關(guān)于船舶動力裝置中的推進器

1、輪機工程導(dǎo)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(xué)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(shè)備，其中包括：主機、船舶軸系、傳動設(shè)備、推進器這四個主要設(shè)備來實現(xiàn)。推進器是船舶能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備，是將主機發(fā)出的能量轉(zhuǎn)換成船舶推力的設(shè)備。對于船舶的轉(zhuǎn)向航行能力至關(guān)重要。推進器按作用方式可分為主動式和反應(yīng)式兩類。靠人力或風(fēng)力去驅(qū)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(yīng)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(zhuǎn)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(shè)備，其中包括：主機、船舶軸系、傳動設(shè)備、推進器這四個主要設(shè)備來實現(xiàn)。推進器是船舶能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備，是將主機發(fā)出的能量轉(zhuǎn)換成船舶推力的設(shè)備。對于船舶的轉(zhuǎn)向航行能力至關(guān)重要。推進器按作用方式可分為主動式和反應(yīng)式兩類。靠人力或風(fēng)力去驅(qū)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(yīng)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(xiàn)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(fēng)力行駛的船帆船。接下來的幾千年主要就是依靠帆風(fēng)帆一直是船舶主要的推進器。風(fēng)帆推進器雖然可以利用無代價的風(fēng)力，但其所能得到的推力依賴于風(fēng)向和風(fēng)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(xué)技術(shù)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(xiàn)代運輸船舶絕大多數(shù)大多采用的是反應(yīng)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(yīng)用情況： 風(fēng)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。現(xiàn)代風(fēng)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(gòu)造簡單，造價低廉；但蹼板入水時易產(chǎn)生拍水現(xiàn)象，而在出水時又產(chǎn)生提水現(xiàn)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(diào)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(gòu)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(nèi)河船舶。 噴水推進器：是利用噴出的水反作用來產(chǎn)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(jīng)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(nèi)，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(xiàn)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(jié)構(gòu)簡單、制造方便、操作可靠、效率較高。只要精心設(shè)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(diào)螺距螺旋槳：簡稱調(diào)距槳，可按需要調(diào)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(zhuǎn)方向。螺距是通過機械或液力操縱槳轂中的機構(gòu)轉(zhuǎn)動各槳葉來調(diào)節(jié)的。調(diào)距槳對于槳葉負荷變化的適應(yīng)性較好，在拖船和漁船上應(yīng)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(diào)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(fù)雜。2.導(dǎo)管螺旋槳：在普通螺旋槳外緣加裝一機翼形截面的圓形導(dǎo)管而成。此導(dǎo)管又稱柯氏導(dǎo)管。導(dǎo)管與船體固接的稱固定導(dǎo)管，導(dǎo)管被連接在轉(zhuǎn)動的舵桿上兼起舵葉作用的稱可轉(zhuǎn)導(dǎo)管。導(dǎo)管可提高螺旋槳的推進效率，這是因為導(dǎo)管內(nèi)部流速高、壓力低,導(dǎo)管內(nèi)外的壓力差在管壁上形成了附加推力;導(dǎo)管和螺旋槳葉間的間隙很小,限制了槳葉尖的繞流損失;導(dǎo)管可以減少螺旋槳后的尾流收縮，使能量損失減少。但導(dǎo)管螺旋槳的倒車性能較差。固定導(dǎo)管螺旋槳使船舶回轉(zhuǎn)直徑

7、增大，可轉(zhuǎn)導(dǎo)管能改善船的回轉(zhuǎn)性能。導(dǎo)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(zhuǎn)動。當(dāng)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(yīng)用較少。4. 對轉(zhuǎn)螺旋槳：將兩個普通螺旋槳一前一后分別裝于同心的內(nèi)外兩軸上，以等速反方向旋轉(zhuǎn)。因可減小尾流旋轉(zhuǎn)損失，效率比單槳略高，但其軸系構(gòu)造復(fù)雜，大船上還未應(yīng)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(zhuǎn)動時，葉片除繞主軸轉(zhuǎn)動外，還繞本身的垂直軸系擺

8、動，從而產(chǎn)生不同方向的推力，所以可使船在原地回轉(zhuǎn)，不必用舵轉(zhuǎn)向，船倒退時也不必改變主機轉(zhuǎn)向。但因機構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，槳葉易損壞，僅用于少數(shù)港務(wù)船或?qū)Σ倏v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(zhuǎn)，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(fēng)帆：利用機翼原理配以計算機自動調(diào)整風(fēng)帆迎風(fēng)的最佳角度據(jù)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(jīng)輪軸傳至船體，推船前進。安裝于舷側(cè)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(fēng)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(nèi)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(dāng)中圓錐形殼體，成為槳轂。槳葉的作用是吸收轉(zhuǎn)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(guān)鍵技術(shù) 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(zhuǎn)向的能力。 有時，當(dāng)螺旋槳轉(zhuǎn)速過快，葉片面積過小時，會產(chǎn)生推力放不出而達不到預(yù)定航速的現(xiàn)象，這時螺旋槳可能發(fā)生了空泡現(xiàn)象。所謂的空泡現(xiàn)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(chǎn)生的空氣泡從葉片上溢出的物理現(xiàn)象。一般螺旋槳設(shè)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(shè)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(shù)和裝置樣本及其選型 螺旋槳的作用是吸收主機傳來的轉(zhuǎn)矩把他轉(zhuǎn)換成能推船前進的推力。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)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(dāng)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(shù)，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(shù)，使機器馬力盡可能多的轉(zhuǎn)換成有用的功率。由于已經(jīng)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(guān)。是相對旋轉(zhuǎn)效率，主要與船尾槳盤處流的不均勻性有關(guān)。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(shù)，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(diào)距螺旋槳的裝置樣本及其選型 2 結(jié)論 螺旋槳等推進器作為船舶與外界溝通的橋梁起著至關(guān)重要的作用。螺旋槳是