船舶動力裝置概論第十八次

11完整版課件ppt上次課主要內(nèi)容6.1概述6.2聯(lián)合動力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能（COSAG或COSOG）（CODAG或CODOG）（COGAG或COGOG）（CODAD）（COGAS）2完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用3、燃燃聯(lián)合動力裝置（COGAG或COGOG）燃燃聯(lián)合動力有兩種運行方式：COGAG—燃燃共同使用聯(lián)合推進(jìn)裝置（如采用四臺相同型號的燃?xì)廨啓C組成的推進(jìn)裝置方案，巡航是使用一臺或兩臺燃機，全速時使用四臺燃機共同工作）；COG1OG2—燃燃交替使用聯(lián)合推進(jìn)裝置（如采用小型燃?xì)廨啓C或復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C作為巡航動力裝置，采用大型簡單循環(huán)燃機作為加速動力裝置）。COGAG與COGOG系統(tǒng)相比，其好處是：COGAG模式下驅(qū)動齒輪箱具有并車和分車的功能，能滿足任意一臺動力裝置投入或退出工作。具有更多的工作工況可供選擇。在高航速時還可以將巡航燃機的功率并入，驅(qū)動螺旋槳以提高航速，并沒有將巡航燃機“閑置”。并且COGAG系統(tǒng)通常采用的都是同型燃機，供油單一，備件通用，便于維護(hù)。3完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用采用COGAG推進(jìn)的艦艇：上世紀(jì)60年代，COGAG最早用在前蘇聯(lián)“卡辛”級驅(qū)逐艦上。70年代美國DD963級驅(qū)逐艦也采用雙軸推進(jìn)。日本16DDH直升飛機母艦，4臺LM2500燃?xì)廨啓C驅(qū)動兩調(diào)距漿。意大利NUM—新型航母，4臺LM2500燃?xì)廨啓C驅(qū)動兩固定螺距螺旋槳。美海軍高速支援艦，4臺LM2500燃?xì)廨啓C，雙軸，驅(qū)動兩定距漿。采用COGOG推進(jìn)的艦艇：英國的42型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、女將型（21型）和大刀型（22型）護(hù)衛(wèi)艦等，都是采用雙軸調(diào)距漿，加速主機用奧林普斯燃?xì)廨啓C，巡航機組是太因燃?xì)廨啓C。4完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用4、柴柴聯(lián)合動力裝置（CODAD）在巡航時使用兩臺柴油機帶動兩個螺旋槳，全速時四臺柴油機共同工作。特點:動力裝置經(jīng)濟(jì)性好，最大功率適宜。維護(hù)和后勤方面具有優(yōu)越性。5完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用4、柴柴聯(lián)合動力裝置（CODAD）6完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用采用CODAD的艦船：（1）法國海軍的“卡薩爾級”驅(qū)逐艦、“A69級”護(hù)衛(wèi)艦（2）日本的“峰云級”、“山云級”驅(qū)逐艦（3）意大利的“貝爾加米尼級”、“智慧女神”護(hù)衛(wèi)艦7完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用5、燃蒸聯(lián)合動力裝置（COGAS）在燃?xì)廨啓C排煙道中加裝余熱鍋爐，利用高溫?zé)煔庥酂岙a(chǎn)生過熱蒸汽，推進(jìn)一臺蒸汽輪機，就構(gòu)成“蘭肯循環(huán)”能量回收系統(tǒng)，可節(jié)省燃料25%。8完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用5、燃蒸聯(lián)合動力裝置（COGAS）美國“伯克”級驅(qū)逐艦從第五艘開始和日本“金剛”級，荷蘭海軍的M級都采用能量回收系統(tǒng)。9完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動力裝置的分類和應(yīng)用5、燃蒸聯(lián)合動力裝置（COGAS）這種燃蒸聯(lián)合動力裝置在地面發(fā)電廠中獲得廣泛的應(yīng)用，發(fā)電總效率可達(dá)60%以上。10完整版課件ppt6.1.3聯(lián)合動力裝置的控制滿足艦船對于全速航行時功率的要求的同時,單一種動力裝置的功率不能超過限制,也就是保證功率平衡的技術(shù)。