關于船舶動力裝置中的推進器

1、輪機工程導論論文題目：船舶動力裝置院系:船舶與海洋工程班級：1301姓名：李宇航 學號：U201312245摘要 推進裝置是提供船舶正常航行所需推動力的一整套設備，其中包括：主機、船舶軸系、傳動設備、推進器這四個主要設備來實現。推進器是船舶能量轉換的設備，是將主機發(fā)出的能量轉換成船舶推力的設備。對于船舶的轉向航行能力至關重要。推進器按作用方式可分為主動式和反應式兩類?？咳肆蝻L力去驅動船前進的纖、帆等為主動式，漿、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應式。本文將通過介紹推進器的發(fā)展過程來介紹推進器。而由于船的種類很多，不同的船對于推進器的要求又不同，比如江中行駛的船對于轉向能力要求就比較高。所以

2、推進器種類很多，按照原理不同，有螺旋槳、噴水推進器、特種推進器。本文就將對各類型的推進器的用處和特點進行介紹。1 正文（1） 背景1. 船舶推進裝置的作用： 推進裝置是提供船舶正常航行所需推動力的一整套設備，其中包括：主機、船舶軸系、傳動設備、推進器這四個主要設備來實現。推進器是船舶能量轉換的設備，是將主機發(fā)出的能量轉換成船舶推力的設備。對于船舶的轉向航行能力至關重要。推進器按作用方式可分為主動式和反應式兩類?？咳肆蝻L力去驅動船前進的纖、帆等為主動式，漿、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應式。2.船舶推進裝置的發(fā)展： 公元前6000年左右，原始人發(fā)明了獨木舟。于是陸續(xù)出現了漿，櫓等推進裝置

3、。隨后人們又在長期航行的實踐中，創(chuàng)造了利用風力行駛的船帆船。接下來的幾千年主要就是依靠帆風帆一直是船舶主要的推進器。風帆推進器雖然可以利用無代價的風力，但其所能得到的推力依賴于風向和風力，以致船的速度和操縱性能都受到限制。 隨著蒸汽機的發(fā)明和科學技術的進步，帆終于被機械所取代，帆船也逐漸發(fā)展成為裝有引擎的船，最先代替帆的是蒸汽機。開始的氣船是由明輪推進的，然后又發(fā)展成為螺旋槳推進。 現代運輸船舶絕大多數大多采用的是反應式推進器。按照原理不同，有燃氣輪機推進，螺旋槳推進，噴水推進，電力推進等。 3. 船舶推進裝置的應用情況： 風帆：帆是最古老的一種推進器，后被螺旋槳所取代。如今由于環(huán)境問題日益被

4、重視，節(jié)能減排也越來越重視?，F代風帆在海洋船舶上作為一種輔助推進裝置使用。 明輪:明輪是局部涉水的推進器。它構造簡單，造價低廉；但蹼板入水時易產生拍水現象，而在出水時又產生提水現象，因而效率較低。動蹼式明輪可以借偏心裝置控制蹼板，以調節(jié)出水和入水的角度，消除了上述缺點，故其效率較高。明輪曾廣泛用作海船的推進器，但由于本身的機構十分笨重，在波濤中不易保持一定的航速和航向，且蹼板易損壞，故目前僅用于部分內河船舶。 噴水推進器：是利用噴出的水反作用來產生推力的推進器。噴水推進器由水泵、吸水管道、噴水管道所組成，利用水泵作動力，將水從船底孔吸入，經舷部管子，把水從船后方向排出，靠水的反作用力來推進船舶

5、。其機械部分裝于船內，得到良好保護。噴管方向可變,便于船舶操縱。但噴管因直徑受限制、管路及水泵效率不高，所以整個系統(tǒng)效率較低，又因水泵及噴管中有水增加了船舶重量，所以很少使用。 螺旋槳推進器：現如今機動船上的推進器用的最多的是螺旋槳。因為螺旋槳結構簡單、制造方便、操作可靠、效率較高。只要精心設計，與船體合理配合，推進效率可達0.7以上。而對于不同的船所用的螺旋槳也有所不同：1. 可調螺距螺旋槳：簡稱調距槳，可按需要調節(jié)螺距，充分發(fā)揮主機功率;提高推進效率,船倒退時可不改變主機旋轉方向。螺距是通過機械或液力操縱槳轂中的機構轉動各槳葉來調節(jié)的。調距槳對于槳葉負荷變化的適應性較好，在拖船和漁船上應用

6、較多。對于一般運輸船舶，可使船-機-槳處于良好的匹配狀態(tài)。但調距槳的轂徑比普通螺旋槳的大得多，葉根的截面厚而窄，在正常操作條件下，其效率要比普通螺旋槳低，而且價格昂貴，維修保養(yǎng)復雜。2.導管螺旋槳：在普通螺旋槳外緣加裝一機翼形截面的圓形導管而成。此導管又稱柯氏導管。導管與船體固接的稱固定導管，導管被連接在轉動的舵桿上兼起舵葉作用的稱可轉導管。導管可提高螺旋槳的推進效率，這是因為導管內部流速高、壓力低,導管內外的壓力差在管壁上形成了附加推力;導管和螺旋槳葉間的間隙很小,限制了槳葉尖的繞流損失;導管可以減少螺旋槳后的尾流收縮，使能量損失減少。但導管螺旋槳的倒車性能較差。固定導管螺旋槳使船舶回轉直徑

