。石油与柴油等各种燃料的价格往上飙升，势不可挡。我们要尽自己所能阻止能源危机的发生，在世界性石油价格上涨总趋势面前，中国未来能源供需的缺口将越来越大，我国能源是否还能安全供应，这要画上一个大大的问号。世界对新能源需求的增加，再加上越来越明显的全球经济一体化进程,都对新能源的开发产生了支持、推动和刺激作用。舍弃旧能源，尽量多开发可再生、清洁能源，是各个国家人心所向。现今各燃料价格上涨，我国能源供应不足，开发新能源，大规模引入可再生能源以及开发地球上蕴藏的大量不为人所知的能源，乃是重中之重。
本论文针对石油能源供应紧缺，空气污染愈加严重的社会现状，对用氢燃料电池推进系统进行详细设计与布置，主要对螺旋桨和传动轴系的研究设计。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外游艇发展较快，各个国外学者主要对游艇对经济、环境的影响作了研究[1]。于1983年，Styne在密西根海洋发展战略项目中身先士卒，对游艇进行研究，主要是研究游艇对经济发展的推动作用以及对环境的影响，接在Styne之后，接连不断地有人发现，游艇活动的经济影响在不同的环境下大有不同，人们做了大量的研究，比如1987年Walter?Milon?&?Charles?Adams对游艇在不同地方的差异性作了对比研究；而Lipton在2003年，发现马兰里游艇经济备受瞩目，由此他开始研究，据他发现，平均每艘游艇每年可以赚取至少7633美元，而且游艇的使用使得工作岗位明显而增加。
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