船舶動(dòng)力裝置原理與設(shè)計(jì)第5章(new)課件

1、武漢理工大學(xué)15 十月 2022船舶推進(jìn)裝置的特性與配合武漢理工大學(xué)11 十月 2022船舶推進(jìn)裝置的特性與配合15 十月 2022緒論本章重點(diǎn)：功率傳遞關(guān)系機(jī)槳匹配特性分析11 十月 2022緒論本章重點(diǎn)：15 十月 2022緒論船機(jī)槳三者的能量關(guān)系 主機(jī)：能量發(fā)生器槳：能量轉(zhuǎn)換器，阻力變，槳特性變船體：能量吸收器，裝載量變、污底、航道等變化引起船舶阻力變化。 11 十月 2022緒論船機(jī)槳三者的能量關(guān)系 15 十月 20221.功率傳遞過(guò)程 11 十月 20221.功率傳遞過(guò)程 15 十月 20221.功率傳遞過(guò)程柴油機(jī)指示功率Pi(IHP) 標(biāo)定功率PEB(BHP) PEB=Pin n主

2、機(jī)機(jī)械效率 槳收到功率PD(DHP) PD=Psws w尾管裝置的效率0.9850.99 s軸系的效率推力功率PT PT=PDOr O槳的敞水效率，0.550.65;r相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率0.961.05船體有效功率PR PR=PTh h船身效率總推進(jìn)效率11 十月 20221.功率傳遞過(guò)程柴油機(jī)指示功率Pi(IH15 十月 20221.功率傳遞過(guò)程i柴油機(jī)指示效率 四沖程:0.420.52;二沖程:0.350.45n主機(jī)機(jī)械效率 非增壓:0.750.85;增壓:0.80.92C齒輪箱效率 rt推力軸承效率 rh中間軸承效率 w尾管裝置的效率 0.9850.99 O槳的敞水效率，0.550.65r相對(duì)

3、旋轉(zhuǎn)效率0.951.03h船身效率,0.951.1d推進(jìn)效率, d=r0h 0.650.711 十月 20221.功率傳遞過(guò)程i柴油機(jī)指示效率 15 十月 20221.功率傳遞過(guò)程11 十月 20221.功率傳遞過(guò)程15 十月 20222.1 船體阻力特性 船體阻力的組成2、船機(jī)槳的基本特性11 十月 20222.1 船體阻力特性 2、船機(jī)槳的基本特15 十月 20222.1 船體的阻力特性 可由其阻力特性反映 分析時(shí)，RV2 Pn=RVS VS3摩擦阻力:(frictional resistance)當(dāng)船體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于水的粘性，在船體周圍形成“邊界層”，從而使船體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到粘性切應(yīng)力作用

4、，亦即船體表面產(chǎn)生了摩擦力 壓差阻力，常稱為剩余阻力：residual resistance 剩余阻力包括粘壓阻力（常稱為渦流阻力：eddy-making resistance）和 興波阻力（wave-making resistance）2、船機(jī)槳的基本特性11 十月 20222.1 船體的阻力特性 摩擦阻力:(fr15 十月 20222.1船體的阻力特性船體的阻力、功率特性:對(duì)于一般民用商船AR與船體線型與航行情況(裝載、拖帶、污底)有關(guān)11 十月 20222.1船體的阻力特性船體的阻力、功率特性15 十月 20222.1船體的阻力特性船體的阻力近似估算應(yīng)用船模系列試驗(yàn)資料估算阻力根據(jù)船舶系

5、列試驗(yàn)資料，直接給出阻力圖表歸納實(shí)船和船模資料分析估算法根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析整理得到母型船數(shù)據(jù)估算法海軍系數(shù)法11 十月 20222.1船體的阻力特性船體的阻力近似估算應(yīng)15 十月 20222.2槳的特性 槳的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù) 槳葉靠近槳縠的部分叫葉根，最外端叫葉梢從船尾向船首看，看到的葉面叫壓力面，另一面叫吸力面。按正車旋轉(zhuǎn)，先入水的一邊叫導(dǎo)邊， 后入水的一邊叫隨邊。槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉梢頂尖劃出的圓叫葉梢圓， 葉梢圓的直徑叫槳徑11 十月 20222.2槳的特性 槳的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù) 15 十月 20222.2槳的特性 各參數(shù)的考慮槳徑越大,槳效率越大,但取決于船的類型和設(shè)計(jì)及強(qiáng)度Bulk carrier

