第11講船舶輔助機械與船舶設(shè)備

1、第第11 11講講 船舶輔助機械與船舶設(shè)備船舶輔助機械與船舶設(shè)備一、船舶輔助裝置一、船舶輔助裝置 船上除了主機和主推進系統(tǒng)外，還有各種類型的輔助裝置和輔助機械，以滿足全船對電能、熱能和機械能的需要，保證主機、輔機和管路系統(tǒng)的正常工作，滿足船員和旅客的生活、工作需要。 船舶輔助裝置主要是指輔助動力裝置，包括船舶電站和輔助鍋爐。 船舶輔助機械，簡稱輔機，是指消耗電能、熱能和機械能的各種機械設(shè)備。包括各種泵、空氣壓縮機，通風(fēng)機，制冷機，制淡機，凈油機和空調(diào)機等。甲板機械也屬船舶輔機。1、 船舶電站 現(xiàn)代船舶電站一般以柴油機作為電站的原動機，構(gòu)成發(fā)電機組，稱為柴油發(fā)電機組，且一般采用中高速柴油機。 大

2、中型船舶的應(yīng)急電站，也用柴油發(fā)電機組，或是與蓄電池的組合。小型船舶的應(yīng)急電站則只用蓄電池組。 船舶在營運的整個過程中，對電量的需求是不斷變化的。航行中，用電的設(shè)備有舵機、某些泵、通風(fēng)機和照明設(shè)備，用電量??；停泊裝卸貨時，要開動錨機、絞纜機、起貨機，夜間還需要大功率的照明設(shè)備，用電量很大。 所以民用船舶多采用兩臺以上的發(fā)電機組。平時只開一臺機組，用電高峰時雙機并車發(fā)電。 對于小型船舶，采用一臺發(fā)電機組，另加一臺主機帶的小型發(fā)電機組，稱為軸帶發(fā)電機組，航行期間只用軸帶機組 2、船舶輔助鍋爐 在以柴油機為主機的船上，蒸汽用來驅(qū)動某些輔機，給部分設(shè)備加熱和滿足船員生活需要，產(chǎn)生這種蒸汽的鍋爐稱為輔助鍋

3、爐。 小型柴油機船上，蒸汽用來加熱生活用水、艙室取暖和廚房用汽。 蒸汽還可用于驅(qū)動汽輪發(fā)電機組和汽動甲板機械；還可用于消防系統(tǒng)、沖洗海底閥和清掃貨油艙等。 輔助鍋爐主要有燃油輔助鍋爐和廢氣鍋爐兩類，也有兼具兩種功能的混合式輔助鍋爐。 大中型船上還用于柴油機的暖缸和燃油、機油的加熱。 廢氣鍋爐是利用主機產(chǎn)生的廢氣來加熱水產(chǎn)生蒸汽，所以一般設(shè)置在主機排煙道出口附近，內(nèi)部無需爐膛和燃燒室，結(jié)構(gòu)簡單。 隨著廢熱利用率的提高，多余的蒸汽還可以驅(qū)動汽輪發(fā)電機組和其他汽輪機。 廢氣鍋爐主要在航行過程中使用，主機停機時，使用燃油鍋爐。有些船，在發(fā)電機組的柴油機排煙管中也設(shè)廢氣鍋爐。 燃油廢氣混合式鍋爐，是將燃

4、油鍋爐和廢氣鍋爐整合在一起，即可用燃油加熱，也可用廢氣加熱。這種輔助鍋爐應(yīng)用日漸廣泛。二、二、 船舶輔助機械船舶輔助機械 泵是船上廣泛應(yīng)用的一種設(shè)備，由電機驅(qū)動。泵將旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓能，一方面克服管道流動阻力將液體輸送到目的地；另外，液體的壓能也可作為動力驅(qū)動液動設(shè)備，如液壓舵機等。 船上應(yīng)用的泵種類 繁多，按原理分為三類： 1、液體輸送機械（泵） 1）葉輪式泵：離心泵，軸流泵，旋渦泵 2）容積式泵：分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種，往復(fù)式有活塞泵，柱塞泵；回轉(zhuǎn)式有齒輪泵，葉片泵，螺桿泵。 3）噴射泵 （1）活塞泵 活塞泵是往復(fù)泵，利用活塞的往復(fù)運動，造成容積的變化，來吸入和排出液體，并提高液

