第三章船舶輔助機(jī)械及設(shè)備

1、第三章 船舶輔助機(jī)械及設(shè)備第三章 船舶輔助機(jī)械及設(shè)備第一節(jié) 船舶流體機(jī)械 一、船用泵泵是用來(lái)提高液體機(jī)械能的設(shè)備。按工作原理，泵主要可分為：容積式泵靠工作部件運(yùn)動(dòng)造成工作容積周期性地增大和縮小而吸排液體，靠擠壓使液體壓力能增加（包括往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵）；葉輪式泵靠葉輪帶動(dòng)液體高速旋轉(zhuǎn)而使流過葉輪的液體的壓力能和動(dòng)能增加（如離心泵、軸流泵和旋渦泵）；噴射泵靠工作流體產(chǎn)生的高速射流引射需排送的流體，通過動(dòng)量交換使其能量增加。1往復(fù)泵往復(fù)泵屬于容積式泵，其對(duì)液體作功的主要運(yùn)動(dòng)部件是做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞或柱塞，也可分別稱為活塞泵或柱塞泵。圖3-1-1是單缸活塞泵的工作原理圖。圖3-1-1 往復(fù)泵的工作原理圖1

2、-活塞；2-泵缸；3-閥箱；4-排出室；5-排出閥；6-排出管；7-吸入閥；8-吸入室；9-吸入管活塞1在泵缸2內(nèi)將泵缸分隔成上、下空間，它們分別通向閥箱3中各自的小室。每個(gè)小室的下部裝有吸入閥7，上部裝有排出閥5，并分別通公共的吸入室8和排出室4。活塞經(jīng)活塞桿傳動(dòng)，在缸內(nèi)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞上行時(shí)，泵缸下部空間容積不斷增加，與之相通的小室內(nèi)的壓力也隨之降低，吸入室中的氣體將頂開相應(yīng)的吸入閥進(jìn)入泵缸。于是吸入室和吸入管9內(nèi)壓力也就降低，液體在吸入液面上的氣壓作用下，將沿吸入管上升。當(dāng)活塞向下回行時(shí)，泵缸下部容積減小，壓力增加，迫使吸入閥關(guān)閉，并克服排出室中的壓力將相應(yīng)的排出閥頂開，部分氣體經(jīng)

3、排出管6排出。與此同時(shí)，因活塞上部的容積在增大，吸入室中的氣體改由右邊小室的吸人閥吸入泵缸上部，吸人管中液面繼續(xù)上升。這樣，活塞繼續(xù)不斷運(yùn)動(dòng)，吸入管中氣體將不斷被泵排往排出管，最后液體將進(jìn)人泵缸，泵就開始正常排送液體。往復(fù)泵曲軸每轉(zhuǎn)一周理論上排送液體容積相當(dāng)于多少個(gè)泵缸工作容積（活塞桿側(cè)略小于另一側(cè)），稱為往復(fù)泵的作用數(shù)。上述往復(fù)泵每往復(fù)行程活塞兩側(cè)各吸排一次，是雙作用泵。單缸柱塞泵只有單側(cè)工作，每往復(fù)行程吸排一次，是單作用泵。由三個(gè)單作用泵缸或兩個(gè)雙作用泵缸配合同一曲軸組成的往復(fù)泵即稱為三作用泵或四作用泵。2回轉(zhuǎn)泵回轉(zhuǎn)泵也屬容積式泵，它與往復(fù)泵的不同之處在于運(yùn)動(dòng)部件是通過回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)造成工作容

4、積的變化，從而吸排液體。按照回轉(zhuǎn)部件形式的不同，回轉(zhuǎn)泵有許多種類。船上普遍使用的有齒輪泵、螺桿泵，也可見到葉片泵、水環(huán)泵。1）齒輪泵齒輪泵的主要工作部件是互相嚙合的齒輪。按其嚙合的方式可分為外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩類。下面著重講述應(yīng)用較普遍的外嚙合式齒輪泵。圖3-1-2為外嚙合式齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖中，一對(duì)完全相同而互相嚙合的主動(dòng)齒輪1和從動(dòng)齒輪2分別安裝在兩根平行的轉(zhuǎn)軸上，主動(dòng)齒輪軸的一端穿過泵體3的端蓋，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作等速回轉(zhuǎn)。齒輪的齒頂和兩端面分別被泵體和前、后端蓋所包圍。由于相嚙合的輪齒A、B、C的分隔，與吸入口4相通的吸入腔和與排出口5相通的排出腔彼此隔離。當(dāng)齒輪按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，齒C逐

5、漸退出嚙合，其所占據(jù)的齒間的容積逐漸增大，壓力相對(duì)降低，于是液體在吸入液面上的壓力作用下，經(jīng)吸入管從吸入口4流人該齒間。隨著齒輪的回轉(zhuǎn)，一個(gè)個(gè)吸滿液體的齒間轉(zhuǎn)過吸入腔，沿泵殼內(nèi)壁轉(zhuǎn)到排出腔，當(dāng)它們漸次重新進(jìn)入嚙合時(shí)，充滿齒間的液體即被輪齒不斷擠出，并從排出口連續(xù)排出。由于齒輪始終緊密嚙合，而泵體內(nèi)壁與各齒頂以及端蓋與齒輪端面的間隙都很小，故排出腔中壓力較高的液體不會(huì)大量漏回壓力較低的吸入腔。由圖可見，普通齒輪泵如果反轉(zhuǎn)，其吸排方向也就相反。齒輪泵工作時(shí)，吸、排兩端液體存在壓差，作用在齒輪四周的液體壓力是從排出腔到吸入腔沿齒輪外周逐級(jí)降低的。作用在每一齒輪外周的液體壓力的合力F0大致上是通過齒輪

6、中心指向吸入端的，而嚙合齒因傳遞轉(zhuǎn)矩而在主、從動(dòng)齒輪上所產(chǎn)生的徑向力Fm、Fm則大小相同，方向相反。這樣，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪所受徑向力的合力F1及F2不僅方向不同，而且后者將大于前者。由于齒輪泵摩擦面較多，一般只用來(lái)排送有潤(rùn)滑性的油液。圖3-1-2 外嚙合式齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-主動(dòng)齒輪；2-從動(dòng)齒輪；3-泵體；4-吸入口；5-排出口內(nèi)嚙合式齒輪泵主要有兩種形式：帶月牙形隔板的漸開線內(nèi)嚙合式齒輪泵和擺線轉(zhuǎn)子泵。圖3-1-3所示為一種帶月牙形隔板的可逆轉(zhuǎn)內(nèi)嚙合式齒輪泵。它被用作隨車的潤(rùn)滑油泵。圖3-1-3 帶月牙形隔板的可逆轉(zhuǎn)內(nèi)嚙合式齒輪泵1-齒輪；2-月牙形隔板；3-齒環(huán)；4-銷釘；5-蓋板；6

7、-底盤齒環(huán)3與圖3-1-3左圖中右側(cè)的圓盤做成一體，該圓盤另一側(cè)有隨車帶動(dòng)的泵軸。而位于圖中左側(cè)的底盤6上有月牙形隔板2和與泵軸偏心的短軸，短軸上空套著齒輪1。當(dāng)泵軸帶齒環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與齒環(huán)呈內(nèi)嚙合的齒輪也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生吸排作用，其工作原理與外嚙合式齒輪泵相似。底盤6的背面圓心處有帶彈簧的鋼球，幫助其與帶齒環(huán)的圓盤貼緊。此外，底盤背面還有一偏心的銷釘4，卡在蓋板5下半部的半圓形環(huán)槽內(nèi)。當(dāng)泵軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合齒的作用力傳到底盤6的偏心短軸上，將產(chǎn)生逆時(shí)針的轉(zhuǎn)矩，使底盤6轉(zhuǎn)至其背面的銷釘卡到半圓形環(huán)槽的最右端位置為止。這時(shí)，齒輪與齒環(huán)的相對(duì)位置如圖3-1-3的右上圖所示，泵是下吸上排。當(dāng)泵軸改為順時(shí)

