船舶動(dòng)力裝置

1、 1-1船舶動(dòng)力裝置的含義(definition)及組成(composition)一、含義：船上所有機(jī)械設(shè)備及系統(tǒng)的總稱任務(wù)：提供各種能量并通過應(yīng)用這些能量以保證船舶的正常航行、生活和作業(yè)。二、組成1、主推進(jìn)裝置主機(jī)組：原動(dòng)機(jī)及為其服務(wù)的設(shè)備和系統(tǒng)。原動(dòng)機(jī)有：柴油機(jī)(D正SEL)、汽輪機(jī)(STEAMTURBINE)x燃?xì)廨啓C(jī)(GASTURBINE) 其它設(shè)備如鍋爐、推進(jìn)器、傳動(dòng)裝置等。2、輔助設(shè)備電能：用于證明及電器設(shè)備，有柴油發(fā)電機(jī)組、汽輪發(fā)電機(jī)組、軸帶發(fā)電機(jī)組、余熱發(fā)電機(jī) 組。熱能：用于加熱、取暖等。有輔助鍋爐或余熱鍋爐。壓縮空氣:用于柴油機(jī)啟動(dòng)、換向、艦艇魚雷發(fā)射、潛艇沉浮及船上其它作業(yè)

2、。有壓縮機(jī)、 空氣瓶及管件等。3、全船系統(tǒng)：保證船舶正常工作和生活，安全航行的系統(tǒng)。如通風(fēng)、空調(diào)、照明冷藏、制 淡等。4、甲板機(jī)械：舵機(jī)、錨機(jī)、裝卸設(shè)備及吊艇設(shè)備等5、機(jī)艙自動(dòng)化設(shè)備 1-2船舶動(dòng)力裝置的基本類型和特點(diǎn)一、柴油機(jī)動(dòng)力裝置優(yōu)點(diǎn)：1、較高的經(jīng)濟(jì)性，耗油率低2、質(zhì)量輕3、機(jī)動(dòng)性好，操作簡(jiǎn)單，起動(dòng)快，正倒車迅速4、功率范圍大180000千瓦缺點(diǎn)：1、單機(jī)功率小2、噪聲振動(dòng)大3、壽命短(大修期)，高強(qiáng)載機(jī)只有l(wèi)5Kh二、蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置優(yōu)點(diǎn)：1、單機(jī)功率大2、噪聲振動(dòng)小3、壽命長(zhǎng)，10萬(wàn)小時(shí)以上4、可用劣質(zhì)燃料缺點(diǎn)：1、尺寸重量大2、效率低3、機(jī)動(dòng)性差三、燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置優(yōu)點(diǎn)：1、質(zhì)量尺

3、寸小2、單機(jī)功率大3、機(jī)動(dòng)性好缺點(diǎn)：1、無反轉(zhuǎn)性能2、高溫葉片壽命短3、進(jìn)排氣管大四、聯(lián)合動(dòng)力裝置形式：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合裝置（COSAG）柴油/燃?xì)饴?lián)合裝置（CODAG, CODOG）燃?xì)?燃?xì)饴?lián)合裝置（COGAG）優(yōu)點(diǎn)：1）在保證足夠大功率情況下，動(dòng)力裝置的尺寸重量小；2）操縱方便，備車迅速。3）自巡航到全速工況加速迅速；4）兩機(jī)組共用一個(gè)減速箱，具有多機(jī)并車的可靠性。聯(lián)合裝置解決了船舶巡航時(shí)的經(jīng)濟(jì)性與戰(zhàn)斗時(shí)的加速性的矛盾及較大續(xù)航能力與加速性的 矛盾。主要用于大型水面艦艇。五、核動(dòng)力裝置：優(yōu)點(diǎn)：1）功率大，續(xù)航能力高；2）不消耗空氣，可水下航行。缺點(diǎn)：1）尺寸重量大，危險(xiǎn)性大2）操縱復(fù)雜：3

4、）造價(jià)高，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高（燃料價(jià)高）。 1-3船舶動(dòng)力裝置的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及性能指標(biāo)：排水量：船舶總重量=空船重量+載重量：航速單位：節(jié) 1 kii=ln nule.li= 1.852kinh：全速：主機(jī)長(zhǎng)時(shí)間用額定轉(zhuǎn)速工作時(shí)達(dá)到的航速：經(jīng)濟(jì)航速最低航速：倒車航速：技術(shù)指標(biāo)：經(jīng)濟(jì)指標(biāo)性能指標(biāo)裝置總效率、推進(jìn)熱效率、每海里耗油率、運(yùn)轉(zhuǎn)-維修經(jīng)濟(jì)性 可靠性、自動(dòng)-遠(yuǎn)操縱性、拖曳性及隱蔽性每海里耗油最低航速，巡航航速 主機(jī)以最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速工作時(shí)航速 全速30%40% 功率、質(zhì)量、尺寸 油耗率、 機(jī)動(dòng)性、1、功率指標(biāo)相對(duì)功率2、2、質(zhì)量指標(biāo)牛=-yy 仁 =f”W一US干重Gg :機(jī)器及管系重量濕重Gy：機(jī)器及