5、體的壓力。船用活塞泵有蒸汽驅(qū)動和電動驅(qū)動。 柱塞泵與活塞泵的工作原理相同，只是往復(fù)運動的部件是柱塞。 （2）回轉(zhuǎn)泵 利用回轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)，引起工作空間容積的變化，以達到吸、排液體的目的。最常用的是齒輪泵。 葉片泵 螺桿泵 （3）離心泵 由泵殼和帶葉片的葉輪組成。葉輪帶動液體高速旋轉(zhuǎn)，液體在離心力 作用下，沿葉片徑向向四周甩出，葉輪中心形成負壓，吸入液體。 離心泵有流量大而均勻、結(jié)構(gòu)簡單和工作可靠等優(yōu)點。但工作排壓較低，啟動時必須先灌滿液體才能開始工作（不具備“自吸”能力）。 要提高壓力，可加大葉片直徑，或采用多級葉輪串聯(lián)的方式。在船上用作冷卻、消防、壓載和衛(wèi)生水泵，排壓低而排量大。 （4）離心旋

6、渦泵 是一種特殊的離心泵。葉片多次作用于液體，形成縱向旋渦，以產(chǎn)生吸排作用。 旋渦泵具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小的優(yōu)點，可制成自吸和抽送 氣液混合物的形式。適合于小流量、小功率、高壓的場合。 （5）噴射泵 利用高速射流降低壓力，以形成一定的真空度來吸排液體。 噴射泵結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、無運動部件，使用、維護方便。 各類泵特點不同，流量和壓頭范圍各異，適用于不同的場合。 排量是單位時間內(nèi)輸送的液體體積或質(zhì)量。壓頭又稱揚程，是單位重量液體獲得的能量，以位能表示，用米計量，高壓頭的泵可用壓力計量。 應(yīng)用場合：2、氣體輸送機械 船上的氣體輸送機械主要是指空氣壓縮機和通風(fēng)機。 （1）空壓機 空壓機用來將空

7、氣壓縮，提高壓力。壓縮空氣是船上廣泛應(yīng)用的一種動力源，可以用于主、輔機的啟動，倒順車及離合器的操縱，汽笛的鳴響，海底閥、油渣柜和過濾器內(nèi)雜物的吹除，壓力水柜的充氣，潛艇及深潛器壓載水艙的排水等。 空壓機可分為活塞式和離心式兩種，船上多用活塞式空壓機。活塞式空壓機由單缸、雙缸、單作用、雙作用和多級壓縮等型式。 單作用、兩級空壓機 空壓機還可按終點壓力分為低壓、中壓、高壓、超高壓等類型；按排氣量大小分為小排氣量、中排氣量和大排氣量等類型。還可按氣缸數(shù)、氣缸排列形式、壓縮級數(shù)和活塞作用次數(shù)分類。 （2）通風(fēng)機 船上的大部分艙室都處于封閉或半封閉狀態(tài)，需要人為的進行強制通風(fēng)，送入新鮮空氣，排出污濁氣體

8、，并維持各艙室的溫度和濕度，以保證乘員健康和營運安全。 某些特殊艙室，如滾裝船的車輛艙，容易積聚可燃性氣體，必須按要求換氣，確保安全。 通風(fēng)機有離心式和軸流式兩種。 軸流式通風(fēng)機具有風(fēng)量大、壓頭低、轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)輕便、體積小等優(yōu)點。3、其他輔機 （1）離心式凈油機 燃油和滑油中常含有少量的水分和雜質(zhì)，較粗的雜質(zhì)可以通過過濾和沉淀去除，而較細的雜質(zhì)和水分則需要用離心式凈油機來去除。 離心式凈油機利用油、水和固體雜質(zhì)的比重不同，使其高速旋轉(zhuǎn)依靠離心力的不同進行分離。 （2）制淡裝置 也稱造水裝置。船上除了船員的日常生活，主副機的冷卻和鍋爐的補給都需要淡水。對于遠洋船舶，除了用淡水儲備艙儲備淡水外，還