8、針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，嚙合齒傳至偏心短軸上的力則產(chǎn)生一順時(shí)針轉(zhuǎn)矩，使底盤6轉(zhuǎn)過180，直至其背面的銷釘卡到半圓槽的左終端為止。這時(shí)齒輪與齒環(huán)的相對(duì)位置變成如圖3-1-3右下圖所示那樣，從而使泵的吸排方向仍將保持不變。與外嚙合式齒輪泵相比，月牙形隔板式內(nèi)嚙合式齒輪泵的吸油區(qū)大、流速低、吸入性能好，流量脈動(dòng)小，流量脈動(dòng)率Q=13，僅為外嚙合式齒輪泵的110120，而且其嚙合長(zhǎng)度較長(zhǎng)，工作平穩(wěn)，還可采用特殊齒形將困油現(xiàn)象顯著減輕，或在齒環(huán)的各齒谷中開徑向孔來(lái)導(dǎo)油，從而完全消除困油現(xiàn)象，故噪聲很低。其缺點(diǎn)是制造工藝較復(fù)雜，且漏泄途徑多，容積效率比外嚙合式低，一般為65一75。2）轉(zhuǎn)子泵圖3-1-4所示為轉(zhuǎn)子泵。其

9、外轉(zhuǎn)子2比內(nèi)轉(zhuǎn)子1多一個(gè)齒，且二者軸線偏心，異速轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)外轉(zhuǎn)子均采用擺線齒形。工作時(shí)所有內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒都進(jìn)入嚙合，相鄰兩齒的嚙合線與泵體4和前蓋5、后蓋6形成若干個(gè)密封腔。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)密封腔的容積發(fā)生變化，通過端蓋上的吸、排口即可吸、排油液。圖3-1-4 轉(zhuǎn)子泵1-內(nèi)轉(zhuǎn)子；2-外轉(zhuǎn)子；3-轉(zhuǎn)軸；4-泵體；5-前蓋；6-后蓋與其他齒輪泵相比，轉(zhuǎn)子泵配流口的中心角較大（接近145），且為側(cè)向吸入，不受離心力影響，故吸入性能好，能用于高速（常用轉(zhuǎn)速15002000r/min，最高可達(dá)10000r/min以上）運(yùn)轉(zhuǎn)；而且齒數(shù)較少，工作空間容積較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；此外，由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子同向回轉(zhuǎn)且只差一個(gè)齒，故相對(duì)滑動(dòng)

10、速度很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，壽命長(zhǎng)。轉(zhuǎn)子泵的缺點(diǎn)是齒數(shù)少時(shí)流量和壓力脈動(dòng)較大；而且密封性較差，容積效率較低；制造工藝不如漸開線齒輪簡(jiǎn)單。3）螺桿泵螺桿泵是利用螺桿的回轉(zhuǎn)來(lái)吸排液體的。根據(jù)泵內(nèi)工作螺桿的數(shù)目，可有單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵和五螺桿泵之分。商船上較為常見的是三螺桿泵和單螺桿泵。（1）三螺桿泵的結(jié)構(gòu)和工作原理圖3-1-5示出船用三螺桿泵的典型結(jié)構(gòu)。它主要由固定在泵體6中的缸套7，以及安插在缸套中的主動(dòng)螺桿4和與其嚙合的從動(dòng)螺桿3和5組成。主、從動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)向相反。各嚙合螺桿之間以及螺桿與缸套內(nèi)壁之間的間隙都很小，并可借嚙合線從上到下形成I、等多個(gè)彼此分隔的容腔。隨著螺桿的嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，與泵

11、吸入腔相通的容腔首先在下面吸人端開始形成并逐漸增大（如圖中位置），不斷吸人液體，然后封閉。接著，一方面這個(gè)封閉容腔沿軸向不斷向上推移直至排出端（猶如一個(gè)液體螺母在螺桿回轉(zhuǎn)時(shí)不斷沿軸向上移），另一方面，新的吸入容腔又緊接著在吸入端形成。一個(gè)接一個(gè)的封閉容腔移到排出端與泵排出腔相通（如圖I位置），其中的液體就不斷被擠出。如果螺桿反轉(zhuǎn)，則泵的吸、排方向也就相反。圖3-1-5 三螺桿泵1、8-推力墊圈；2-平衡活塞；3、5-從動(dòng)螺桿；4-主動(dòng)螺桿；6-泵體；7-缸套；9、10-平衡軸套；11-蓋板；12-推力墊塊；13-防轉(zhuǎn)銷；14、17-彈簧；15-調(diào)節(jié)螺桿；16-安全閥體；18-調(diào)節(jié)手輪；19-泄

12、油管（2）單螺桿泵的結(jié)構(gòu)和工作原理（圖3-1-6 單螺桿泵）圖3-1-6 單螺桿泵1-螺桿；2-泵缸；3-萬(wàn)向軸；4-主動(dòng)軸；5-軸承；6-填料箱；7-小活塞；8-彈簧；9-撓性保護(hù)套；10-銷軸；11-銷軸套；12-注油口3）葉片泵葉片泵也是一種回轉(zhuǎn)型容積式泵，一般都用作為油泵，分雙作用和單作用兩類。（1）雙作用葉片泵的工作原理圖3-1-7示出雙作用葉片泵的工作原理圖。定子2內(nèi)腔的型線是由兩段長(zhǎng)半徑R圓弧和兩段短半徑r圓弧以及連接它們的四段過渡曲線組成的。裝在轉(zhuǎn)軸上的圓柱形轉(zhuǎn)子1與定子同心，其上開有若干葉槽，槽內(nèi)裝有葉片3。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片受離心力及液壓力（葉片底部空間一般由排出腔引入壓力

13、油）作用，向外頂緊在定子內(nèi)壁上，并可隨定子內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子中心距離的改變而在槽內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)。在定子和轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，緊貼著兩塊配油盤。每塊配油盤上有兩對(duì)吸、排口。配油盤與定子的相對(duì)位置由定位銷固定。這樣，在定子、轉(zhuǎn)子、葉片和配油盤之間就形成若干個(gè)工作空間。當(dāng)葉片由定子的短半徑r處轉(zhuǎn)向長(zhǎng)半徑R處時(shí)，兩葉片間的容積逐漸增大，其中壓力降低，經(jīng)配油盤吸入口從泵的吸入管吸油；當(dāng)葉片由定子的長(zhǎng)半徑R處向短半徑r處轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片間容積減小，經(jīng)配油盤的排出口向泵的排出管排油。而當(dāng)相鄰兩葉片同時(shí)位于吸、排口之間的密封區(qū)時(shí)，它們正好將吸、排口隔開，這時(shí)葉片頂端與定子的圓弧部分接觸，旋轉(zhuǎn)時(shí)兩葉片間的容積不變，不會(huì)產(chǎn)生困油問題。這

14、種葉片泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，由葉片所形成的每個(gè)工作空間都吸、排兩次，因此是雙作用泵。雙作用葉片泵作用在定子及轉(zhuǎn)子上的液壓力完全平衡，屬于卸荷式葉片泵。圖3-1-8是雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)圖。圖3-1-7 雙作用葉片泵的工作原理圖1-轉(zhuǎn)子；2-定子；3-葉片；4-泵體圖3-1-8 雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)1-滾針軸承；2-左配油盤；3-泵軸；4-轉(zhuǎn)子；5-定子；6-左泵體；7-右配油盤；8-球軸承；9-右泵體；10-葉片（2）單作用葉片泵的工作原理圖3-1-9所示為單作用葉片泵的工作原理圖。單作用葉片泵的定子2的內(nèi)腔型線是半徑為R的圓。圓柱形的轉(zhuǎn)子1裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的中心與定子圓心存在偏心距e。由圖可見，轉(zhuǎn)子逆

15、時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，兩葉片間的工作空間在右半轉(zhuǎn)容積不斷增大，而轉(zhuǎn)到左半轉(zhuǎn)則容積不斷減小，因此，能分別從貼緊定子和轉(zhuǎn)子兩側(cè)端面的配油盤上的吸、排口吸油和排油。單作用葉片泵的每?jī)上噜徣~片轉(zhuǎn)到吸、排油口間的密封區(qū)時(shí)，所接觸的定子曲線不是與轉(zhuǎn)子同心的圓弧，密封區(qū)的圓心角略大于相鄰葉片所占圓心角。相鄰葉片在密封區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉間工作容積先略有增大，然后略有縮小，會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象，但不太嚴(yán)重，通過在排出口邊緣開三角形節(jié)流槽的方法即可解決。單作用葉片泵在工作時(shí)定子、轉(zhuǎn)子和軸承將承受不平衡的徑向液壓力，屬非卸荷式葉片泵，其工作壓力不宜太高，其流量的均勻性也比雙作用式差，故應(yīng)用不很廣泛。然而，移動(dòng)其定子可方便地改變偏心的方

