緒論 船舶動力裝置

第一節(jié)船舶動力裝置的組成和類型

一、船舶動力裝置的含義是為了滿足船舶航行、各種作業(yè)、人員的生活、財產(chǎn)和人員的安全需要所設(shè)置的全部機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。二、船舶動力裝置的組成根據(jù)組成船舶動力裝置的各種機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)的作用不同，整個動力裝置可分為：1.推進(jìn)裝置推動船舶航行的裝置。它包括主機(jī)、傳動設(shè)備、軸系和推進(jìn)器。主機(jī)發(fā)出動力，通過傳動設(shè)備及軸系驅(qū)動推進(jìn)器產(chǎn)生推力，使船舶克服阻力以某一航速航行。2.輔助裝置除推進(jìn)裝置以外的其他產(chǎn)生能量的裝置。包括船舶電站、輔鍋爐、液壓泵站和壓縮空氣系統(tǒng)，它們分別產(chǎn)生電能、蒸汽熱能、液壓能和壓縮空氣供全船使用。3.管路系統(tǒng)用以輸送流體的管系。由各種閥件、管路、泵、濾器、熱交換器等組成。（1）動力系統(tǒng)（2）輔助系統(tǒng)4.甲板機(jī)械為保證船舶航向、停泊、裝卸貨物及起落重物所設(shè)置的機(jī)械設(shè)備。包括舵機(jī)、錨機(jī)、絞纜機(jī)、起貨機(jī)、尾門尾跳系統(tǒng)、吊艇機(jī)及舷梯升降機(jī)等。5.防污染設(shè)備用來處理船上污油水、油泥、生活污水及各種垃圾的設(shè)備。其中有油水分離裝置、焚燒爐及生活污水處理裝置等。6.自動化設(shè)備為改善船員工作條件、減輕勞動強(qiáng)度和維護(hù)工作量、提高工作效率以及減少人為操作錯誤所設(shè)置的設(shè)備。主要由遙控、自動調(diào)節(jié)、監(jiān)視、報警和打印等設(shè)備組成。三、船舶動力裝置的類型船舶動力裝置往往按推進(jìn)裝置的類型進(jìn)行分類。1.蒸汽動力裝置蒸汽動力裝置有往復(fù)式蒸汽機(jī)和汽輪機(jī)

2.燃?xì)鈩恿ρb置燃?xì)鈩恿ρb置有柴油機(jī)動力裝置和燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置3.核動力裝置

柴油機(jī)動力裝置柴油機(jī)不僅是熱效率最高的一種熱機(jī)，而且還具有起動迅速、部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)性能好、安全可靠、裝置的重量較輕、功率范圍大(從幾千瓦至數(shù)萬千瓦)等一系列優(yōu)點(diǎn).

核動力裝置的優(yōu)點(diǎn)是所用燃料的重量極輕，船舶續(xù)航力很大。核燃料燃燒不用空氣助燃，不需設(shè)進(jìn)、排氣系統(tǒng)。但造價高，核分裂反應(yīng)釋放出大量放射性物質(zhì)需要嚴(yán)加防護(hù)，操縱、管理、檢查系統(tǒng)復(fù)雜，在商船上應(yīng)用甚少。四、對船舶動力裝置的要求1.可靠性2.經(jīng)濟(jì)性3.機(jī)動性（1）啟航時間（2）加速時間（3）換向時間和可能的起動次數(shù)（4）倒航時間（5）發(fā)動機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速限制區(qū)域

4.續(xù)航力第二節(jié)船舶推進(jìn)裝置的傳動方式

一、直接傳動

直接傳動是主機(jī)動力直接通過軸系傳給螺旋槳的傳動方式。主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)管理方便。（2）經(jīng)濟(jì)性好，傳動損失少，傳動效率高。主機(jī)大型低速柴油機(jī)。螺旋槳轉(zhuǎn)速較低，推進(jìn)效率較高。（3）工作可靠，壽命長。普遍應(yīng)用于大、中功率的民用船上。缺點(diǎn)是：整個動力裝置的重量尺寸大，要求主機(jī)有可反轉(zhuǎn)性能，非設(shè)計工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時經(jīng)濟(jì)性差，船舶微速航行速度受到主機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的限制。二、間接傳動