9、應(yīng)該有制淡裝置，這樣可以減少淡水的儲備，又可應(yīng)對意外情況。 船上常見的制淡裝置是沸騰式或稱蒸發(fā)式制淡裝置。 船上食品的儲存、漁品加工運輸船對漁品的長時間保存、某些特殊貨品的運輸，都需要在低溫條件下進行。所以船上要設(shè)制冷裝置。 （3）制冷裝置 制冷裝置通常分為直接冷卻式和間接冷卻式。三、三、 甲板機械甲板機械 甲板機械一般是指舵機、錨機、起貨機、絞纜機和吊艇機。按驅(qū)動方式分為蒸汽驅(qū)動、電動、氣動、液動等多種?，F(xiàn)代船舶大多采用液壓驅(qū)動甲板機械。1、舵機 電動舵機多用于內(nèi)燃機船，一般采用直流電動機驅(qū)動。結(jié)構(gòu)簡單，占據(jù)空間小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。但在大型交流電源船上，需要配備大功率的變流機組，故逐漸被電液動舵機

10、取代。 （1）電動舵機 這是一種廣泛應(yīng)用的操舵設(shè)備。首先由電動機驅(qū)動液壓泵，產(chǎn)生一定流量和壓力的液壓油，液壓油驅(qū)動液壓缸再帶動舵轉(zhuǎn)動。 （2）電動液壓舵機 為了控制轉(zhuǎn)舵的速度和轉(zhuǎn)舵的方向，需要液壓油的流量和流速可變，這可用變量泵或換向閥來實現(xiàn)。 圖示為雙柱塞電動液壓舵機原理圖。該舵機采用變向變量泵，正常航行時，泵排量為零，舵角為零。轉(zhuǎn)舵時，控制機構(gòu)接受指令，控制泵的排量增加，液壓油由泵進入液壓缸，驅(qū)動柱塞并帶動舵轉(zhuǎn)動，舵的轉(zhuǎn)角會反饋給控制機構(gòu)，當(dāng)舵角達到指令值時，控制機構(gòu)使泵排量回零，于是停止轉(zhuǎn)舵，并維持設(shè)定舵角。2、錨機和絞纜機 錨機和絞纜機是進行錨泊和系泊的動力機械，要求滿足以下要求： 1

11、）便于起錨、拋錨，解纜和系纜，工作可靠，可倒轉(zhuǎn)，有足夠功率 2）起動平穩(wěn)，收放方便，制動可靠 3）能進行多種作業(yè)，可單錨，又可雙錨和絞纜 4）重量輕，占甲板面積小 一般將錨機和絞纜機做成聯(lián)動機組，成為既能起拋錨又能絞纜的錨纜聯(lián)合機。按原動力分為蒸汽驅(qū)動、電動和電液動三種。按轉(zhuǎn)軸位置分為臥式和立式兩種。 （1）臥式電動錨機 電機驅(qū)動蝸輪蝸桿機構(gòu)，經(jīng)減速齒輪驅(qū)動傳動軸，錨鏈輪和卷筒通過離合器與傳動軸接合。 離合器接合錨鏈輪則卷筒不工作；離合器接合卷筒則錨鏈輪不工作。離合器還可控制左右錨單獨收放。無動力時，可手動拋錨，但不能起錨。 （2）立式電動錨機 又稱為絞盤。傳動軸垂直設(shè)置，卷筒可卷繞來自任何方

12、向的纜繩。電機、電磁剎車、減速機構(gòu)均懸空放置在主甲板下面，常用于軍艦，提高生命力。四、四、 船舶設(shè)備船舶設(shè)備 為了滿足船舶營運中的各項要求，如控制船舶的運動、可靠停泊、物資裝卸、保證航行安全、人員生活需要等，船上還必須配備不同用途的設(shè)備、系統(tǒng)和航海儀器。 船舶設(shè)備分為通用設(shè)備和專用設(shè)備兩大類，通用設(shè)備是指各種用途的船舶都必須裝備的設(shè)備，如舵設(shè)備、錨設(shè)備、系泊設(shè)備、裝卸設(shè)備、救生設(shè)備、桅檣設(shè)備以及關(guān)閉設(shè)備等。 專用設(shè)備只為某些特殊船舶專門配備，如鉆井平臺的鉆探設(shè)備，科考船的各種取樣及探測設(shè)備，漁船的漁撈設(shè)備，拖船的拖曳設(shè)備，補給船的補給設(shè)備等。1、舵設(shè)備 舵設(shè)備是應(yīng)用最為廣泛的船舶操縱設(shè)備。舵設(shè)