16、向及偏心距離的大小，從而可做成轉(zhuǎn)速恒定而流量可變的雙向或單向的無(wú)級(jí)變量泵。圖3-1-9 單作用葉片泵的工作原理圖1-轉(zhuǎn)子；2-定子；3-葉片；4-泵體4）水環(huán)泵水環(huán)泵主要用來(lái)排送氣體，在船上多用作為真空泵或離心泵的引水泵。水環(huán)泵有單作用式和雙作用式兩種。圖3-1-10所示為單作用水環(huán)泵及其工作原理簡(jiǎn)圖，在泵體3內(nèi)部的圓柱形空間內(nèi)，偏心地安裝著一個(gè)帶有若干個(gè)前彎葉片的開式葉輪1（小型泵采用徑向葉片）；葉輪兩側(cè)緊貼著側(cè)蓋2。與泵體連成一體的那一側(cè)蓋上靠葉輪輪轂處開有較大的吸入口4和稍小的排出口5，分別與吸入管和排出管相通。圖3-1-10 單作用水環(huán)泵及其工作原理簡(jiǎn)圖1-葉輪；2-側(cè)蓋；3-泵體；4

17、-吸入口；5-排除口工作前，泵內(nèi)必須充以一定數(shù)量的工作水。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，形成一緊貼泵殼內(nèi)壁的水環(huán)。水環(huán)內(nèi)表面與葉輪輪轂表面及兩側(cè)蓋端面之間形成一個(gè)月牙形的工作空間。該空間被葉輪的葉片分隔成若干個(gè)互不相通的腔室。顯然，葉間的這些腔室的容積隨葉輪的回轉(zhuǎn)在不斷地改變。水環(huán)泵的工作過程可分為3個(gè)連續(xù)的階段：（1）吸入過程：當(dāng)葉間轉(zhuǎn)過圖中的右半轉(zhuǎn)時(shí)，由于葉片外端與偏心的泵殼間的距離增加葉間的液體就會(huì)被甩出，使葉間腔室的容積逐漸增大，于是，氣體便通過側(cè)面的吸入口被吸入。（2）壓縮過程：當(dāng)葉間轉(zhuǎn)過吸入口開始進(jìn)入圖示左半轉(zhuǎn)時(shí)，由于泵殼與葉片外端的距離逐漸縮小，葉輪外按圓周方向高速流動(dòng)的液流便會(huì)擠

18、入葉間。這樣，在葉間尚未與排出口相通時(shí)，其中的氣體便受到壓縮。（3）排出過程：當(dāng)葉間轉(zhuǎn)到與排出口相通時(shí)，葉間腔室中的壓力即會(huì)在瞬間與排出壓力相平衡，并在葉輪隨后的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于葉外的液體不斷擠入葉間，從而將氣體排出。由上可見，水環(huán)泵是靠工作腔室的容積變化來(lái)產(chǎn)生吸排，靠擠壓所輸送的介質(zhì)而使其能量提高，故也屬容積式泵。乍看起來(lái)它與葉片泵的工作原理似乎頗為相似，但兩者卻有著重要的差別。水環(huán)泵工作容積的變化并不是靠剛性運(yùn)動(dòng)部件直接造成，而是靠水環(huán)中的液體進(jìn)出葉間而造成的。這些液體在圖示的右半轉(zhuǎn)中是靠葉輪帶動(dòng)其回轉(zhuǎn)而獲得了一定的能量，并被甩到葉外的流道中；而在其進(jìn)入左半轉(zhuǎn)后，也就只能憑借其已獲得的動(dòng)能

19、擠入葉間，壓縮氣體。這樣，葉輪外的液體流速必然會(huì)隨著壓力的增加而降低。當(dāng)排出壓力升高到一定的數(shù)值時(shí)，葉輪外液體的速度也就會(huì)降得很低，從而不能進(jìn)入葉間去壓縮氣體。也就是說，水環(huán)泵中的氣體在壓縮階段壓力能的增加，完全是靠工作水獲自葉輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換而來(lái)的。因此，水環(huán)泵提高所輸送介質(zhì)壓力的能力有一定的限度。在水環(huán)泵的工作中，水環(huán)除起到傳遞能量的作用外，還起著密封工作腔室和吸收氣體壓縮熱的作用。氣體壓縮熱和工作水的水力損失轉(zhuǎn)換成的熱量會(huì)使部分工作水在工作過程中汽化，而且工作水通過軸封和排氣還會(huì)流失。為此，在泵的出口常設(shè)有氣液分離器，并需連續(xù)地向泵內(nèi)補(bǔ)水，補(bǔ)水量應(yīng)大于正常的損失水量，以使部分工作水能隨氣體的

20、不斷排出而得以更換，從而限制泵的溫升。水環(huán)泵也可像葉片泵那樣做成雙作用式，以提高氣體的流量，并使作用于葉輪上的徑向力得以平衡。3離心泵離心泵的工作原理可由圖3-1-11所示懸臂式單級(jí)離心泵來(lái)說明。它的主要工作部件是葉輪1和泵殼3。葉輪通常是由5-7個(gè)弧形葉片2和前、后圓形蓋板所構(gòu)成的。葉輪用鍵和螺母固定在泵軸6的一端。固定葉輪用的螺母7通常采用左旋螺紋，以防反復(fù)起動(dòng)時(shí)因慣性而松動(dòng)。軸的另一端穿過填料箱伸出泵殼，由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)按箭頭指向回轉(zhuǎn)。泵殼呈螺線形，也稱螺殼或蝸殼。圖3-1-11 懸臂式單級(jí)離心泵1-葉輪；2-葉片；3-泵殼；4-吸入接管；5-擴(kuò)壓管；6-泵軸；7-固定螺母當(dāng)離心泵工作時(shí)，預(yù)

21、先充滿在泵中的液體受葉片的推壓，隨葉輪一起回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的離心力，從葉輪中心向四周甩出，于是在葉輪中心處形成低壓，液體便在液面上的氣體壓力作用下由吸入接管4被吸進(jìn)葉輪。從葉輪流出的液體，壓力和速度都比進(jìn)入葉輪時(shí)增大了許多。蝸殼將它們匯聚并平穩(wěn)地導(dǎo)向擴(kuò)壓管5。擴(kuò)壓管流道截面逐漸增大，液體流速降低，大部分動(dòng)能變?yōu)閴毫δ?，然后進(jìn)入排出管。因此，只要葉輪不停地回轉(zhuǎn)，液體的吸排也就會(huì)連續(xù)地進(jìn)行。液體通過泵時(shí)所增加的能量，顯然是原動(dòng)機(jī)通過葉輪對(duì)液體作功的結(jié)果。圖3-1-12為帶平衡盤的三級(jí)離心泵。圖3-1-12 帶平衡盤的三級(jí)離心泵1-平衡盤；2-平衡板；3-泄放管；4-葉輪；5-導(dǎo)輪；6-泵殼4旋渦泵和

22、噴射泵1）旋渦泵旋渦泵亦屬葉輪式泵，根據(jù)所用葉輪形式的不同可分為閉式旋渦泵和開式旋渦泵兩類。（1）閉式旋渦泵閉式旋渦泵的典型結(jié)構(gòu)如圖3-1-13所示。它采用圓盤形的閉式葉輪1，葉輪外緣帶有2060個(gè)徑向短葉片。所謂閉式葉輪是指其葉片部分設(shè)有中間隔板（或端蓋板）。泵體2和泵蓋3以很小的間隙緊貼葉輪，而在它們與葉片相對(duì)應(yīng)的部位則形成等截面的環(huán)形流道4。流道占據(jù)了大半個(gè)圓周，其兩端順徑向外延形成吸、排口，而圓周的剩余部分則由泵體上的隔舌6，將流道的吸、排兩方隔開。這種兩端（或一端）直通吸、排口的流道稱為開式流道。閉式旋渦泵必須配用開式流道。圖3-1-13 閉式旋渦泵1-葉輪；2-泵體；3-泵蓋；4-

