第三章船舶輔助機械及設(shè)備

1、第三章 船舶輔助機械及設(shè)備第三章 船舶輔助機械及設(shè)備第一節(jié) 船舶流體機械 一、船用泵泵是用來提高液體機械能的設(shè)備。按工作原理，泵主要可分為：容積式泵靠工作部件運動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液體高速旋轉(zhuǎn)而使流過葉輪的液體的壓力能和動能增加（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，其對液體作功的主要運動部件是做往復(fù)運動的活塞或柱塞，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?；钊?jīng)活塞桿傳動，在缸內(nèi)作上下往復(fù)運動。當(dāng)活塞上行時，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，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，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)不斷運動，吸入管中氣體將不斷被泵排往排出管，最后液體將進人泵缸，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。由三個單作用泵缸或兩個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動部件是通過回轉(zhuǎn)運動來造成工作容

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)簡圖。圖中，一對完全相同而互相嚙合的主動齒輪1和從動齒輪2分別安裝在兩根平行的轉(zhuǎn)軸上，主動齒輪軸的一端穿過泵體3的端蓋，由原動機帶動作等速回轉(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，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)，一個個吸滿液體的齒間轉(zhuǎn)過吸入腔，沿泵殼內(nèi)壁轉(zhuǎn)到排出腔，當(dāng)它們漸次重新進入嚙合時，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，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，主動齒輪和從動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，一般只用來排送有潤滑性的油液。圖3-1-2 外嚙合式齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡圖1-主動齒輪；2-從動齒輪；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)動時，與齒環(huán)呈內(nèi)嚙合的齒輪也隨之轉(zhuǎn)動，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)泵軸逆時針旋轉(zhuǎn)時，嚙合齒的作用力傳到底盤6的偏心短軸上，將產(chǎn)生逆時針的轉(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，齒輪與齒環(huán)的相對位置如圖3-1-3的右上圖所示，泵是下吸上排。當(dāng)泵軸改為順時

8、針轉(zhuǎn)動時，嚙合齒傳至偏心短軸上的力則產(chǎn)生一順時針轉(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。這時齒輪與齒環(huán)的相對位置變成如圖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，流量脈動小，流量脈動率Q=13，僅為外嚙合式齒輪泵的110120，而且其嚙合長度較長，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導(dǎo)油，從而完全消除困油現(xiàn)象，故噪聲很低。其缺點是制造工藝較復(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

9、為轉(zhuǎn)子泵。其外轉(zhuǎn)子2比內(nèi)轉(zhuǎn)子1多一個齒，且二者軸線偏心，異速轉(zhuǎn)動。內(nèi)外轉(zhuǎn)子均采用擺線齒形。工作時所有內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒都進入嚙合，相鄰兩齒的嚙合線與泵體4和前蓋5、后蓋6形成若干個密封腔。轉(zhuǎn)動時密封腔的容積發(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10000r/min以上）運轉(zhuǎn)；而且齒數(shù)較少，工作空間容積較大，結(jié)構(gòu)簡單緊湊；此外，由于兩個轉(zhuǎn)子同向回轉(zhuǎn)

10、且只差一個齒，故相對滑動速度很小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，壽命長。轉(zhuǎn)子泵的缺點是齒數(shù)少時流量和壓力脈動較大；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單。3）螺桿泵螺桿泵是利用螺桿的回轉(zhuǎn)來吸排液體的。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螺桿4和與其嚙合的從動螺桿3和5組成。主、從動螺桿轉(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、等多個彼此分隔的容腔。

11、隨著螺桿的嚙合轉(zhuǎn)動，與泵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，一方面這個封閉容腔沿軸向不斷向上推移直至排出端（猶如一個液體螺母在螺桿回轉(zhuǎn)時不斷沿軸向上移），另一方面，新的吸入容腔又緊接著在吸入端形成。一個接一個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-從動螺桿；4-主動螺桿；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；