7、增大，可轉導管能改善船的回轉性能。導管螺旋槳多用于推船。3. 串列螺旋槳：將兩個或三個普通螺旋槳裝于同一軸上，以相同速度同向轉動。當螺旋槳直徑受限制時，它可加大槳葉面積，吸收較大功率，對減振或避免空泡有利。串列螺旋槳重量較大，槳軸伸出較長，增加了布置及安裝上的困難，應用較少。4. 對轉螺旋槳：將兩個普通螺旋槳一前一后分別裝于同心的內外兩軸上，以等速反方向旋轉。因可減小尾流旋轉損失，效率比單槳略高，但其軸系構造復雜，大船上還未應用。5. 直葉推進器：由48片垂直的槳葉組成。直葉推進器上部呈圓盤形，槳葉沿圓盤周緣均勻安裝，圓盤底與船殼板齊平相接，圓盤轉動時，葉片除繞主軸轉動外，還繞本身的垂直軸系擺

8、動，從而產生不同方向的推力，所以可使船在原地回轉，不必用舵轉向，船倒退時也不必改變主機轉向。但因機構復雜，價格昂貴，槳葉易損壞，僅用于少數港務船或對操縱性能有特殊要求的船上。6. POD推進器：這種推進器的特點是推進器可繞垂直軸作360的旋轉，故使船舶能獲得良好的操作性，尤其突出的是它能使船后退的推力基本上和船前進的推力相同。因而，這種推進器在一些拖船和港口工作船上很為合適。 、（2） 工作原理 風帆：利用機翼原理配以計算機自動調整風帆迎風的最佳角度據報道可節(jié)省主機功率10%20%。 明輪：明輪在操作時，其蹼板撥水向后，而自身受到水流的反作用力，此反作用力經輪軸傳至船體，推船前進。安裝于舷側的

9、明輪叫邊輪，安裝于船尾的叫尾輪。邊輪增大船寬，對橫穩(wěn)性有利，但在風浪中不易保持航向。尾輪適用于狹窄航道。明輪有定蹼式和動蹼式兩種。定蹼式明輪的蹼板沿徑向固接在輪幅上。 噴水推進器： 噴水推進器是一種特殊的傳動型式。它是由布置在船內的水泵裝置和吸水管、噴射管組成的一種水力反作用式推進器，噴射口的布置有水上、水下和半水下幾種型式。 螺旋槳推進器：螺旋槳可分為兩個部分：一個是位于四周幾片形狀和大小都一樣的槳葉；一是位于當中圓錐形殼體，成為槳轂。槳葉的作用是吸收轉矩發(fā)出的推力，因此是螺旋槳的主體，槳轂是起著固定槳葉連接螺旋槳軸的作用。（3） 關鍵技術 推進器的主要功能是推進船舶快速前進，所以面臨的困難

10、主要就是如何才能提高推進的效率，速度，和轉向的能力。 有時，當螺旋槳轉速過快，葉片面積過小時，會產生推力放不出而達不到預定航速的現象，這時螺旋槳可能發(fā)生了空泡現象。所謂的空泡現象就是因為槳葉片上某處壓力降至該溫度下水的飽和汽化壓力，使水產生的空氣泡從葉片上溢出的物理現象。一般螺旋槳設計時為避免和延緩空泡，最普通的方法是增加葉片面積或加大螺旋槳直徑，如果有些告訴艦艇因螺旋槳載荷太大，無法避免，則一般講螺旋槳設計在第二階段空泡中工作，寧肯降低一些效率，但使螺旋槳免除了剝蝕危險。（4） 主要性能參數和裝置樣本及其選型 螺旋槳的作用是吸收主機傳來的轉矩把他轉換成能推船前進的推力。實現這種轉換必然伴隨有

11、能量損失，因此引出了推進效率的概念。 船體有效馬力，它和螺旋槳發(fā)出的有效馬力相等：螺旋槳收到馬力，即主機傳到螺旋槳處的馬力：推進效率。制動馬力傳遞效率，由軸系中軸承、聯(lián)軸節(jié)、離合器、尾軸填料函等的機械摩擦損失引起。 當機艙在船的中部，傳遞效率約在0.95-0.98之間。這樣，式中：推力系數，它是推進效率與傳遞效率的乘積，越高的船推進性越好。因此，人們均致力于提高推進系數，使機器馬力盡可能多的轉換成有用的功率。由于已經接近于1，提高幅度有限，所以更多的來研究如何提高推進效率。 進一步分析可知 ，為螺旋槳敞水效率，主要于螺旋槳要素相關。是相對旋轉效率，主要與船尾槳盤處流的不均勻性有關。為船身效率，是螺旋槳與船體間相互作用的影響項。其中t為推力減額，它表示螺旋槳對船體的影響，它講槳發(fā)出的推力T與船舶阻力R聯(lián)系起來R=T(1-t)；w為伴流分數，它表示船體對螺旋槳的影響，他將航速與槳的進速聯(lián)系起來。 下面是調距螺旋槳的裝置樣本及其選型 2 結論 螺旋槳等推進器作為船舶與外界溝通的橋梁起著至關重要的作用。螺旋槳是