13、備包括操縱裝置、傳動機構(gòu)、舵機、轉(zhuǎn)舵機構(gòu)、舵，以及自停裝置、舵角限制器、太平舵裝置。 操縱裝置置于駕駛室，包括舵輪和舵角指示器。新埔洋號油輪的駕駛室育鯤輪的駕駛室 傳動機構(gòu)將操作信號傳遞給舵機，控制舵機的運轉(zhuǎn)；舵機提供轉(zhuǎn)舵的原動力；轉(zhuǎn)舵機構(gòu)將舵機的原動力轉(zhuǎn)化為作用在舵柄上的轉(zhuǎn)舵力矩；舵轉(zhuǎn)動后受到橫向的水壓力 作用，使船回轉(zhuǎn)。 自停裝置控制舵轉(zhuǎn)到給定的角度就自動停止；舵角限制器 用來防止轉(zhuǎn)舵超過最大允許舵角；太平舵裝置是備用設(shè)備，由人力操作。 從駕駛室到舵機的傳動機構(gòu)，有機械式、液壓式和電力式，機械式已基本淘汰，液壓式和電力式使用普遍，尤其電力式，操縱輕便，動作靈敏，大多數(shù)船舶采用。 遠洋船舶普

14、遍采用自動操舵裝置，它將操舵機構(gòu)與陀螺羅經(jīng)聯(lián)系起來，能自動糾正航向，實現(xiàn)港到港的全程自動導(dǎo)航和自動操舵，實現(xiàn)無人駕駛。 舵的形式很多，按不同的標準有不同的分類方法。 1）按舵桿軸線分 非平衡舵：舵葉面積全部在舵桿軸線的后面，水壓力中心遠離舵桿軸線，所需轉(zhuǎn)舵力矩大。但舵有多個支點，舵桿強度易保證。 （1）舵的結(jié)構(gòu)形式 平衡舵：部分舵葉面積位于舵桿軸線前方，水壓力中心離軸線近，所需轉(zhuǎn)舵力矩較小，可以節(jié)省舵機功率。 半平衡舵：舵桿軸線前方的舵葉面積并非占全部舵葉高度。 支撐舵：尾柱上有舵的下支撐點。 平板舵：舵的主體是一塊平板，簡單，只用于小船。 2）按舵的支撐形式 懸柱舵：舵只有位于船內(nèi)的上支撐點

15、，沒有下支撐點，類似懸臂梁。 半懸柱舵：船體提供舵的中間支撐點?，F(xiàn)代大型船舶均采用這種形式，它既方便于船尾的設(shè)計，不必提供下支撐點，又一定程度減小了舵桿的彎矩。 3）按舵葉剖面形狀 流線型舵：舵的水平剖面呈流線型，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但水動力性能好，航行阻力小，舵效高。舵可以看成小展弦比、對稱型機翼。 從上面的分類可以看出，舵桿軸線的位置主要影響所需的轉(zhuǎn)舵力矩，這影響了舵機功率的大?。欢娴闹涡问接绊懰畡恿Χ鏃U形成的彎矩，這涉及到舵桿的強度問題；剖面形狀影響舵面上的水壓力和結(jié)構(gòu)強度。 1）襟翼舵 這種舵的舵葉包括主舵和襟翼兩部分，類似飛機機翼的襟翼。 為了改善船舶的操縱性，特別是小舵角的舵效，出現(xiàn)了

16、一些新型舵。另外，舵和螺旋槳是一個整體，一些改進型的舵不但可以提高舵效，還可以提高螺旋槳的推進效率。 （2）特殊形式的舵 主舵轉(zhuǎn)動一個角度時，襟翼相對于主舵再轉(zhuǎn)動一個角度，形成一個不對稱的拱形舵剖面，使舵上的水動力提高1.52.5倍，大大提高舵效，特別是小舵角時，效果明顯。 這種襟翼舵已廣泛應(yīng)用于大型海洋船，襟翼舵可使船的定?；剞D(zhuǎn)直徑減小，襟翼相對主舵的轉(zhuǎn)動有齒輪傳動和搖臂傳動等方式。 2）反應(yīng)舵 又稱迎流舵，舵葉以螺旋槳軸線為界，上下分別向左右不同方向作一定程度的扭曲，迎著螺旋槳向后推出的水流，可以減小阻力，提高螺旋槳的推力。 3）整流帽舵 正對螺旋槳的部位，加一個流線型圓錐體，即整流帽。它