12、18-調(diào)節(jié)手輪；19-泄油管（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；3-萬向軸；4-主動軸；5-軸承；6-填料箱；7-小活塞；8-彈簧；9-撓性保護套；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，葉片受離心力及液壓力（葉片底部

13、空間一般由排出腔引入壓力油）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。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吸、排口。配油盤與定子的相對位置由定位銷固定。這樣，在定子、轉(zhuǎn)子、葉片和配油盤之間就形成若干個工作空間。當(dāng)葉片由定子的短半徑r處轉(zhuǎn)向長半徑R處時，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)葉片由定子的長半徑R處向短半徑r處轉(zhuǎn)動時，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)相鄰兩葉片同時位于吸、排口之間的密封區(qū)時，它們正好將吸、排口隔開，這時葉片頂端與定子的圓弧部分接觸，旋轉(zhuǎn)時兩葉片間的容積不

14、變，不會產(chǎn)生困油問題。這種葉片泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，由葉片所形成的每個工作空間都吸、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

15、心距e。由圖可見，轉(zhuǎn)子逆時針回轉(zhuǎn)時，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。單作用葉片泵的每兩相鄰葉片轉(zhuǎn)到吸、排油口間的密封區(qū)時，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)動時，葉間工作容積先略有增大，然后略有縮小，會產(chǎn)生困油現(xiàn)象，但不太嚴重，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，移動其

16、定子可方便地改變偏心的方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級變量泵。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)泵及其工作原理簡圖，在泵體3內(nèi)部的圓柱形空間內(nèi)，偏心地安裝著一個帶有若干個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)泵及其工作原理簡圖1-葉輪

17、；2-側(cè)蓋；3-泵體；4-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，水被帶動旋轉(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月牙形的工作空間。該空間被葉輪的葉片分隔成若干個互不相通的腔室。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，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)過吸入口開始進入圖示左半轉(zhuǎn)時，由于泵殼與葉片外端的距離逐漸縮小，葉輪外按圓周

18、方向高速流動的液流便會擠入葉間。這樣，在葉間尚未與排出口相通時，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，葉間腔室中的壓力即會在瞬間與排出壓力相平衡，并在葉輪隨后的轉(zhuǎn)動過程中，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動部件直接造成，而是靠水環(huán)中的液體進出葉間而造成的。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；而在其進入左半轉(zhuǎn)后，也

19、就只能憑借其已獲得的動能擠入葉間，壓縮氣體。這樣，葉輪外的液體流速必然會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，葉輪外液體的速度也就會降得很低，從而不能進入葉間去壓縮氣體。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能轉(zhuǎn)換而來的。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)補水，補水量應(yīng)大于正常的損失水量，

20、以使部分工作水能隨氣體的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所示懸臂式單級離心泵來說明。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)起動時因慣性而松動。軸的另一端穿過填料箱伸出泵殼，由原動機驅(qū)動按箭頭指向回轉(zhuǎn)。泵殼呈螺線形，也稱螺殼或蝸殼。圖3-1-11 懸臂式單級離心泵1-葉輪；2-葉片；3-泵殼；4-吸入接管；5-擴壓管；6-泵軸；7-固

21、定螺母當(dāng)離心泵工作時，預(yù)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被吸進葉輪。從葉輪流出的液體，壓力和速度都比進入葉輪時增大了許多。蝸殼將它們匯聚并平穩(wěn)地導(dǎo)向擴壓管5。擴壓管流道截面逐漸增大，液體流速降低，大部分動能變?yōu)閴毫δ?，然后進入排出管。因此，只要葉輪不停地回轉(zhuǎn)，液體的吸排也就會連續(xù)地進行。液體通過泵時所增加的能量，顯然是原動機通過葉輪對液體作功的結(jié)果。圖3-1-12為帶平衡盤的三級離心泵。圖3-1-12 帶平衡盤的三級離心泵1-平衡盤；2-平衡板；3-泄放管；4-葉輪；5-