23、流道；5-平衡孔；6-隔舌當(dāng)葉輪回轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)泵內(nèi)的液體一起回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力。由于葉輪中液體的圓周速度要比流道中液體的圓周速度大，產(chǎn)生的離心力也大，因而液體就會(huì)從葉片間甩出，進(jìn)入流道，并迫使流道中的液體產(chǎn)生向心流動(dòng)，再次從葉片根部進(jìn)入葉間，這種環(huán)形流動(dòng)稱為縱向旋渦。液體在葉片和環(huán)形流道中的運(yùn)動(dòng)軌跡就是繞泵軸的圓周運(yùn)動(dòng)和縱向旋渦的疊加，對(duì)固定的泵殼來(lái)說，它是一種前進(jìn)的螺旋線；而對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪來(lái)說，則是后退的螺旋線。這樣，液體在沿整個(gè)流道前進(jìn)時(shí)，也就會(huì)多次進(jìn)入葉間獲取能量，如同多級(jí)離心泵一樣，直到最后從排出口排出為止。旋渦泵主要依靠縱向旋渦的作用來(lái)傳遞能量。縱向旋渦越強(qiáng)，液體質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入葉輪的次數(shù)越多，泵

24、所能產(chǎn)生的揚(yáng)程就越高。縱向旋渦的強(qiáng)弱一方面取決于葉輪內(nèi)液體和流道內(nèi)液體的離心力之差，另一方面也受縱向旋渦流動(dòng)阻力大小的影響，即與葉片和流道的形狀及葉片的數(shù)目有關(guān)。旋渦泵中閉式旋渦泵效率較高，可達(dá)3545。但因這種泵入口處的液流是從葉輪外緣進(jìn)入葉間，該處圓周速度較大，且液流情況復(fù)雜，速度分布不均，故閉式旋渦泵汽蝕性能差，汽蝕余量必須大一些。此外，泵吸人氣體時(shí)，氣體密度小，會(huì)聚集在葉片的根部，以致在轉(zhuǎn)到流道出口時(shí)不易排出，又經(jīng)過隔舌被帶回吸人端，故閉式旋渦泵一般不能抽送氣液混合物，也無(wú)自吸能力。要使其能夠自吸，必須在排出端設(shè)氣液分離室，并設(shè)回液口使分離室中分離出來(lái)的液體能在排出端擠入葉片根部驅(qū)趕氣

25、體，然后又被帶回吸入端重新裹攜氣體。閉式旋渦泵多為單級(jí)或二級(jí)。（2）開式旋渦泵開式旋渦泵的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1-14所示，它采用開式葉輪。所謂開式葉輪，就是指葉片不帶中間隔板或端蓋板的葉輪。開式葉輪的葉片較長(zhǎng)，葉片數(shù)一般為2426片。圖3-1-14 開式旋渦泵1-吸入口；2-排除口；3-葉輪；4-流道在圖3-1-14（a）所示的結(jié)構(gòu)中，流道兩端不直接通吸、排口，稱為閉式流道。泵的吸、排口是開在側(cè)蓋靠葉片根部處。這樣，在液流進(jìn)入葉輪處葉片的圓周速度較小，汽蝕性能比閉式旋渦泵好。采用閉式流道的開式旋渦泵只要將吸、排口朝上安裝，并在初次起動(dòng)前向泵內(nèi)灌滿液體，就具有自吸和抽送氣液混合物的能力。這是因?yàn)?/p>

26、在流道的起始部分，液體在離心力的作用下從葉間甩入流道后，葉間就會(huì)形成真空，將氣體從吸進(jìn)口吸入葉間。隨著葉輪回轉(zhuǎn)，流體的壓力就將變大，而且越靠近排出口壓力越大。這樣，由于氣體的密度較小，就會(huì)被壓縮在葉片的根部，體積不斷縮??；另一方面，由于泵的排出口是開在流道的盡頭并靠近葉片的根部，所以，當(dāng)液體隨葉輪一起轉(zhuǎn)到流道盡頭時(shí)，就會(huì)急劇地變?yōu)橄蛐姆较蛄魅肴~間，將氣體從排出口擠出。采用閉式流道雖然能夠排送氣體和提高泵的自吸能力，但因液體必須在排出口處急劇地改變運(yùn)動(dòng)方向，并克服離心力做功，故能量損失較大，以致使泵的總效率僅為2027。開式旋渦泵也可以采用吸人端為閉式，排出端為普通開式的流道，以保持較高的效率，

27、但這會(huì)使它失去自吸能力。為了既保持自吸能力，同時(shí)又盡量減少排出端的水力損失，可采用向心開式流道的形式，如圖5-1-14（b）所示，這樣，泵的效率可提高到27一35。另外一種折衷的辦法是在排出端采用開式流道并附加輔助閉式流道，見圖5-1-14（c），即在主流道的排出端讓大部分液體從排出口。排出，而使其余的一部分液體進(jìn)入輔助閉式流道c，以便讓這部分液體能夠在輔流道的末端進(jìn)入葉片間，把氣體從泵體側(cè)面與壓出室相通的氣體壓出口6排出。開式旋渦泵可做成單級(jí)，也可做成徑向剖的分段式多級(jí)，最多可至6級(jí)。旋渦泵內(nèi)部的漏泄途徑主要是葉輪端面與泵體和泵蓋之間的軸向間隙，該間隙一般為0.1-0.15mm；其次是葉輪外

28、圓與隔舌之間的徑向間隙，該間隙一般為0.15-0.3mm。二、空壓機(jī)在商船上壓縮空氣主要用于主柴油機(jī)的起動(dòng)、換向和發(fā)電柴油機(jī)的起動(dòng)；同時(shí)也為其他需要壓縮空氣的輔助機(jī)械設(shè)備（如壓力水柜、氣笛、離心泵自吸裝置等）和氣動(dòng)工具供氣；或在檢修工作中用來(lái)吹洗零部件、濾器等。一般船舶設(shè)有兩個(gè)以上有足夠容積的壓縮空氣瓶。向氣瓶供氣的空氣壓縮機(jī)（簡(jiǎn)稱空壓機(jī)）是重要的船舶輔機(jī)。空壓機(jī)的排氣量一般是指其在單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)于第一級(jí)吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位是m3s、m3min或m3h。公稱排氣量是指在額定排氣壓力時(shí)的排氣量。排氣量有時(shí)也換算對(duì)標(biāo)準(zhǔn)吸氣狀態(tài)（溫度20、壓力0.1013MPa、相對(duì)濕度50）計(jì)量。空壓

29、機(jī)按額定排氣壓力有低壓（0.21.0MPa）、中壓（110MPa）和高壓（10100MPa）之分；按排氣量則可分為微型（小于1mmin）、小型(110mmin)、中型(10100mmin)和大型（大于100m3min）。大、中型柴油機(jī)船一般設(shè)有23臺(tái)微型或小型、中壓、水冷雙級(jí)活塞式空壓機(jī)，最近也有的船采用風(fēng)冷三級(jí)活塞式空壓機(jī)的。主空氣瓶最大工作壓力多為3MPa左右（柴油機(jī)起動(dòng)空氣壓力一般不應(yīng)低于1.5MPa），而其他那些需要較低壓力空氣的場(chǎng)所則由主空氣瓶經(jīng)減壓閥供氣。此外，通常還設(shè)有一臺(tái)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的微型應(yīng)急空壓機(jī)。1活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)CZ6030型空壓機(jī)是一種船用二級(jí)空壓機(jī)，如圖3-1-15所