5、管系和管子里的工質(zhì)重量總重GE :機(jī)器及管系和管子里的工質(zhì)及貯備重量相對(duì)指標(biāo)：每千瓦重二一會(huì) 3/ Z4苛 心/天每噸重通常用O.lgy%來表示相對(duì)重量。3、尺寸指標(biāo)絕對(duì)尺寸：機(jī)艙長(zhǎng)、面積、容積相對(duì)尺寸：相對(duì)長(zhǎng)度：機(jī)艙長(zhǎng)度與船長(zhǎng)之比面積飽和度：?jiǎn)挝粰C(jī)艙面積的有功功率容積飽和度：?jiǎn)挝粰C(jī)艙容積的有功功率二、動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)燃油消耗率：整個(gè)動(dòng)力裝置單位推功率每小時(shí)所消耗燃料量2、有效效率如= kg/(kwh)Pin,_ 3600巳._ 3600億=BQ=液7PT k w, Qph kJ j kgB kg/h3、每海里耗油量u u傳動(dòng)Gv 傳動(dòng)b = Kb。- c三、動(dòng)力裝置性能指標(biāo)1、機(jī)動(dòng)性：?jiǎn)?dòng)

6、時(shí)間、變工況時(shí)間、倒車時(shí)間2、可靠性：使用壽命，大修間隔3、拖曳性4、振動(dòng)與噪聲5、自動(dòng)化-遠(yuǎn)程控制：對(duì)船舶動(dòng)力裝置的要求：1、機(jī)電設(shè)備安全可靠2、提高經(jīng)濟(jì)性：3、具有一定的續(xù)航力：4、具有良好的操縱性：5、主/輔機(jī)選型合理：6、其它要求：1）不同工況機(jī)槳配合得當(dāng)：2 ）主機(jī)的遙控和自動(dòng)化：3）船舶建筑成本低4）尺寸質(zhì)量小5）維護(hù)簡(jiǎn)單：6）設(shè)備滿足船舶規(guī)范第二章船舶軸系與傳動(dòng)2-1推進(jìn)裝置形式與特點(diǎn)一、直接傳動(dòng)型（a, b）二、齒輪傳動(dòng)（c, d, e, f）三、可調(diào)螺距槳（h）四、電力傳動(dòng)（g）五、噴水推進(jìn)高速水翼船，主機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵，泵中噴出的水的反推力推動(dòng)船舶前進(jìn)。2-2船舶軸系對(duì)軸系的要求

7、：1）工作可靠且有較長(zhǎng)的壽命2）盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)3 ）傳動(dòng)損失小4）良好的抗振性能5）對(duì)船體變形不敏感6）良好的密封性7）尺寸重量小一、軸系的任務(wù)與組成組成：1、傳動(dòng)軸：中間軸、推力軸、尾軸2、傳動(dòng)軸承：中間軸承、推力軸承3、尾軸管裝置任務(wù)：傳動(dòng)功率及推力二、軸系的布置1、軸線：主機(jī)中心（齒輪箱）與槳中心連線2、軸線的數(shù)目：14理想的布置是軸線平行于基線，并與縱中平面平行3、軸承的位置與數(shù)量位置：變形小的地方數(shù)量原則：在保證軸系正常工作情況下，盡量減少軸承數(shù)量，增加軸段柔度，減小附加應(yīng)力。三、軸系的主要部件1、中間軸與軸承布置于推力軸與螺旋槳軸之間，一般軸系上有多段中間軸2、推力軸與軸承螺旋

8、槳產(chǎn)生的推力就是通過推力軸承傳給船體的。3、螺旋槳軸：油潤(rùn)滑，水潤(rùn)滑。螺旋槳軸的負(fù)荷：1）由槳重產(chǎn)生的彎曲力矩：2）槳的不平衡質(zhì)量、附水質(zhì)量和槳的水動(dòng)力不平衡使槳軸產(chǎn)生周期性彎曲力和扭轉(zhuǎn) 力：3）船舶彎曲、變工況和槳軸轉(zhuǎn)速變化引起附加動(dòng)負(fù)荷：4）軸承磨損、軸線沉陷和軸承的間隙過大產(chǎn)生沖擊引起應(yīng)力增加5）海水腐蝕產(chǎn)生“腐蝕疲勞”4、尾軸管裝置1、組成：尾軸承、尾管、尾密封裝置2、作用：支承，密封3、尾軸承潤(rùn)滑方式及材料水潤(rùn)滑軸承材料有：鐵梨木、層壓板（樺木）、橡膠和強(qiáng)化塑料。油潤(rùn)滑軸承材料用白合金（鉛基或錫基）4、尾密封裝置填料函型密封：用于水潤(rùn)滑的密封Sunplex型密封：可用作油潤(rùn)滑的首尾密