22、導(dǎo)輪；6-泵殼4旋渦泵和噴射泵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；

23、2-泵體；3-泵蓋；4-流道；5-平衡孔；6-隔舌當(dāng)葉輪回轉(zhuǎn)時，帶動泵內(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，因而液體就會從葉片間甩出，進入流道，并迫使流道中的液體產(chǎn)生向心流動，再次從葉片根部進入葉間，這種環(huán)形流動稱為縱向旋渦。液體在葉片和環(huán)形流道中的運動軌跡就是繞泵軸的圓周運動和縱向旋渦的疊加，對固定的泵殼來說，它是一種前進的螺旋線；而對轉(zhuǎn)動的葉輪來說，則是后退的螺旋線。這樣，液體在沿整個流道前進時，也就會多次進入葉間獲取能量，如同多級離心泵一樣，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傳遞能量?？v向旋渦越強，液體質(zhì)

24、點進入葉輪的次數(shù)越多，泵所能產(chǎn)生的揚程就越高。縱向旋渦的強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3545。但因這種泵入口處的液流是從葉輪外緣進入葉間，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，氣體密度小，會聚集在葉片的根部，以致在轉(zhuǎn)到流道出口時不易排出，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的液體能在

25、排出端擠入葉片根部驅(qū)趕氣體，然后又被帶回吸入端重新裹攜氣體。閉式旋渦泵多為單級或二級。（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，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，并在初次起動前向泵內(nèi)灌滿液體，就具有自吸和抽送氣

26、液混合物的能力。這是因為在流道的起始部分，液體在離心力的作用下從葉間甩入流道后，葉間就會形成真空，將氣體從吸進口吸入葉間。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，就會被壓縮在葉片的根部，體積不斷縮?。涣硪环矫?，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，就會急劇地變?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動方向，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

27、流道，以保持較高的效率，但這會使它失去自吸能力。為了既保持自吸能力，同時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，也可做成徑向剖的分段式多級，最多可至6級。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

28、.15mm；其次是葉輪外圓與隔舌之間的徑向間隙，該間隙一般為0.15-0.3mm。二、空壓機在商船上壓縮空氣主要用于主柴油機的起動、換向和發(fā)電柴油機的起動；同時也為其他需要壓縮空氣的輔助機械設(shè)備（如壓力水柜、氣笛、離心泵自吸裝置等）和氣動工具供氣；或在檢修工作中用來吹洗零部件、濾器等。一般船舶設(shè)有兩個以上有足夠容積的壓縮空氣瓶。向氣瓶供氣的空氣壓縮機（簡稱空壓機）是重要的船舶輔機?？諌簷C的排氣量一般是指其在單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)于第一級吸氣狀態(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的排氣量。排氣量有時也換算對標準吸氣狀態(tài)（溫度20、壓力0.1013MPa、

29、相對濕度50）計量?？諌簷C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1m³min）、小型(110m³min)、中型(10100m³min)和大型（大于100m3min）。大、中型柴油機船一般設(shè)有23臺微型或小型、中壓、水冷雙級活塞式空壓機，最近也有的船采用風(fēng)冷三級活塞式空壓機的。主空氣瓶最大工作壓力多為3MPa左右（柴油機起動空氣壓力一般不應(yīng)低于1.5MPa），而其他那些需要較低壓力空氣的場所則由主空氣瓶經(jīng)減壓閥供氣。此外，通常還設(shè)有一臺柴油機驅(qū)動的微型應(yīng)急空壓機。1活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)