30、示，現(xiàn)以它為例說明空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)。這種空壓機(jī)的排氣量為60m3h，轉(zhuǎn)速為750rmin，一級(jí)額定排氣壓力為0.64MPa，二級(jí)額定排氣壓力為3MPa。曲軸17只有一個(gè)曲拐，輸入端裝有兼作聯(lián)軸器的飛輪24，電動(dòng)機(jī)通過彈性聯(lián)軸器帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)連桿、活塞銷帶動(dòng)活塞6在氣缸8內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸及鋁合金鑄造的活塞都分成直徑上大下小的兩段，活塞頂部以上為氣缸的低壓級(jí)工作空間，活塞不同直徑段過渡錐面以下的環(huán)形空間為高壓級(jí)工作空間，這種形式稱為級(jí)差式。活塞上段有6道活塞環(huán)，下段有6道活塞環(huán)和一道刮油環(huán)?；钊N用經(jīng)表面淬火的20號(hào)鋼制造，與活塞上的銷孔過盈配合（因?yàn)殇X合金活塞熱脹系數(shù)比鋼大），而與連桿小端有

31、0.0250.077mm的配合間隙。圖3-1-15 CZ6030型空壓機(jī) 1-空氣濾清器；2-滴油杯；3-卸載機(jī)構(gòu)；4-一級(jí)吸氣閥；5-氣缸蓋；6-活塞；7-一級(jí)排氣閥；8-氣缸體；9-二級(jí)吸氣閥；10-一級(jí)安全閥；11、15-防蝕鋅棒螺塞；12-安全膜；13-冷卻器；14-氣液分離器；16-泄放閥；17-曲軸；18-擊油勺；19-滑油冷卻器；20-油尺；21-泄水旋塞；22-二級(jí)安全閥；23-二級(jí)排氣閥；24-飛輪（兼聯(lián)軸器）空氣經(jīng)濾清器1吸入氣缸上部，濾清器用金屬絲網(wǎng)或化學(xué)纖維層濾出氣體中的灰塵等固體雜質(zhì)，以減輕缸內(nèi)磨損。較好的濾清器過濾效率達(dá)99.9，濾清器阻力損失一般為24.558.9

32、Pa，但污染后可急劇增大。低壓級(jí)吸氣閥4和排氣閥7裝在氣缸蓋5上，升程為3mm。低壓級(jí)安全閥10裝在高壓級(jí)入口處，開啟壓力為0.7MPa（一般比額定排壓約高15）；高壓級(jí)的吸氣閥9和排氣閥23裝在氣缸中部的閥室內(nèi)，升程為2.1mm。高壓級(jí)安全閥22裝在排氣閥室出口處，開啟壓力為3.3MPa（一般比額定排壓約高10）。氣缸體8與曲軸箱之間的墊片厚度可影響兩級(jí)工作空間的余隙容積，氣缸與氣缸蓋間的墊片厚度可影響第一級(jí)工作空間的余隙容積，活塞在上止點(diǎn)時(shí)與缸蓋的間隙應(yīng)保持0.51.0mm。船用二級(jí)空氣壓機(jī)除采用級(jí)差式外，也可以高、低壓缸分開，采用并列直立式（曲軸雙曲拐）或V型布置。第二節(jié) 船舶甲板機(jī)械

33、船舶甲板機(jī)械主要包括舵機(jī)、起貨機(jī)、絞纜機(jī)、吊艇機(jī)、舷梯升降機(jī)、艙蓋板啟閉裝置等。限于篇幅本節(jié)僅介紹舵機(jī)、錨機(jī)、絞纜機(jī)。一、舵機(jī)目前稍大一些的船舶，幾乎全部采用液壓舵機(jī)，電動(dòng)舵機(jī)僅用于一些小型船舶上。液壓舵機(jī)是利用液體的不可壓縮性及流量、流向的可控性來(lái)達(dá)到操舵目的的。根據(jù)液壓油流向變換方法的不同，液壓舵機(jī)可分為泵控型和閥控型兩類，現(xiàn)分述如下。1泵控型液壓舵機(jī)圖3-2-1示出泵控型液壓舵機(jī)的原理圖。雙向變量油泵2設(shè)于舵機(jī)室，由電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)作單向持續(xù)回轉(zhuǎn)，而油泵的流量和吸排方向，則通過與浮動(dòng)桿5的C相連接的控制桿4控制，即依靠油泵控制C偏離中位的方向和距離，來(lái)決定泵的吸排方向和流量。圖示舵機(jī)采用往復(fù)

34、式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)。它由固定在機(jī)座上的油缸14和可在油缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的撞桿9等所組成。當(dāng)油泵按圖示吸排方向工作時(shí)，泵就會(huì)通過油管從右側(cè)油缸吸油，排向左側(cè)油缸。這樣，由于油液的可壓縮性極小（壓力增加10MPa，體積僅相對(duì)減小11301200），撞桿9就會(huì)在油壓的作用下向右運(yùn)動(dòng)。撞桿通過中央的滑動(dòng)接頭與舵柄7連接，而舵柄7的一端又用鍵固定在舵桿10的上端，因此，撞桿9的往復(fù)運(yùn)動(dòng)就可轉(zhuǎn)變?yōu)槎嫒~的偏轉(zhuǎn)。顯然，改變油泵的吸排方向，則撞桿和舵葉的運(yùn)動(dòng)方向也就隨之而變。對(duì)尺寸既定的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)來(lái)說，舵機(jī)油泵的工作油壓（除很小一部分用來(lái)克服管路阻力）主要取決于推動(dòng)撞桿所需要的力，即取決于轉(zhuǎn)舵扭矩。舵機(jī)最大工作壓力就是產(chǎn)生公

35、稱轉(zhuǎn)舵扭矩時(shí)油泵出口處的油壓。舵機(jī)油泵的額定排出壓力不得低于舵機(jī)的最大工作壓力。舵機(jī)的最大工作壓力選得越高，轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的主要尺寸（如撞桿直徑、撞桿和舵桿軸線間的距離等）就越小，油泵的額定流量和管路直徑也就相應(yīng)減小，所以整個(gè)裝置的尺寸和重量就會(huì)變小。資料表明，當(dāng)舵機(jī)最大工作油壓由10MPa提高到20MPa時(shí)，往復(fù)式舵機(jī)的長(zhǎng)度大約縮短510，重量約可減輕20，并使工作油液的使用量減少12左右。但是，上述各項(xiàng)指標(biāo)并非隨油壓的進(jìn)一步提高按線性關(guān)系減小，當(dāng)油壓從20MPa提高到30MPa時(shí)，往復(fù)式舵機(jī)的長(zhǎng)度幾乎不變，重量只減輕69，而工作油液的使用量也僅減少16一18。此外，進(jìn)一步提高工作油壓，還將對(duì)液壓

36、設(shè)備的生產(chǎn)和管理水平提出更高的要求，故目前液壓舵機(jī)的最大工作油壓，都不超過20MPa。圖3-2-1 泵控型液壓舵機(jī)原理圖1-電動(dòng)機(jī)；2-雙向變量泵；3-放氣閥；4-變量泵控制桿；5-浮動(dòng)桿；6-儲(chǔ)能彈簧；7-舵柄；8-反饋桿；9-撞桿；10-舵桿；11-舵角指示器的發(fā)送器；12-旁通閥；13-安全閥；14-轉(zhuǎn)舵油缸；15-調(diào)節(jié)螺母；16-液壓遙控受動(dòng)器；17-電氣遙控伺服油缸對(duì)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)尺寸既定的舵機(jī)來(lái)說，轉(zhuǎn)舵速度主要取決于油泵的流量，而與舵桿上的扭矩負(fù)荷基本無(wú)關(guān)。因?yàn)槎鏅C(jī)油泵都采用容積式泵，當(dāng)轉(zhuǎn)舵扭矩變化時(shí)，雖然工作油壓也隨之變化，但泵的流量基本不變（漏泄量隨工作油壓的變化一般不大），故對(duì)轉(zhuǎn)舵