6、 and tanker:d/D approximately 0.65Container ship:d/D approximately 0.74槳葉數(shù)可取2,3,4,5,或6.如直徑及展開面積相同，槳葉數(shù)越少,槳效率越高,但強(qiáng)度差 大功率船一般取4或5葉槳葉片數(shù)越多,振動(dòng)越小。盤面比越大,空泡產(chǎn)生的可能性越小，但加工面積增，價(jià)格增.11 十月 20222.2槳的特性 各參數(shù)的考慮15 十月 20222.2槳的特性 槳的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù) 螺距： 螺距比（P/D）： 盤面比（A/Ad）： A-所有槳葉展開面積的總和 Ad-以D為直徑圓的面積11 十月 20222.2槳的特性 槳的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù) 15

7、十月 20222.2槳的特性11 十月 20222.2槳的特性15 十月 20222.2槳的特性11 十月 20222.2槳的特性15 十月 20222.3柴油機(jī)的特性柴油機(jī)的工況 發(fā)電機(jī)工況：調(diào)速器控制使n恒定（如電力傳動(dòng)主機(jī)和發(fā)電副機(jī)） 螺旋槳工況：直接驅(qū)動(dòng)槳的主機(jī)穩(wěn)定工況下，主機(jī)發(fā)出功率等于槳吸收功率其它工況：功率與轉(zhuǎn)速?zèng)]有一定的關(guān)系，功率由阻力決定。（如驅(qū)動(dòng)調(diào)距槳的主機(jī)，驅(qū)動(dòng)應(yīng)急救火泵或應(yīng)急空壓機(jī)的柴油機(jī)，變工況主機(jī)） 11 十月 20222.3柴油機(jī)的特性柴油機(jī)的工況 15 十月 20222.3柴油機(jī)的特性柴油機(jī)的特性 可認(rèn)為，保持噴油量不變,柴油機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)，平均有效壓力為常數(shù)。

8、故有P隨供油量增加而增大；供油量一定，Pn 11 十月 20222.3柴油機(jī)的特性柴油機(jī)的特性 15 十月 2022 也稱作外特性。柴油機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)定，將噴油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在某一位置，改變負(fù)荷，使轉(zhuǎn)速變換。全負(fù)荷速度特性：標(biāo)定轉(zhuǎn)速發(fā)出標(biāo)定功率的供油位置，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境（大氣壓p0=100kpa，相對(duì)濕度0=30%/無(wú)限航區(qū)60%，環(huán)境溫度T0=298K/318K）及持續(xù)功率下測(cè)定。超負(fù)荷速度特性：超負(fù)荷功率為標(biāo)定功率的110%（對(duì)應(yīng)103%neb），并且在12h運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)允許超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)1h。部分負(fù)荷速度特性：噴油泵油量固定在小于標(biāo)定功率油量11 十月 2022 也稱作外特性。15 十月 20221

9、1 十月 202215 十月 2022調(diào)速特性 調(diào)速器作用下柴油機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)速的關(guān)系全制調(diào)速器 11 十月 2022調(diào)速特性 調(diào)速器作用下柴油機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩15 十月 2022試驗(yàn)臺(tái)或?qū)嵈瑮l件下測(cè)取。發(fā)電副機(jī)和裝有全制式調(diào)速器的主機(jī)，在設(shè)定轉(zhuǎn)速不變下，當(dāng)負(fù)荷變化轉(zhuǎn)速保持不變時(shí)，可認(rèn)為按負(fù)荷特性工作。負(fù)荷特性是標(biāo)志柴油機(jī)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的基本指標(biāo)特性。作用：比較不同柴油機(jī)的性能，評(píng)價(jià)同一柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變或調(diào)速后的效果；標(biāo)定柴油機(jī)功率；繪制萬(wàn)有特性曲線。 11 十月 2022試驗(yàn)臺(tái)或?qū)嵈瑮l件下測(cè)取。15 十月 2022B燃油消耗量be 燃油消耗率tr排氣溫度11 十月 2022B燃油消耗