30、CZ6030型空壓機是一種船用二級空壓機，如圖3-1-15所示，現(xiàn)以它為例說明空壓機的結(jié)構(gòu)。這種空壓機的排氣量為60m3h，轉(zhuǎn)速為750rmin，一級額定排氣壓力為0.64MPa，二級額定排氣壓力為3MPa。曲軸17只有一個曲拐，輸入端裝有兼作聯(lián)軸器的飛輪24，電動機通過彈性聯(lián)軸器帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)連桿、活塞銷帶動活塞6在氣缸8內(nèi)上下往復(fù)運動。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)形空間為高壓級工作空間，這種形式稱為級差式?；钊隙斡?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號鋼制造，與活塞上的

31、銷孔過盈配合（因為鋁合金活塞熱脹系數(shù)比鋼大），而與連桿小端有0.0250.077mm的配合間隙。圖3-1-15 CZ6030型空壓機 1-空氣濾清器；2-滴油杯；3-卸載機構(gòu)；4-一級吸氣閥；5-氣缸蓋；6-活塞；7-一級排氣閥；8-氣缸體；9-二級吸氣閥；10-一級安全閥；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；22-二級安全閥；23-二級排氣閥；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

32、清器過濾效率達99.9，濾清器阻力損失一般為24.558.9Pa，但污染后可急劇增大。低壓級吸氣閥4和排氣閥7裝在氣缸蓋5上，升程為3mm。低壓級安全閥10裝在高壓級入口處，開啟壓力為0.7MPa（一般比額定排壓約高15）；高壓級的吸氣閥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工作空間的余隙容積，活塞在上止點時與缸蓋的間隙應(yīng)保持0.51.0mm。船用二級空氣壓機除采用級差式外，也可以高、低壓缸分開，采

33、用并列直立式（曲軸雙曲拐）或V型布置。第二節(jié) 船舶甲板機械 船舶甲板機械主要包括舵機、起貨機、絞纜機、吊艇機、舷梯升降機、艙蓋板啟閉裝置等。限于篇幅本節(jié)僅介紹舵機、錨機、絞纜機。一、舵機目前稍大一些的船舶，幾乎全部采用液壓舵機，電動舵機僅用于一些小型船舶上。液壓舵機是利用液體的不可壓縮性及流量、流向的可控性來達到操舵目的的。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泵控型液壓舵機圖3-2-1示出泵控型液壓舵機的原理圖。雙向變量油泵2設(shè)于舵機室，由電動機1驅(qū)動作單向持續(xù)回轉(zhuǎn)，而油泵的流量和吸排方向，則通過與浮動桿5的C相連接的控制桿4控制，即依靠油泵控制C偏離

34、中位的方向和距離，來決定泵的吸排方向和流量。圖示舵機采用往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)。它由固定在機座上的油缸14和可在油缸中往復(fù)運動的撞桿9等所組成。當(dāng)油泵按圖示吸排方向工作時，泵就會通過油管從右側(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，體積僅相對減小11301200），撞桿9就會在油壓的作用下向右運動。撞桿通過中央的滑動接頭與舵柄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)運動就可轉(zhuǎn)變?yōu)槎嫒~的偏轉(zhuǎn)。顯然，改變油泵的吸排方向，則撞桿和舵葉的運動方向也就隨之而變。對尺寸既定的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)來說，舵機油泵的工作油壓（除很小一部分用來克服管路阻力）主要取決于推動

35、撞桿所需要的力，即取決于轉(zhuǎn)舵扭矩。舵機最大工作壓力就是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩時油泵出口處的油壓。舵機油泵的額定排出壓力不得低于舵機的最大工作壓力。舵機的最大工作壓力選得越高，轉(zhuǎn)舵機構(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，所以整個裝置的尺寸和重量就會變小。資料表明，當(dāng)舵機最大工作油壓由10MPa提高到20MPa時，往復(fù)式舵機的長度大約縮短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，上述各項指標并非隨油壓的進一步提高按線性關(guān)系減小，當(dāng)油壓從20MPa提高到30MPa時，往復(fù)式舵機的長度幾乎不變，重量只減輕69，而工作油液的使