對于交替使用的聯(lián)合動力裝置在主機切換過程的控制問題。要保證在主機切換過程中,接入主機能平穩(wěn)可靠地接替離線主機提供推進(jìn)功率；還需保證在線主機能平穩(wěn)地脫離同并車齒輪箱的聯(lián)接,逐漸降低到惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速后停車。11完整版課件ppt6.1.4XX艦的聯(lián)合動力裝置12完整版課件ppt6.2聯(lián)合動力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能6.2.1CODAG動力裝置的組成和性能特點13完整版課件ppt2000噸級護(hù)衛(wèi)艦的主推進(jìn)裝置——柴燃并車聯(lián)合動力裝置。一臺燃機LM250030型，功率20000kW，兩臺MTU的20VI163TB82柴油機，單機持續(xù)功率4045kW。兩臺柴油機加一臺燃機最大功率30000kW。三種工作方式：兩臺柴油機工作，最大航速21.8kn一臺燃機工作，最大航速28kn，最小航速可達(dá)5kn兩臺柴油機和一臺燃機共同工作，最大航速30.3kn6.2.1CODAG動力裝置的組成和性能特點14完整版課件ppt6.2聯(lián)合動力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能6.2.2CODAD裝置的組成和性能特點15完整版課件ppt6.2聯(lián)合動力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能2000噸級護(hù)衛(wèi)艦主推力動力裝置——柴柴并車聯(lián)合動力裝置。4臺同種型號的柴油機，每兩臺帶動一軸一槳。巡航時每軸一臺發(fā)動機工作，高速時每軸兩臺發(fā)動機工作。CODAG和CODAD比較：從占據(jù)機艙空間尺寸方面：兩種要求差不多，但后者要求機艙上面甲板面積要大一些。最低航速：前者5kn，后者11.5kn機械重量：前者比后者少加速性：由于燃機從冷態(tài)啟動到全功率需要約2min，而柴油機所需時間更長，所以前者加速性優(yōu)于后者。16完整版課件ppt6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動力裝置1、電力推進(jìn)裝置的組成Y-原動機G-發(fā)電機M-電動機J-螺旋槳K-控制設(shè)備水下潛艇通常包括蓄電池組，因為水下無空氣工作條件。6.3.1電力推進(jìn)裝置的組成性能特點17完整版課件ppt德國海軍近期將裝備世界上第一艘復(fù)合使用常規(guī)蓄電池及燃料電池的212A型柴電潛艇U31號。長56米，寬7米，高6米，潛航排水量1830噸，水上排水量1524噸，滿載時最大潛航速度20節(jié)，水面速度12節(jié)，最大下潛深度400米。6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動力裝置18完整版課件ppt2、電力推進(jìn)裝置的特點操作靈活，機動性好易于獲得理想的拖動特性，提高船舶的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能a、低速特性好b、機動性好c、良好的恒功率特性，利于原動機的恒功率工作，發(fā)揮原動機的潛力d、電流特性好e、良好的“堵轉(zhuǎn)特性”6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動力裝置19完整版課件ppt推進(jìn)裝置總功率可以由好幾個機組承擔(dān)，增加了設(shè)備選擇的靈活性，提高了船舶的生命力原動機與螺旋槳無硬性聯(lián)接，有利于減低振動，降低噪聲；可使原動機與螺旋槳分別在各自最佳轉(zhuǎn)速下工作電力推進(jìn)裝置重量大，中間損耗大，初投資大，需要維護(hù)和運行人員的技術(shù)水平高6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動力裝置20完整版課件ppt6.3.2超導(dǎo)電磁推進(jìn)船舶磁流體推進(jìn)原理磁流體推進(jìn)可以算作電力推進(jìn)的范疇。同常規(guī)機械推進(jìn)是根本不同的。利用海水含鹽量較高（海水平均含鹽量是3.5％），海水可以導(dǎo)電的特性，當(dāng)導(dǎo)電海水通過船體管道內(nèi)相互垂直的電場與磁場時，海水就會受到電磁力的作用而在管道內(nèi)運動，船體管道就將受到海水運動方向相反的反作用力。此反作用力就可推動船舶前進(jìn)。