10、量15 十月 2022推進(jìn)特性 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，若不計(jì)傳動(dòng)損失 11 十月 2022推進(jìn)特性 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，若不計(jì)傳動(dòng)損失15 十月 2022萬(wàn)有特性 以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo),功率P為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)平面內(nèi)繪出的一系列等值曲線族.如等油耗曲線:11 十月 2022萬(wàn)有特性 以轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo),功率P為縱坐15 十月 20222.4航速與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換 穩(wěn)定工況，槳有效推力等于阻力。Te=T(1-t)=R nv船體阻力與槳推力可相互轉(zhuǎn)化。 船機(jī)槳三者的關(guān)系簡(jiǎn)化為機(jī)槳二者的配合問(wèn)題.11 十月 20222.4航速與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換 穩(wěn)定工況，槳有效15 十月 20223、機(jī)槳匹配特性分析 船舶阻力特性 ：槳的特性 ：

11、工況一定即J一定時(shí)，柴油機(jī)的特性 ： Te=T(1-t)=R nv 船機(jī)槳三者的關(guān)系轉(zhuǎn)化為機(jī)槳二者的關(guān)系 11 十月 20223、機(jī)槳匹配特性分析 15 十月 20224、典型推進(jìn)裝置的機(jī)槳匹配 11 十月 20224、典型推進(jìn)裝置的機(jī)槳匹配 15 十月 20224、1 單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 一般原則：既使柴油機(jī)的功率得到充分利用，又使柴油機(jī)的功率在全部運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)都不會(huì)超出允許值。穩(wěn)定工況（J不變） 要求航速大于設(shè)計(jì)航速加油門12，配合點(diǎn)由ab；V增則阻力R增，又nv，故n增使得Te增大。R=Te,重新平衡。 要求航速小于設(shè)計(jì)航速減油門13，配合點(diǎn)由ac；V減則阻力R減，又nv，故n減使得Te減小

12、。R=Te,重新平衡。 11 十月 20224、1 單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 一般原則：既使15 十月 20224.1單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 變工況（JC）阻力R增大（重載、污底、逆風(fēng)、頂流、淺水、窄航道航行等） 瞬時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)速n不變，船航速V減小，由 ， 故J，推進(jìn)特性線變陡，由。 全制式調(diào)速器作用下，轉(zhuǎn)速保持不變， 配合點(diǎn)由ad,但d點(diǎn)超負(fù)荷，在最大 油門限制下，配合點(diǎn)沿1線由ab。 故阻力增時(shí)，不能加油門保持n不變。 槳重11 十月 20224.1單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 變工況（JC）15 十月 20224.1單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 變工況（JC）阻力R增大（重載、污底、逆風(fēng)、頂流、淺水、 窄航道航行等）推力也相應(yīng)增大,由a增至b 11 十月 20224.1單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 變工況（JC）15 十月 20224.1 單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 變工況（JC）阻力R減小(載重量或頂拖量減小,順風(fēng)等) 瞬時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)速n不變，船航速V增大，由 ，故J， 推進(jìn)特性線變平，由。 全制式調(diào)速器作用下，轉(zhuǎn)速保持 不變，配合點(diǎn)由ae,但e點(diǎn)主機(jī) 額定功率發(fā)不足；如配置雙置式 調(diào)速器，則受最高轉(zhuǎn)速限制， 機(jī)槳配合點(diǎn)沿adf， 然后手動(dòng)減油門至c點(diǎn)。 槳輕11 十月 20224.1 單機(jī)單槳直接傳動(dòng) 變工況（JC15 十月 2