36、用量也僅減少16一18。此外，進一步提高工作油壓，還將對液壓設(shè)備的生產(chǎn)和管理水平提出更高的要求，故目前液壓舵機的最大工作油壓，都不超過20MPa。圖3-2-1 泵控型液壓舵機原理圖1-電動機；2-雙向變量泵；3-放氣閥；4-變量泵控制桿；5-浮動桿；6-儲能彈簧；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-液壓遙控受動器；17-電氣遙控伺服油缸對轉(zhuǎn)舵機構(gòu)尺寸既定的舵機來說，轉(zhuǎn)舵速度主要取決于油泵的流量，而與舵桿上的扭矩負荷基本無關(guān)。因為舵機油泵都采用容積式泵，當(dāng)轉(zhuǎn)舵扭矩變化時，雖然工作油壓也隨之變化，但

37、泵的流量基本不變（漏泄量隨工作油壓的變化一般不大），故對轉(zhuǎn)舵速度變化的影響并不明顯。所以，進出港和窄水道航行時，用雙泵并聯(lián)，轉(zhuǎn)舵速度幾乎可提高1倍。泵控型液壓舵機較多采用浮動桿式追隨機構(gòu)。在圖3-2-1中，浮動桿的控制點A系由駕駛臺通過遙控系統(tǒng)來控制，但如把X孔的插銷轉(zhuǎn)插到y(tǒng)孔之中，則也可在舵機室用手輪來控制。浮動桿上的控泵點C與變量泵的控制桿4相連；反饋點B經(jīng)反饋桿8與舵柄相連。當(dāng)舵葉和駕駛臺上的舵輪都處于中位時，浮動桿即處在用點劃線ACB所表示的位置，C點恰使變量機構(gòu)居于中位，故油泵空轉(zhuǎn)，舵保持中位不動。如果駕駛臺給出某一舵角指令，那么，通過遙控系統(tǒng)，就會使A點移至A1。由于B點在舵葉轉(zhuǎn)動

38、以前并不移動，所以C點將移到Cl，于是油泵按圖示箭頭方向吸排，舵葉開始偏轉(zhuǎn)，通過反饋桿帶動B點向Bl方向移動。當(dāng)舵葉轉(zhuǎn)到與A，位置所給出的指令舵角相符時，B也移到Bl，使C點重又回到中位，于是油泵停止排油，舵就停止在所要求的舵角上。這時，浮動桿的位置如圖中的實線A1CBl所示。實際上，浮動桿的動作并不是分步進行的，而是在A點帶動C點偏離中位后，由于油泵排油，推動舵葉，B點就要移動，只是A、C動作領(lǐng)先，舵葉和B點追隨其后而已。當(dāng)駕駛臺發(fā)出回舵指令時，A點又會從A1位置移回中位，于是C點也偏離中位向左移動，使油泵反向吸排，因此，舵葉也就向中位偏轉(zhuǎn)，使B點從B1位置向中位移動。直到舵葉轉(zhuǎn)到由A點位置

39、所確定的指令舵角時，C點重新回中，油泵停止排油，舵葉也就停轉(zhuǎn)。由于C點偏離中位的距離受變量泵變量機構(gòu)最大位移的限制，故只有在舵葉偏轉(zhuǎn)、帶動B點從而使C點向中位回移后，才能使A點繼續(xù)向大舵角的方向操舵。這樣，大舵角的操舵動作就不能一次完成，并使油泵的流量總在零與最大值間變動，這不僅會使操舵者感到不便，同時也會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能彈簧6。這樣，當(dāng)A點將C點帶到最大偏移位置后，浮動桿就會以C點為支點而繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，壓縮彈簧，從而使A點得以一次到達所要求的較大操舵角。隨著舵葉的偏轉(zhuǎn)，被壓縮的儲能彈簧又會首先放松，并在其恢復(fù)原狀后，才會將B點拉到與A