21完整版課件ppt電磁推進(jìn)船舶是一種無螺旋槳的水下推進(jìn)船舶，具有振動噪聲小，航行速度快，控制靈活等特點。和傳統(tǒng)的螺旋槳推進(jìn)受到空泡腐蝕的限制不同，電磁推進(jìn)船舶推進(jìn)裝置之內(nèi)部沒有轉(zhuǎn)動機械，不會受到類似“空泡”問題的限制。因而可以大大提高主機的功率。理論分析認(rèn)為電磁推進(jìn)船舶的航行速度可以達(dá)到100節(jié)以上。6.3.2超導(dǎo)電磁推進(jìn)船舶22完整版課件ppt6.4船舶齒輪箱23完整版課件ppt6.4.1船舶齒輪箱的功能（1）減速和變速（2）采用并車和分車以組合或分配推進(jìn)功率（3）離合與倒順車，船舶齒輪箱中離合器是主要設(shè)備（4）自動同步切換工作主機（5）抵抗沖擊和振動（6）滿足主機布置要求6.4船舶齒輪箱24完整版課件ppt6.4.2對船舶齒輪箱的特殊要求齒輪箱是船舶動力裝置重要組成部分，其破壞的主要形式為齒輪損壞。主要表現(xiàn)在以下三方面：點蝕、輪齒斷裂、膠合。

由于船體運行過程中會發(fā)生變形，動力裝置各部件安裝會有誤差，運行中推進(jìn)軸系高度會發(fā)生變化等等，這些都會影響到齒輪的嚙合面上，引起載荷不均勻。這些可以成為“環(huán)境”對齒輪箱的影響，主要體現(xiàn)在以下三個方面：（1）軸系對船舶齒輪箱的影響（2）發(fā)動機對船舶齒輪箱的影響（3）機座對船舶齒輪箱的影響四點支撐對稱分布25完整版課件ppt6.4.3船舶齒輪箱的組成部分齒輪箱具有傳遞功率、減速、潤滑冷卻、倒順車、并車以及功率輸出端等裝置。（1）傳遞功率

通常為各種形式的聯(lián)軸器，多數(shù)是柔性聯(lián)軸器，把主機的功率傳遞到齒輪箱。當(dāng)速比>8時，使用2級減速。（2）減速、潤滑和冷卻大小齒輪嚙合達(dá)到減速的目的嚙合齒輪副所傳遞的功率很大，必須保證嚙合面間結(jié)合時要有足夠的潤滑；齒輪箱的能量損失變成熱量，需要冷卻。26完整版課件ppt6.4.3船舶齒輪箱的組成部分（3）倒順車

常見的倒車方式有單離合器惰輪倒車和單離合器平行軸倒車（a）（b）（a）單離合器惰輪；（b）單離合器平行軸1-輸入軸2-輸出軸3-離合器（4）并車

一級減速布置中可以使用三齒輪并車，即螺旋槳軸由大齒輪帶動，并車的二主機各驅(qū)動一個小齒輪。27完整版課件ppt（5）功率輸出軸

軸帶發(fā)電機、軸帶應(yīng)急滑油泵、軸帶應(yīng)急海水泵、手動盤車。6.4.3船舶齒輪箱的組成部分軸帶發(fā)電機組28完整版課件ppt船用雙錐面摩擦離合器6.5船舶離合器及液力耦合器29完整版課件ppt6.5船舶離合器及液力耦合器