17、可以改善槳后的水流狀態(tài)，提高槳的效率，減小槳的激振力。 4）主動舵 舵后加裝一個小型導(dǎo)管螺旋槳，可以大大提高轉(zhuǎn)船力矩，特別是微速航行時。 潛艇不僅需要舵控制器其水平面內(nèi)的航向改變，還需要舵控制其垂直面內(nèi)上浮和下潛。而且這兩種運動會同時進行。 潛艇在垂直面內(nèi)運動用升降舵控制，一般有兩對：首升降舵和尾升降舵。首升降舵可用圍殼舵代替。 潛艇的水平操縱裝置是方向舵和垂直穩(wěn)定翼。方向舵用來改變航向，穩(wěn)定翼用來保持航向。 （5）潛艇的舵設(shè)備2、錨泊和系泊設(shè)備 船的停泊有兩種方式。利用錨抓抓住海底，使船停于海面的一定位置稱為錨泊。利用繩索系結(jié)于碼頭、岸邊、浮筒或相鄰船舶，稱作系泊。 停泊設(shè)備用以保證船舶在浪

18、、風(fēng)和流的作用下安全停泊而不產(chǎn)生嚴重的漂移。 （1）錨泊設(shè)備 組成：錨、錨鏈、錨鏈筒、制鏈器、錨機、錨鏈管和錨鏈艙。 錨泊時，拋錨的方式有多種。常用的是首拋錨，分為單錨和雙錨，雙錨可限制船的活動范圍。側(cè)拋錨利于艙室的自然通風(fēng)，尾拋錨適用于內(nèi)河的順水航行。 1）錨 錨應(yīng)滿足抓力大、入土性能好、能適應(yīng)多種土質(zhì)、便于收藏等要求。 有桿錨。有單抓和雙抓之分，特點是錨柄上有穩(wěn)定橫桿，工作時僅以一個抓嵌入泥中。 最具代表性的是海軍錨，抓力大，適應(yīng)各種土質(zhì)，但橫桿不便于收藏。 無桿錨。不帶穩(wěn)定桿，雙抓，錨柄與錨抓用銷釘連接，工作時兩抓同時入土。抓力低于海軍錨，但便于收藏，應(yīng)用廣泛。霍爾錨 大抓力錨。錨的抓力

19、與其重量之比稱為抓重比，抓重比較大的錨稱為大抓力錨。特點是嚙土面積大，入土深，抓力大。有些大抓力錨只適用于松軟的砂質(zhì)底，不宜在硬質(zhì)海底拋錨。尾翼式ZY6型戎氏錨 2）錨鏈 錨鏈是連接錨和船體、有足夠長度和強度的鏈條。由鏈環(huán)、轉(zhuǎn)環(huán)、卸扣和連接鏈環(huán)等組成。 拋錨時，放出錨鏈的長度取決于水深。水過深時，也使用由鏈條和鋼索組成的錨鏈，以減小自重。 錨鏈的大小以鏈環(huán)的斷面直徑，即錨鏈口徑表示。鏈環(huán)按結(jié)構(gòu)分為有檔和無檔兩種。 整條錨鏈由25米長的短鏈段組成，稱為“節(jié)”。鏈段之間用卸扣或可拆的連接鏈環(huán)連接。 3）錨鏈筒 錨鏈筒是貫穿外板和甲板的錨鏈導(dǎo)向孔道，也是無桿錨的收藏處。一般設(shè)在船首兩舷，有尾錨時，也設(shè)尾錨鏈筒。錨鏈筒的內(nèi)徑一般是錨鏈口徑的9.510倍。 凹入的錨穴有利于錨的收藏，凸出的錨臺可避免與球鼻首的磕碰。 4）止鏈器 是用來固定錨鏈的設(shè)備，設(shè)于錨機和錨鏈筒之間，也是拋錨時，船體上的受力點。 止鏈器有多種形式，常見的是螺旋止鏈器和閘刀止鏈器。 5）錨鏈管、錨鏈艙、棄鏈器 錨鏈管設(shè)于甲板上錨機處，引導(dǎo)錨鏈進入錨鏈艙。錨鏈艙是存放錨鏈的專用艙。多為截面積小而深度大的箱