37、速度變化的影響并不明顯。所以，進(jìn)出港和窄水道航行時(shí)，用雙泵并聯(lián)，轉(zhuǎn)舵速度幾乎可提高1倍。泵控型液壓舵機(jī)較多采用浮動(dòng)桿式追隨機(jī)構(gòu)。在圖3-2-1中，浮動(dòng)桿的控制點(diǎn)A系由駕駛臺(tái)通過遙控系統(tǒng)來(lái)控制，但如把X孔的插銷轉(zhuǎn)插到y(tǒng)孔之中，則也可在舵機(jī)室用手輪來(lái)控制。浮動(dòng)桿上的控泵點(diǎn)C與變量泵的控制桿4相連；反饋點(diǎn)B經(jīng)反饋桿8與舵柄相連。當(dāng)舵葉和駕駛臺(tái)上的舵輪都處于中位時(shí)，浮動(dòng)桿即處在用點(diǎn)劃線ACB所表示的位置，C點(diǎn)恰使變量機(jī)構(gòu)居于中位，故油泵空轉(zhuǎn)，舵保持中位不動(dòng)。如果駕駛臺(tái)給出某一舵角指令，那么，通過遙控系統(tǒng)，就會(huì)使A點(diǎn)移至A1。由于B點(diǎn)在舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)以前并不移動(dòng)，所以C點(diǎn)將移到Cl，于是油泵按圖示箭頭方向吸排

38、，舵葉開始偏轉(zhuǎn)，通過反饋桿帶動(dòng)B點(diǎn)向Bl方向移動(dòng)。當(dāng)舵葉轉(zhuǎn)到與A，位置所給出的指令舵角相符時(shí)，B也移到Bl，使C點(diǎn)重又回到中位，于是油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角上。這時(shí)，浮動(dòng)桿的位置如圖中的實(shí)線A1CBl所示。實(shí)際上，浮動(dòng)桿的動(dòng)作并不是分步進(jìn)行的，而是在A點(diǎn)帶動(dòng)C點(diǎn)偏離中位后，由于油泵排油，推動(dòng)舵葉，B點(diǎn)就要移動(dòng)，只是A、C動(dòng)作領(lǐng)先，舵葉和B點(diǎn)追隨其后而已。當(dāng)駕駛臺(tái)發(fā)出回舵指令時(shí)，A點(diǎn)又會(huì)從A1位置移回中位，于是C點(diǎn)也偏離中位向左移動(dòng)，使油泵反向吸排，因此，舵葉也就向中位偏轉(zhuǎn)，使B點(diǎn)從B1位置向中位移動(dòng)。直到舵葉轉(zhuǎn)到由A點(diǎn)位置所確定的指令舵角時(shí)，C點(diǎn)重新回中，油泵停止排油，舵葉也就停轉(zhuǎn)

39、。由于C點(diǎn)偏離中位的距離受變量泵變量機(jī)構(gòu)最大位移的限制，故只有在舵葉偏轉(zhuǎn)、帶動(dòng)B點(diǎn)從而使C點(diǎn)向中位回移后，才能使A點(diǎn)繼續(xù)向大舵角的方向操舵。這樣，大舵角的操舵動(dòng)作就不能一次完成，并使油泵的流量總在零與最大值間變動(dòng)，這不僅會(huì)使操舵者感到不便，同時(shí)也會(huì)降低油泵的效率和轉(zhuǎn)舵速度。為了解決這一問題，在反饋桿上裝設(shè)了可以雙向壓縮的儲(chǔ)能彈簧6。這樣，當(dāng)A點(diǎn)將C點(diǎn)帶到最大偏移位置后，浮動(dòng)桿就會(huì)以C點(diǎn)為支點(diǎn)而繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，壓縮彈簧，從而使A點(diǎn)得以一次到達(dá)所要求的較大操舵角。隨著舵葉的偏轉(zhuǎn)，被壓縮的儲(chǔ)能彈簧又會(huì)首先放松，并在其恢復(fù)原狀后，才會(huì)將B點(diǎn)拉到與A點(diǎn)相應(yīng)的位置，以停止轉(zhuǎn)舵?？梢姡趦?chǔ)能彈簧完全放松以前，B點(diǎn)

40、不會(huì)移動(dòng)，C點(diǎn)也將一直停留在最大偏移位置，使油泵得以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持最大流量，從而加快轉(zhuǎn)舵速度。顯然，儲(chǔ)能彈簧的剛度必須適當(dāng)，若彈簧太軟，則可能使B點(diǎn)先于C點(diǎn)而移動(dòng)，小舵角操舵也就無(wú)法進(jìn)行；但如彈簧太硬，則大舵角操舵所需的操舵力又會(huì)太大，如無(wú)法達(dá)到，則反饋桿實(shí)際上相當(dāng)于一剛性桿，儲(chǔ)能彈簧不起作用，大舵角操舵則難于一次完成。有的浮動(dòng)桿追隨機(jī)構(gòu)加設(shè)了副杠桿，它起機(jī)械放大作用，可縮小浮動(dòng)桿及其操縱機(jī)構(gòu)尺寸而保持小舵角操縱的靈敏度。由于浮動(dòng)桿式追隨機(jī)構(gòu)能使油泵在開始和停止排油時(shí)流量逐漸增大和減小，因而即可減輕液壓系統(tǒng)的沖擊。但并非所有泵控型舵機(jī)都采用浮動(dòng)桿追隨機(jī)構(gòu)，有的是靠電氣遙控系統(tǒng)使主泵流量逐漸增

41、大和減小的。為了防止海浪或冰塊等沖擊舵葉時(shí)，造成舵桿上的負(fù)荷過大、系統(tǒng)油壓過高和使電機(jī)過載，在油路系統(tǒng)中裝設(shè)了安全閥（亦稱防浪閥）13。當(dāng)舵葉受到?jīng)_擊以致使任一側(cè)管路的油壓超過安全閥的整定壓力時(shí)，則安全閥就會(huì)開啟，使油泵的兩側(cè)管路旁通，于是，舵葉也就會(huì)偏離所在位置，同時(shí)帶動(dòng)浮動(dòng)桿的B點(diǎn)，使C點(diǎn)離開中位，油泵因而排油。當(dāng)舵上的沖擊負(fù)荷消失后，安全閥關(guān)閉，舵葉在油泵的作用下，又會(huì)返回，并將月點(diǎn)帶回原位。所以，液壓舵機(jī)能夠很好地適應(yīng)沖擊負(fù)荷，安全閥還能防止油泵因工作油壓過高而過載。2閥控型液壓舵機(jī)閥控型液壓舵機(jī)使用單向定量油泵，其吸排方向不變，油液進(jìn)出轉(zhuǎn)舵油缸的方向由駕駛臺(tái)遙控的換向閥來(lái)控制，以達(dá)改

42、變轉(zhuǎn)舵方向的目的。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，油泵的排油將經(jīng)換向閥旁通而直接返回油泵的進(jìn)口（閉式系統(tǒng)）或回油箱（開式系統(tǒng)）；而轉(zhuǎn)舵油缸的油路就會(huì)鎖閉而穩(wěn)舵。閥控型舵機(jī)的油泵和系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低。缺點(diǎn)是用換向閥換向，從而導(dǎo)致液壓沖擊較大。此外，閥控型舵機(jī)在停止轉(zhuǎn)舵時(shí)，主泵仍以最大流量排油，故油液發(fā)熱較多，經(jīng)濟(jì)性較差。所以，閥控型舵機(jī)適用的功率范圍一般比泵控型小。但是，隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，閥控型舵機(jī)的適用功率范圍也正在不斷增大。二、錨機(jī)為能克服船舶停泊時(shí)，作用在船體上的水流力、風(fēng)力和船舶縱傾、橫傾時(shí)所產(chǎn)生的慣性力，以保持船位不變，就需設(shè)置錨設(shè)備。此外，錨設(shè)備還可幫助安全離靠碼頭，或使船舶緊急制動(dòng)。

43、錨設(shè)備及其在船首的布置如圖3-2-2所示。錨設(shè)備主要由錨1、錨鏈5、止鏈器3和錨機(jī)6所組成，利用錨機(jī)收放錨和錨鏈，即可起錨或拋錨。圖3-2-3所示為電動(dòng)錨機(jī)，主要由電動(dòng)機(jī)1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和錨鏈輪4等所組成。錨機(jī)通常還帶有絞纜卷筒5，當(dāng)用于絞纜時(shí)可借手柄7使錨鏈輪的牙嵌式離合器6處于脫開狀態(tài)。淺水拋錨可脫開離合器靠錨鏈自重進(jìn)行，用剎車手柄2調(diào)節(jié)剎車帶松緊控制拋錨速度。深水拋錨為了控制拋錨速度，可將離合器合上，由于減速齒輪箱中的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)有自鎖作用，拋錨速度可由原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制。根據(jù)錨機(jī)所用動(dòng)力的不同，目前所用的錨機(jī)主要是電動(dòng)錨機(jī)和液壓錨機(jī)。按鏈輪軸軸線布置的不同可分為臥式錨機(jī)和立式錨機(jī)。本節(jié)主要介