6.5.1船舶離合器的功能和要求（1）離合器的主要功能便于主機在任何時候都能和螺旋槳脫開帶有彈性聯(lián)軸器的離合器調(diào)整臨界轉(zhuǎn)速，從而避開臨界轉(zhuǎn)速可以使用非反轉(zhuǎn)主機，用離合器實現(xiàn)倒車及雙速傳動微速航行保護(hù)設(shè)備，安全離合器30完整版課件ppt常用的離合器有：摩擦式離合器三S（自動同步超越離合器）離合器液力耦合器6.5船舶離合器及液力耦合器31完整版課件ppt（1）摩擦離合器多片式摩擦離合器錐形摩擦離合器6.5船舶離合器及液力耦合器32完整版課件ppt6.5船舶離合器及液力耦合器三S（自動同步超越離合器）離合器33完整版課件pptA-棘爪B-嚙合齒輪C-中間滑移件D-螺旋花鍵軸E-輸入軸F-輸出法蘭G-棘齒6.5船舶離合器及液力耦合器34完整版課件ppt6.5.2液力耦合器的原理和應(yīng)用（1）液力耦合器的原理由泵輪、渦輪和轉(zhuǎn)動外殼組成。油的流動是耦合器工作、傳遞功率的關(guān)鍵，泵輪可以看作是離心泵，而把渦輪看作是渦輪機。主動軸帶動離心泵工作，使一定壓頭的油經(jīng)過管道而沖動渦輪機的葉片使渦輪轉(zhuǎn)動，從而帶動從動軸工作。油推動渦輪后回到泵輪進(jìn)油口循環(huán)使用。6.5船舶離合器及液力耦合器35完整版課件ppt1-飛輪2-渦輪3-泵輪4-導(dǎo)輪5-變矩器輸出軸6-曲軸7-導(dǎo)輪固定套6.5船舶離合器及液力耦合器36完整版課件ppt6.5.2液力耦合器的原理和應(yīng)用（2）液力耦合器的特性扭矩特性主動軸通過泵輪將機械能（扭矩）轉(zhuǎn)換成為油的動能和壓力能。根據(jù)動量矩定理，油能量的增加就是動量矩的增加（油在出口動量矩和油在進(jìn)口動量矩之差），于是主動軸給泵輪油的力矩可表示為油的質(zhì)量、油的流速和出口進(jìn)口的平均半徑三者的乘積之差。對于流進(jìn)渦輪的油來說是釋放能量，油的壓力能和動能的減少轉(zhuǎn)化成了從動軸輸出的功率。同樣根據(jù)動量矩定理，油給渦輪釋放的扭矩可表示為油的質(zhì)量、油的流速和出口進(jìn)口的平均半徑三者的乘積之差。37完整版課件ppt效率特性耦合器工作過程中主要有三種損失：油在循環(huán)圓內(nèi)流動時進(jìn)口的沖擊損失；流道的局部阻力和摩擦阻力損失；其次還有軸承、密封和空氣阻力損失。輸出功率總是小于輸入功率，效率小于1.0。（3）液力耦合器的應(yīng)用

耦合器以液體介質(zhì)傳遞扭矩，具有良好的隔振特性。船用柴油機的輸出軸接有液力耦合器已經(jīng)成為柴油機動力裝置的通用布置。液力耦合器使柴油機輸出扭矩固有的波動振幅減小，從而提高傳動齒輪箱輪齒工作的可靠性。6.5.2液力耦合器的原理和應(yīng)用38完整版課件ppt6.6船用大功率高速聯(lián)軸器在船舶軸系中常用的剛性聯(lián)軸器有法蘭聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和液壓聯(lián)軸器三種。將兩段軸互相聯(lián)接成整體的設(shè)備稱為聯(lián)軸器。按聯(lián)軸器的不同結(jié)構(gòu)特點，可分為剛性聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器。6.6.1剛性聯(lián)軸器39完整版課件ppt液壓聯(lián)軸器6.6船用大功率高