間接傳動是主機(jī)和螺旋槳之間的動力傳遞除經(jīng)過軸系外，還經(jīng)過某些特設(shè)的中間環(huán)節(jié)（離合器、減速器等）的一種傳動方式。

主要優(yōu)點(diǎn)是：

（1）主機(jī)轉(zhuǎn)速可以不受螺旋槳要求低轉(zhuǎn)速的限制。

（2）軸系布置比較自由。主機(jī)曲軸和螺旋槳軸可以同心布置也可以不同心布置。

（3）在帶有倒順車離合器的裝置中，主機(jī)不用換向，使主機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，管理方便，機(jī)動性提高。

（4）有利于多機(jī)并車運(yùn)行及設(shè)置軸帶發(fā)電機(jī)。

主要缺點(diǎn)是軸系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動效率較低。

多用于中小型船舶及大功率中速柴油機(jī)。三、Z型傳動

Z型傳動裝置又稱懸掛式螺旋槳裝置。

它有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）操縱性能好。特別是采用兩臺主機(jī)時，而每臺分別帶動一個Z型傳動裝置時，可以使船舶原地回轉(zhuǎn)、橫向移動、快速進(jìn)退以及微速航行等。（2）可以省掉航、尾柱和尾軸管等結(jié)構(gòu)，使船尾形狀簡單，船體阻力減少。（3）可用重量輕、體積小的中、高速柴油機(jī)，而不需要單獨(dú)的減速齒輪裝置，主機(jī)不需要換向機(jī)構(gòu)。（4）由于這種傳動裝置是垂直懸掛在船尾，可由船尾部甲板開口處吊裝，檢修不用進(jìn)塢。但傳遞功率受到一定的限制，僅適用于小型船舶，如港作船等。四、電力傳動

電力傳動是主機(jī)驅(qū)動主發(fā)電機(jī)，將發(fā)出的電供到主配電板，再由主配電板供電給主電動機(jī)，從而驅(qū)動螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動方式。優(yōu)點(diǎn)是：（1）主機(jī)和螺旋槳之間沒有機(jī)械聯(lián)系；（2）主機(jī)轉(zhuǎn)速不受螺旋槳轉(zhuǎn)速的限制，可選用中、高速柴油機(jī)，并可在柴油機(jī)恒定轉(zhuǎn)速下調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速，使螺旋槳轉(zhuǎn)速得到均勻、大范圍的調(diào)節(jié)；（3）螺旋槳反轉(zhuǎn)是靠改變主電動機(jī)（直流）電流方向來完成的，倒車功率大，操縱容易，反轉(zhuǎn)迅速，船舶機(jī)動性能提高；（4）主電動機(jī)對外界負(fù)荷的變化適應(yīng)性好，甚至可以短時間堵轉(zhuǎn)。

（5）優(yōu)化機(jī)艙機(jī)械噪聲下降，振動減少，工作區(qū)整潔，減少廢氣排放，機(jī)艙內(nèi)空氣新鮮，環(huán)境質(zhì)量得到改善。（6）維護(hù)減輕實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)控，能很快發(fā)現(xiàn)問題，排除故障，可進(jìn)行有針對性的適情和適時維護(hù)，提高了適航性、減輕了工作量。

（7）實(shí)現(xiàn)自控有利于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，全面提升船舶信息化、智能化、自動化水準(zhǔn)。

其缺點(diǎn)是：（1）需要經(jīng)過機(jī)械能變電能、電能變機(jī)械能兩次能量轉(zhuǎn)換，傳動效率低；（2）增加了主發(fā)電機(jī)及主電動機(jī)，使動力裝置總的重量和尺寸都增加，造價和維護(hù)費(fèi)用提高。（3）對維護(hù)人員的技術(shù)要求，特別是電氣工程技術(shù)水平的要求較高。圖片圖片實(shí)例實(shí)例電力推進(jìn)--中國海監(jiān)83號