44、紹液壓錨機(jī)。圖3-2-2 錨設(shè)備在船首的布置1-錨；2-錨鏈筒；3-止鏈器；4-掣鏈鉤；5-錨鏈；6-錨機(jī)；7-錨鏈管；8-棄錨器；9-錨鏈艙圖3-2-3 錨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式1-電動(dòng)機(jī)；2-剎車手柄；3-減速器；4-錨鏈輪；5-卷筒；6-離合器；7-離合器手柄錨機(jī)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）必須由獨(dú)立的原動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。對(duì)于液壓錨機(jī)，其液壓管路如果與其他的甲板機(jī)械的管路連接時(shí)，應(yīng)保證錨機(jī)的正常工作不受影響。（2）在船上試驗(yàn)時(shí)，錨機(jī)應(yīng)能以平均速度不小于9mmin將1只錨從水深82.5m處（3節(jié)錨鏈入水）拉起至27.5m處（1節(jié)錨鏈入水）。（3）在滿足以上規(guī)定的平均速度和工作負(fù)載時(shí)，應(yīng)能連續(xù)工作30m

45、in；應(yīng)能在過載拉力（不小于工作負(fù)載的1.5倍）作用下連續(xù)工作2min，此時(shí)不對(duì)速度提出要求。（4）鏈輪與驅(qū)動(dòng)軸之間應(yīng)裝有離合器，離合器應(yīng)有可靠的鎖緊裝置；鏈輪或卷筒應(yīng)裝有可靠的制動(dòng)器，制動(dòng)器剎緊后應(yīng)能承受錨鏈斷裂負(fù)荷45的靜拉力；錨鏈必須裝設(shè)有效的止鏈器。止鏈器應(yīng)能承受相當(dāng)于錨鏈的試驗(yàn)負(fù)荷。三、絞纜機(jī)1絞纜機(jī)的作用及基本要求系纜設(shè)備是船舶為?？看a頭、系帶浮筒、旁靠他船和進(jìn)出船塢等所使用的機(jī)械設(shè)備，主要由系纜索、帶纜樁、導(dǎo)纜孔（或?qū)Ю|鉗）、絞纜機(jī)，以及繩車、碰墊等所組成。利用絞纜機(jī)收絞纜索，即可使船舶系靠。在船首，系纜卷筒通常和錨機(jī)一起，用同一動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，并可以通過離合器嚙合或脫開；有的起貨機(jī)也

46、同時(shí)帶有系纜卷筒；在船尾則大多設(shè)置獨(dú)立的絞纜機(jī)。對(duì)絞纜機(jī)的基本要求是：應(yīng)能保證船舶在受到6級(jí)風(fēng)以下作用時(shí)（風(fēng)向垂直于船體中心線）仍能系住船舶。其拉力大小應(yīng)該根據(jù)船舶的尺寸，按鋼質(zhì)海船人級(jí)與建造規(guī)范所推薦的數(shù)字選取。絞纜速度一般為1530mmin，最大可達(dá)50mmin，達(dá)到額定拉力時(shí)速度取下限值。絞纜機(jī)按所用動(dòng)力的不同可分為電動(dòng)絞纜機(jī)和液壓絞纜機(jī)。2液壓自動(dòng)絞纜機(jī)普通絞纜機(jī)在停泊期間需視潮汐的漲落和船舶吃水的變化相應(yīng)調(diào)整纜繩的松緊，操作時(shí)很難保證各根纜繩受力均勻，倘使一根纜繩因過載而拉斷，則其他幾根受力更大；特別是巨型油船和散裝船的纜繩很粗，更增加了操作上的困難。為了克服上述缺點(diǎn)，在許多船舶上采

47、用了自動(dòng)保持纜繩張力恒定（或在一定范圍內(nèi)）的絞纜機(jī)，簡(jiǎn)稱自動(dòng)絞纜機(jī)。液壓自動(dòng)絞纜機(jī)的形式很多，但其工作原理基本相同。因?yàn)橛婉R達(dá)的輸出扭矩是由馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量和工作油壓決定的，故對(duì)定量油馬達(dá)而言，只要能自動(dòng)控制馬達(dá)輸入油液的工作壓力，就能控制油馬達(dá)的扭矩，即自動(dòng)地調(diào)整系纜張力。具體可分為兩大類：1）閥控型自動(dòng)絞纜機(jī)這種系統(tǒng)如圖3-2-4所示，采用定量油泵7，用溢流閥3來(lái)控制油馬達(dá)4收纜進(jìn)油側(cè)的工作油壓。由于系泊期間油泵的排油僅需補(bǔ)充馬達(dá)和系統(tǒng)的漏泄，而多余的排油都要經(jīng)溢流閥溢回油箱，為減輕功率的消耗和油液的發(fā)熱，常在停泊時(shí)改用流量小的輔泵供油，或如圖所示借蓄能器1維持供油壓力，而用壓力繼電器9根據(jù)

48、蓄能器壓力控制主泵7間斷工作。2）泵控型自動(dòng)絞纜機(jī)在這種系統(tǒng)中，主泵采用限壓式變量泵；或如圖3-2-5所示，采用壓力繼電器7控制電磁二位二通換向閥4對(duì)普通變量泵6進(jìn)行二級(jí)變量控制，以使主泵在達(dá)到所要求的工作壓力時(shí)就能改以小流量工作。這雖可省去輔泵，但存在主泵價(jià)格較高和系泊期間工作時(shí)間長(zhǎng)，因而磨損較大的缺點(diǎn)。圖3-2-4 帶蓄能器的定量泵式自動(dòng)絞纜機(jī)工作原理圖1-蓄能器；2-換向閥；3-溢流；4-油馬達(dá)；5-卷筒；6-溢流閥；7-油泵；8-單向閥；9-壓力繼電器圖3-2-5 帶壓力繼電器的變量泵式自動(dòng)絞纜機(jī)原理圖1-卷筒；2-油馬達(dá)；3-油箱；4-電磁換向閥；5-變量機(jī)構(gòu)油缸；6-油泵；7-壓力

49、繼電器；8-溢流閥；9-冷卻器；10-膨脹油箱第三節(jié) 船舶輔助裝置一、海水淡化裝置船舶每天都需要消耗相當(dāng)數(shù)量的淡水，以滿足船員、旅客和動(dòng)力裝置的需要。一般稱為淡水者其含鹽量應(yīng)在1000mgL以下。遠(yuǎn)洋船舶為增加載貨噸位，不宜攜帶過多淡水，一般都設(shè)有海水淡化裝置（俗稱造水機(jī)），以減少向港口購(gòu)買淡水的費(fèi)用，并增強(qiáng)船舶的續(xù)航能力。海水含鹽量與所在海區(qū)的地質(zhì)、降雨量、入海河流流量和海水蒸發(fā)量等有關(guān)。大洋中海水平均含鹽量約為35gL。不同海域的海水含鹽量雖然不同，但各種主要鹽類所占比例卻基本不變。其中含量最多的是NaCL和MgCL2，分別占總含鹽量的77.7和10.9。水中含鹽量越大則導(dǎo)電性越好，故可用

50、水的導(dǎo)電性來(lái)檢測(cè)其含鹽量，通常以mgL（NaCL）來(lái)表示含鹽量多少，也可用mgL（C1）為單位，1mgL（NaCl）相當(dāng)于0.606mgL（C1）。船上淡水主要用作柴油主機(jī)冷卻水、鍋爐補(bǔ)給水、洗滌和飲用水等。柴油機(jī)冷卻水只要是淡水即可。洗滌水一般要求氯離子濃度不大于200mgL（C1）、硬度不大于7毫克當(dāng)量升。飲用水必須不含有害健康的雜質(zhì)、病菌和異味，含鹽量不大于500-1000mgL，氯離子濃度不大于250-500mgL(C1)，pH值為6.58.5。造水機(jī)生產(chǎn)的蒸餾水所含礦物質(zhì)太少，也不能殺滅病菌，故作為飲用水時(shí)應(yīng)經(jīng)過礦化和殺菌處理。對(duì)鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求最高，因此，一般船用海水淡化裝置對(duì)