40、點相應(yīng)的位置，以停止轉(zhuǎn)舵?？梢姡趦δ軓椈赏耆潘梢郧?，B點不會移動，C點也將一直停留在最大偏移位置，使油泵得以在較長時間內(nèi)保持最大流量，從而加快轉(zhuǎn)舵速度。顯然，儲能彈簧的剛度必須適當(dāng)，若彈簧太軟，則可能使B點先于C點而移動，小舵角操舵也就無法進行；但如彈簧太硬，則大舵角操舵所需的操舵力又會太大，如無法達到，則反饋桿實際上相當(dāng)于一剛性桿，儲能彈簧不起作用，大舵角操舵則難于一次完成。有的浮動桿追隨機構(gòu)加設(shè)了副杠桿，它起機械放大作用，可縮小浮動桿及其操縱機構(gòu)尺寸而保持小舵角操縱的靈敏度。由于浮動桿式追隨機構(gòu)能使油泵在開始和停止排油時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

41、機都采用浮動桿追隨機構(gòu)，有的是靠電氣遙控系統(tǒng)使主泵流量逐漸增大和減小的。為了防止海浪或冰塊等沖擊舵葉時，造成舵桿上的負荷過大、系統(tǒng)油壓過高和使電機過載，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，則安全閥就會開啟，使油泵的兩側(cè)管路旁通，于是，舵葉也就會偏離所在位置，同時帶動浮動桿的B點，使C點離開中位，油泵因而排油。當(dāng)舵上的沖擊負荷消失后，安全閥關(guān)閉，舵葉在油泵的作用下，又會返回，并將月點帶回原位。所以，液壓舵機能夠很好地適應(yīng)沖擊負荷，安全閥還能防止油泵因工作油壓過高而過載。2閥控型液壓舵機閥控型液壓舵機使用單向定量油泵，其吸排方向不

42、變，油液進出轉(zhuǎn)舵油缸的方向由駕駛臺遙控的換向閥來控制，以達改變轉(zhuǎn)舵方向的目的。當(dāng)換向閥處于中位時，油泵的排油將經(jīng)換向閥旁通而直接返回油泵的進口（閉式系統(tǒng)）或回油箱（開式系統(tǒng)）；而轉(zhuǎn)舵油缸的油路就會鎖閉而穩(wěn)舵。閥控型舵機的油泵和系統(tǒng)比較簡單，造價相對較低。缺點是用換向閥換向，從而導(dǎo)致液壓沖擊較大。此外，閥控型舵機在停止轉(zhuǎn)舵時，主泵仍以最大流量排油，故油液發(fā)熱較多，經(jīng)濟性較差。所以，閥控型舵機適用的功率范圍一般比泵控型小。但是，隨著系統(tǒng)設(shè)計的改進，閥控型舵機的適用功率范圍也正在不斷增大。二、錨機為能克服船舶停泊時，作用在船體上的水流力、風(fēng)力和船舶縱傾、橫傾時所產(chǎn)生的慣性力，以保持船位不變，就需設(shè)置

43、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。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6所組成，利用錨機收放錨和錨鏈，即可起錨或拋錨。圖3-2-3所示為電動錨機，主要由電動機1、傳動機構(gòu)和錨鏈輪4等所組成。錨機通常還帶有絞纜卷筒5，當(dāng)用于絞纜時可借手柄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構(gòu)有自鎖作用，拋錨速度可由原動機轉(zhuǎn)速來控制。根據(jù)錨機所用動力的不同，目前所用的錨機主要是電動錨機和液壓錨機