中國海監(jiān)83號

2005年8月13日，我國首條自行設(shè)計，配備全電力推進(jìn)Azipod系統(tǒng)的科學(xué)考察船成功交船

第一條完全由國內(nèi)自主設(shè)計，采用緊湊式吊艙電力推進(jìn)裝置及I級動力定位系統(tǒng)的3000噸級科學(xué)考察船

與常規(guī)推進(jìn)相比，它能帶來10％到15％的燃油節(jié)約，另外它還有噪音少、震動小、操作靈活的優(yōu)點(diǎn)

采用SSP（海豚）推進(jìn)器2002年12月18日,我國新型半潛船

，具有世界半潛船“全能冠軍”和“亞洲第一船”美譽(yù)的泰安口輪投入營運(yùn)，填補(bǔ)了我國造船史上的一項(xiàng)空白。2003年8月，泰安口輪的姊妹船—康盛口輪強(qiáng)勢加盟中遠(yuǎn)航運(yùn)，又極大地增強(qiáng)了中遠(yuǎn)航運(yùn)挑戰(zhàn)超極限運(yùn)輸?shù)哪芰?。具?個吊艙推進(jìn)器兩條船可以合在一起，裝貨能力達(dá)3萬噸，下潛達(dá)到9米

SSP推進(jìn)器SSP推進(jìn)器推進(jìn)器圖例泰安口輪船舶領(lǐng)域的應(yīng)用

COSCO”泰安口“輪簡介：

“泰安口”半潛船載重量18000噸，總長156米，可以裝載海洋鉆井平臺。船尾左舷和右舷安裝了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司聯(lián)合生產(chǎn)的吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)（SiemensSchottelPropeller，簡稱SSP），其螺旋槳可以360度回轉(zhuǎn)，船舶在航行時可以在極小的范圍內(nèi)靈活運(yùn)動。電網(wǎng)由三個層次組成：一是6.6KV的中壓主系統(tǒng)，二是450V的輔助低壓系統(tǒng)，三是450V的應(yīng)急系統(tǒng)。電源：3臺5200KVA，720r/min，60Hz的主發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)為Warslia9L32，可以單獨(dú)或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。負(fù)載：船尾左右舷各一臺吊艙式電力推進(jìn)器SSP的4.7MW永磁同步電動機(jī)及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器、晶閘管裝置；左右舷各一臺側(cè)推器的800KW電動機(jī)及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器、晶閘管裝置；和可以為450V的輔助低壓系統(tǒng)供電的2臺900KV、將電壓從6.6KV轉(zhuǎn)變?yōu)?50V的旋轉(zhuǎn)變流器。根據(jù)船舶不同運(yùn)行狀態(tài)時，對功率的不同需要，提供經(jīng)濟(jì)可靠的供電，“泰安口”半潛式電力推進(jìn)船電力系統(tǒng)可以提供航行模式、機(jī)動操縱模式、港內(nèi)停泊模式、裝載貨物模式等多種運(yùn)行模式。實(shí)用船舶電力推進(jìn)圖片“親潮”級潛艇

CRP推進(jìn)器在同一軸線方向上有兩個轉(zhuǎn)向相反的螺旋槳一個在舵的位置，為主螺旋槳另一個利用主螺旋槳離開的水流來驅(qū)動可以提高15%的效率CRP實(shí)際應(yīng)用圖片應(yīng)用第三節(jié)傳動軸系

一、傳動軸系的組成從曲軸動力輸出端法蘭到螺旋槳間的軸及其軸承稱為傳動軸系，簡稱軸系。軸系的組成(1)傳動軸包括推力軸、中間軸和尾軸。(2)軸承推力軸承（有的柴油機(jī)推力軸承設(shè)在柴油機(jī)機(jī)座內(nèi)）、中間軸承和尾軸承。(3)傳遞設(shè)備主要有聯(lián)軸器、減速器、離合器等。(4)軸系附件主要是潤滑、冷卻、密封設(shè)備等。二、傳動軸系的結(jié)構(gòu)1.中間軸、推力軸、中間軸承和推力軸承2.尾軸3.尾軸管裝置1.中間軸、推力軸、中間軸承和推力軸承1)中間軸和推力軸