9、封四、軸系設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1、嚴(yán)格按“船規(guī)”確定軸系各段直徑，并進(jìn)行規(guī)范的強(qiáng)度校核。2、扭振、縱振、橫振的測(cè)量及計(jì)算3、進(jìn)行合理的校中計(jì)算：人為的將軸線調(diào)整為曲線狀態(tài)，使軸系的負(fù)荷分配比較均勻。校中方法：力矩分配法、三彎矩法、有限元法、矩陣位移法。2-3齒輪傳動(dòng)機(jī)組一、齒輪傳動(dòng)機(jī)組的組成、作用、類型組成：倒順減速齒輪、離合器、彈性聯(lián)軸器及相應(yīng)的潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)。作用：減速、變速、倒車、離合、減振類型：減速機(jī)組、倒順減速機(jī)組、并車機(jī)組二、減速機(jī)組1、單級(jí)：垂直異心，水平異心2、兩級(jí)或多級(jí)：燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)裝置通常采用。三、倒順減速機(jī)組平行軸式：體積大，傳動(dòng)扭矩大行星齒輪式：體積小，傳動(dòng)扭矩小四、

10、并車機(jī)組:中速機(jī)并車優(yōu)點(diǎn)：1）尺寸小、重量輕：2）單機(jī)功率大：3）巡航或低速時(shí)，可停運(yùn)部分發(fā)動(dòng)機(jī)，提高經(jīng)濟(jì)性:4）提高艦艇生命力:5）提高機(jī)動(dòng)性:6）有利標(biāo)準(zhǔn)化:缺點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大:2）負(fù)荷分配不均時(shí)會(huì)使主機(jī)過載:3）操縱控制復(fù)雜化五、彈性聯(lián)軸器與離合器1、彈性聯(lián)軸器作用：緩沖、調(diào)頻避振、降低對(duì)中要求、減振。類型：橡膠高彈性聯(lián)軸器、金屬簧片式彈性聯(lián)軸器選用聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)考慮：1）發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率、轉(zhuǎn)速及扭矩2）聯(lián)軸器最大扭矩3）聯(lián)軸器允許扭矩轉(zhuǎn)角、軸向和徑向位移、角度偏差等2、離合器類型：濕式摩擦片式、錐型摩擦片式、氣胎離合器。作用：主機(jī)空載啟動(dòng)；部分機(jī)組工作；非反轉(zhuǎn)柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)倒車和雙

11、速傳動(dòng)；微速航行。六、齒輪傳動(dòng)機(jī)組選型設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1、離合器選型1）接合狀態(tài)：n主=n從21主=21從=5Mtniax=K M 主K=1.52.5）脫開狀態(tài)：MT =0M從=0對(duì)濕式摩擦片式離合器要防止“帶排”3）滑摩狀態(tài)：非穩(wěn)定狀態(tài)MT V _ 1。2rze J O. 8min第五章推進(jìn)裝置工況配合特性5-1概述發(fā)動(dòng)機(jī)：加入燃料，輸出扭矩傳動(dòng)設(shè)備：輸入扭矩，輸出扭矩推進(jìn)器：輸入扭矩，輸出推力推進(jìn)裝置在能量支配卜的共同配合工作所反映出來的特性稱推進(jìn)裝置工作特性，即船漿機(jī)配 合各種特性。當(dāng)船舶等速直線航行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與螺旋槳之間參數(shù)關(guān)系：1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne和螺旋槳轉(zhuǎn)速up: ne/i=np2

12、）發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩Me減去傳動(dòng)設(shè)備損耗的扭矩MT,等于克服螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩:Me-i-MT=Mp3 ）發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pe與螺旋槳吸收功率Pp： Pe-nc=Pp螺旋槳與船體之間：1）螺旋槳進(jìn)速vp等于船速VS與流體速度之差： vp= VS-U= VS（1-CD）螺旋槳推力Te等于船體阻力R： Te=T（l-t）=R）螺旋槳吸收功率Pp與克服船體阻力所需功率PRPp qpqnis=PT r）s=Pp - qt=PR 5-2船、槳、機(jī)的主要工作特性pVhni 廠= Cp,n30/h虬=9.55 E = C0一、柴油機(jī)的工作特性二、螺旋槳的推進(jìn)特性1、螺旋槳的基本特性癡cd圖4 - S 螺-淀榮的工作原理和梏性a）槳葉的工作原理：?Me T2）入pT,如空載，輕載或順?biāo)甊I n vp T n KT,KM I nT,Mp I =Me I3 ） Xp =0, vp =0 n系泊工況，KT.KM最大，T,Mp最大，為防止柴油機(jī)超負(fù)荷，要求 nelplT二、合理的船機(jī)槳匹配許多柴油機(jī)有減功率輸出，可以降低油耗率，提高枳極性。步驟：1）由船舶初步設(shè)計(jì)確定的Dp, np及HD的主機(jī)常用功率CSRMCR （CSR/0.9）2）繪制等船速功率曲線圖功率減額系數(shù)a與船型有關(guān)3）繪制待選主機(jī)的減額功率輸出區(qū)4 ）確定DMCR原則：a） npLnpT