44、。按鏈輪軸軸線布置的不同可分為臥式錨機和立式錨機。本節(jié)主要介紹液壓錨機。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；7-錨鏈管；8-棄錨器；9-錨鏈艙圖3-2-3 錨機的結(jié)構(gòu)形式1-電動機；2-剎車手柄；3-減速器；4-錨鏈輪；5-卷筒；6-離合器；7-離合器手柄錨機應(yīng)滿足以下基本要求：（1）必須由獨立的原動機或電動機驅(qū)動。對于液壓錨機，其液壓管路如果與其他的甲板機械的管路連接時，應(yīng)保證錨機的正常工作不受影響。（2）在船上試驗時，錨機應(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）。（

45、3）在滿足以上規(guī)定的平均速度和工作負載時，應(yīng)能連續(xù)工作30min；應(yīng)能在過載拉力（不小于工作負載的1.5倍）作用下連續(xù)工作2min，此時不對速度提出要求。（4）鏈輪與驅(qū)動軸之間應(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)裝有可靠的制動器，制動器剎緊后應(yīng)能承受錨鏈斷裂負荷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)于錨鏈的試驗負荷。三、絞纜機1絞纜機的作用及基本要求系纜設(shè)備是船舶為?？看a頭、系帶浮筒、旁靠他船和進出船塢等所使用的機械設(shè)備，主要由系纜索、帶纜樁、導(dǎo)纜孔（或?qū)Ю|鉗）、絞纜機，以及繩車、碰墊等所組成。利用絞纜機收絞纜索，即可使船舶系靠。在船首，系纜卷筒通常和錨機一

46、起，用同一動力驅(qū)動，并可以通過離合器嚙合或脫開；有的起貨機也同時帶有系纜卷筒；在船尾則大多設(shè)置獨立的絞纜機。對絞纜機的基本要求是：應(yīng)能保證船舶在受到6級風(fēng)以下作用時（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50mmin，達到額定拉力時速度取下限值。絞纜機按所用動力的不同可分為電動絞纜機和液壓絞纜機。2液壓自動絞纜機普通絞纜機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

47、很粗，更增加了操作上的困難。為了克服上述缺點，在許多船舶上采用了自動保持纜繩張力恒定（或在一定范圍內(nèi)）的絞纜機，簡稱自動絞纜機。液壓自動絞纜機的形式很多，但其工作原理基本相同。因為油馬達的輸出扭矩是由馬達的每轉(zhuǎn)排量和工作油壓決定的，故對定量油馬達而言，只要能自動控制馬達輸入油液的工作壓力，就能控制油馬達的扭矩，即自動地調(diào)整系纜張力。具體可分為兩大類：1）閥控型自動絞纜機這種系統(tǒng)如圖3-2-4所示，采用定量油泵7，用溢流閥3來控制油馬達4收纜進油側(cè)的工作油壓。由于系泊期間油泵的排油僅需補充馬達和系統(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，常在停泊時改用流量小的輔泵

48、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)蓄能器壓力控制主泵7間斷工作。2）泵控型自動絞纜機在這種系統(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對普通變量泵6進行二級變量控制，以使主泵在達到所要求的工作壓力時就能改以小流量工作。這雖可省去輔泵，但存在主泵價格較高和系泊期間工作時間長，因而磨損較大的缺點。圖3-2-4 帶蓄能器的定量泵式自動絞纜機工作原理圖1-蓄能器；2-換向閥；3-溢流；4-油馬達；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絞纜機原理圖1-卷筒；2-油馬達；3

49、-油箱；4-電磁換向閥；5-變量機構(gòu)油缸；6-油泵；7-壓力繼電器；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、旅客和動力裝置的需要。一般稱為淡水者其含鹽量應(yīng)在1000mgL以下。遠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），以減少向港口購買淡水的費用，并增強船舶的續(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

50、鹽量的77.7和10.9。水中含鹽量越大則導(dǎo)電性越好，故可用水的導(dǎo)電性來檢測其含鹽量，通常以mgL（NaCL）來表示含鹽量多少，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冷卻水、鍋爐補給水、洗滌和飲用水等。柴油機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，故作為飲用水時應(yīng)經(jīng)過礦化和殺菌處