中間軸和推力軸(推力軸承置于減速齒輪箱及主機(jī)曲軸箱中時無推力軸)的兩端都是整鍛法蘭。推力軸上有推力環(huán)和甩油環(huán)，而中間軸上沒有。2)中間軸承中間軸承是為了減少軸系撓度而設(shè)置的支撐點(diǎn)，它承受著中間軸的重量以及因軸系變形和各種形式的運(yùn)動造成的附加徑向負(fù)荷。中間軸承按摩擦形式不同可分為滾動式和滑動式兩大類。3)推力軸承螺旋槳產(chǎn)生的推力(或拉力)通過尾軸、中間軸和推力軸作用到推力軸承上，并通過推力軸承傳給船體。推力軸承的作用是：傳遞推(拉)力；為傳動軸系軸向定位；在曲軸和推力軸直接連接的情況下，推力軸承也給曲軸軸向定位。

推力軸承是在液體動力潤滑下工作的，如圖所示。在工作中推力塊2繞支持刃偏轉(zhuǎn)一個小角度，使推力塊與推力環(huán)3的工作面間形成楔形空間，滑油被轉(zhuǎn)動的推力環(huán)帶入楔形空間，從而產(chǎn)生動力油壓。推力環(huán)的推力通過楔形油膜傳遞到推力塊上，再通過支持刃傳遞到調(diào)節(jié)圈1上。2.尾軸尾軸是穿過尾軸管伸出船尾的軸。在單軸系船上它是軸系中最末一段軸，首端與最后一個中間軸法蘭相連，尾端錐體部分安裝螺旋槳，這種尾軸也稱為螺旋槳軸。螺旋槳與尾軸間采用錐面結(jié)合、鍵連接和螺母緊固，螺柱上螺母的旋緊方向與螺旋槳的正轉(zhuǎn)方向相反。近年來，液壓無鍵連接也越來越多地用在螺旋槳和尾軸的連接上。3.尾軸管裝置

尾軸管裝置由尾軸管(也稱尾管)、尾軸承、密封裝置、潤滑和冷卻系統(tǒng)組成。

尾軸管尾軸管將船舶的尾尖艙和尾軸分開，內(nèi)部裝設(shè)尾軸承以支承尾軸和螺旋槳，還裝設(shè)尾軸密封裝置。尾軸承尾軸承分水潤滑和油潤滑兩大類型。水潤滑的尾軸承材料有鐵梨木、樺木層壓板、橡膠等。油潤滑的尾軸承有白合金滑動軸承和滾動軸承。應(yīng)用最廣的是鐵梨木軸承和白合金軸承。

3)尾軸密封裝置密封裝置分為首密封裝置和尾密封裝置兩種。對于油潤滑尾軸承，其首密封裝置是用來阻止滑油漏入機(jī)艙內(nèi)，而尾密封裝置既阻油外漏，又阻水內(nèi)漏。對于水潤滑尾軸承，僅設(shè)首密封裝置，用來控制尾軸承的冷卻水量。

對密封裝置的要求是：工作可靠，耐磨性能好，消耗的摩擦功小，散熱性好。另外，還要求密封元件有很好的跟蹤性，使其能在尾軸下沉、跳動、軸向竄動及偏心轉(zhuǎn)動時仍保持較好的密封性能。尾軸密封裝置主要有填料函型密封裝置和辛潑萊克司(Simplex)型密封裝置。填料函型—水潤滑的尾軸承密封。辛潑萊克司型—油潤滑的尾軸承密封，不論是首密封還是尾密封。4)尾軸管裝置的潤滑和冷卻(1)水潤滑尾軸管在水潤滑的尾軸管中(如鐵梨木)，