51、所產(chǎn)淡水含鹽量的要求皆以鍋爐補(bǔ)給水標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。我國(guó)船用鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定補(bǔ)給蒸餾水的含鹽量應(yīng)小于10mgL（NaCl）。船舶對(duì)淡水的需要數(shù)量是：生活用水每人約150250 Ld。動(dòng)力裝置用水以主機(jī)功率計(jì)，柴油機(jī)船每千瓦約需0.20.3 Ld；汽輪機(jī)船每千瓦約需0.51.4 Ld。至于輔助鍋爐的補(bǔ)水量可按蒸發(fā)量的15估計(jì)；中、高壓鍋爐按蒸發(fā)量的13計(jì)。一般主機(jī)功率為7500kW左右的柴油機(jī)貨船，造水機(jī)容量大多不超過2025m3d。目前，海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、反滲透法和冷凍法等。船用海水淡化絕大多數(shù)采用蒸餾法，故本節(jié)只介紹蒸餾式海水淡化裝置。蒸餾法淡化海水是利用鹽分幾乎不溶于低壓水蒸

52、氣的特性，使海水加熱汽化，然后將所產(chǎn)生的水蒸氣重新冷凝，獲得含鹽量很少的淡水，即通常所謂的蒸餾水。船用蒸餾式海水淡化裝置一般都采用真空式，即海水的蒸發(fā)和水蒸氣的冷凝都是在較高的真空度下進(jìn)行的。因?yàn)檎婵斩雀邉t水的沸點(diǎn)低，便于采用溫度不太高的介質(zhì)作為熱源，可以利用船舶動(dòng)力裝置的廢熱，提高裝置的經(jīng)濟(jì)性。目前的船用蒸餾式海水淡化裝置真空度皆大于80，沸點(diǎn)不高于60，可利用柴油機(jī)的缸套冷卻水作加熱介質(zhì)，以舷外海水作冷卻介質(zhì)使產(chǎn)生的蒸汽冷凝。另外，保持較低的加熱溫度能使蒸發(fā)器換熱面上的結(jié)垢減少并便于清除。真空蒸餾式海水淡化裝置分為沸騰式和閃發(fā)式兩種。兩者的主要區(qū)別是后者的海水是在單獨(dú)的加熱器里被加熱，然后

53、再噴入真空容器內(nèi)“閃發(fā)”成汽。閃發(fā)式裝置雖有結(jié)垢少的優(yōu)點(diǎn)，但經(jīng)濟(jì)性不如前者，船上已基本不用。圖3-3-1所示為帶豎管蒸發(fā)器的真空沸騰式海水淡化裝置原理圖。蒸餾器1的下部是豎管式蒸發(fā)器。造水機(jī)海水泵2所排海水中的一小部分，經(jīng)給水調(diào)節(jié)閥3供人蒸發(fā)器，在豎管內(nèi)向上流過。加熱介質(zhì)（缸套水）從豎管外流過，對(duì)海水加熱。豎管內(nèi)海水達(dá)到沸點(diǎn)后即開始汽化，流出豎管后蒸汽從水中逸出（稱為二次蒸汽，以區(qū)別于某些造水機(jī)用來(lái)加熱的蒸汽），繞過橫置在蒸餾器上方的管殼式冷凝器兩側(cè)的汽水分離器，從冷凝器殼體上部的開口進(jìn)入。供冷卻用的海水在冷凝器管內(nèi)流過，管外的蒸汽被冷凝為淡水。凝水聚集在冷凝器底部，由凝水泵4抽出送往淡水柜。

54、在蒸發(fā)器內(nèi)，因部分汽化而濃縮了的海水稱為鹽水，鹽水含鹽過高會(huì)使二次蒸汽攜帶的水珠含鹽量增加，影響所產(chǎn)淡水的質(zhì)量，故鹽水應(yīng)由排鹽泵5不斷排出舷外（稱為排鹽）。當(dāng)給水量W0等于產(chǎn)水量W和排鹽量WB之和時(shí)，蒸餾器內(nèi)的水位就能夠維持穩(wěn)定。給水量W0與產(chǎn)水量W之比稱為給水倍率。圖3-3-1 真空沸騰式海水淡化裝置原理圖1-蒸餾器；2-造水機(jī)海水泵；3-給水調(diào)節(jié)閥；4-凝水泵；5-排鹽泵；6-真空泵蒸餾器中海水的蒸發(fā)和二次蒸汽的冷凝都是在真空狀態(tài)下進(jìn)行的。真空度的建立和維持有賴于真空泵6。真空泵6和排鹽泵5一般采用水噴射泵，其工作水由造水機(jī)海水泵2提供。二、制冷裝置海船一般均設(shè)有伙食冷庫(kù)和空氣調(diào)節(jié)裝置，某

55、些貨船還設(shè)有冷藏艙或運(yùn)送冷藏集裝箱，制冷在船上的應(yīng)用已很普遍。船用制冷裝置目前大多采用蒸氣壓縮式（簡(jiǎn)稱壓縮式）。1液態(tài)與氣態(tài)互相轉(zhuǎn)換的規(guī)律任何一種物質(zhì)，當(dāng)其呈液態(tài)時(shí)，總有一些動(dòng)能較大的分子能脫離液面蒸發(fā)成為氣體，液體溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)氣化的質(zhì)量就越多。液體氣化時(shí)如果不能從外界吸熱則氣化后剩下液體的溫度就會(huì)降低。另一方面，氣體分子在運(yùn)動(dòng)中總會(huì)有一部分返回到液體中去。氣體的壓力越大，單位時(shí)間內(nèi)液化的質(zhì)量就越多。氣體液化時(shí)，如不設(shè)法散熱，液體溫度就會(huì)升高。當(dāng)液體溫度既定時(shí)，液面氣體壓力達(dá)到某既定值則氣化和液化的進(jìn)行達(dá)到的動(dòng)態(tài)平衡，液面上氣體達(dá)到飽和狀態(tài)，這時(shí)的氣體壓力稱為該溫度所對(duì)應(yīng)的飽和（蒸氣）

56、壓力，而這時(shí)的溫度就稱為該壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度。任何液態(tài)物質(zhì)都存在自身固有的飽和溫度與飽和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。溫度越高，飽和壓力也越高；反之亦然。壓縮制冷所用的工質(zhì)制冷劑（簡(jiǎn)稱冷劑）通常是常溫下飽和壓力較高的液體。目前所用的冷劑主要有氟利昂12、氟利昂22、氟利昂134a和氨。當(dāng)液態(tài)冷劑單獨(dú)貯放在冷劑瓶中時(shí)，瓶?jī)?nèi)壓力便是它在該溫度對(duì)所對(duì)應(yīng)的飽和壓力。當(dāng)溫度升高時(shí)，冷劑的飽和壓力便迅速升高，例如氟利昂22（R22）在30時(shí)的飽和壓（絕對(duì)）是1.2MPa，如溫度升高到50，飽和壓力便升高為1.96MPa。因此，為安全起見，冷劑瓶不得被太陽(yáng)曝曬和接近高溫?zé)嵩?。?dāng)需要把冷劑從甲容器轉(zhuǎn)移到乙容器中時(shí)，只要用能耐壓的接管將兩容器相連，使甲容器出口向下，并適當(dāng)加熱（例如用熱水）甲容器或冷卻（例如用冰水）乙容器，使兩容器保持一定的溫差（壓差）即可。當(dāng)液體溫度低于其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，氣化只在液面上發(fā)生。而液體被加熱到溫度達(dá)到高于其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，液體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生許多氣泡，因其飽和壓力已達(dá)到液體所受壓力而不致被“壓滅”，便會(huì)隨液體吸熱氣化而長(zhǎng)大浮起，這種在液體表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行的較劇烈的氣化現(xiàn)象稱為沸騰。液體沸騰時(shí)即使被加熱，溫度（沸點(diǎn)）也不變，所吸收的熱量用于使液體氣化；反之，氣體被冷卻到其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)便放出潛熱開始冷凝成液體，在冷凝過程中