51、理。對鍋爐補給水的水質(zhì)要求最高，因此，一般船用海水淡化裝置對所產(chǎn)淡水含鹽量的要求皆以鍋爐補給水標準為依據(jù)。我國船用鍋爐給水標準規(guī)定補給蒸餾水的含鹽量應(yīng)小于10mgL（NaCl）。船舶對淡水的需要數(shù)量是：生活用水每人約150250 Ld。動力裝置用水以主機功率計，柴油機船每千瓦約需0.20.3 Ld；汽輪機船每千瓦約需0.51.4 Ld。至于輔助鍋爐的補水量可按蒸發(fā)量的15估計；中、高壓鍋爐按蒸發(fā)量的13計。一般主機功率為7500kW左右的柴油機貨船，造水機容量大多不超過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

52、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行的。因為真空度高則水的沸點低，便于采用溫度不太高的介質(zhì)作為熱源，可以利用船舶動力裝置的廢熱，提高裝置的經(jīng)濟性。目前的船用蒸餾式海水淡化裝置真空度皆大于80，沸點不高于60，可利用柴油機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

53、種。兩者的主要區(qū)別是后者的海水是在單獨的加熱器里被加熱，然后再噴入真空容器內(nèi)“閃發(fā)”成汽。閃發(fā)式裝置雖有結(jié)垢少的優(yōu)點，但經(jīng)濟性不如前者，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，對海水加熱。豎管內(nèi)海水達到沸點后即開始汽化，流出豎管后蒸汽從水中逸出（稱為二次蒸汽，以區(qū)別于某些造水機用來加熱的蒸汽），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入。供冷卻用的海水在冷凝器管內(nèi)流過，管外的蒸汽被

54、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。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，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，其工作水由造水機海水泵

55、2提供。二、制冷裝置海船一般均設(shè)有伙食冷庫和空氣調(diào)節(jié)裝置，某些貨船還設(shè)有冷藏艙或運送冷藏集裝箱，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，總有一些動能較大的分子能脫離液面蒸發(fā)成為氣體，液體溫度越高，單位時間內(nèi)氣化的質(zhì)量就越多。液體氣化時如果不能從外界吸熱則氣化后剩下液體的溫度就會降低。另一方面，氣體分子在運動中總會有一部分返回到液體中去。氣體的壓力越大，單位時間內(nèi)液化的質(zhì)量就越多。氣體液化時，如不設(shè)法散熱，液體溫度就會升高。當(dāng)液體溫度既定時，液面氣體壓力達到某既定值則氣化和液化的進行達到的動態(tài)平衡，液面上氣

56、體達到飽和狀態(tài)，這時的氣體壓力稱為該溫度所對應(yīng)的飽和（蒸氣）壓力，而這時的溫度就稱為該壓力所對應(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)冷劑單獨貯放在冷劑瓶中時，瓶內(nèi)壓力便是它在該溫度對所對應(yīng)的飽和壓力。當(dāng)溫度升高時，冷劑的飽和壓力便迅速升高，例如氟利昂22（R22）在30時的飽和壓（絕對）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，冷劑瓶不得被太陽曝曬

57、和接近高溫?zé)嵩础．?dāng)需要把冷劑從甲容器轉(zhuǎn)移到乙容器中時，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應(yīng)的飽和溫度時，氣化只在液面上發(fā)生。而液體被加熱到溫度達到高于其壓力所對應(yīng)的飽和溫度時，液體內(nèi)部會產(chǎn)生許多氣泡，因其飽和壓力已達到液體所受壓力而不致被“壓滅”，便會隨液體吸熱氣化而長大浮起，這種在液體表面和內(nèi)部同時進行的較劇烈的氣化現(xiàn)象稱為沸騰。液體沸騰時即使被加熱，溫度（沸點）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應(yīng)的飽和溫度時便放出潛熱開始冷凝成液體，在冷凝