船舶推進(jìn)裝置

1、輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置 1 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置Chapter 3 Marine Propulsion System l 船舶推進(jìn)裝置的傳動方式 l 軸系的組成 l 螺旋槳及其特性l 可調(diào)螺距螺旋槳輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 2 1、直接傳動直接傳動( (Direct Transmission) )第一節(jié) 船舶推進(jìn)裝置的傳動方式Section 1 Type of Transmission主機(jī)的動力直接經(jīng)軸系傳給螺旋槳，螺

2、旋槳與主機(jī)始終保持相同的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。 ( () ) 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置軸系主機(jī)螺旋槳輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 3 2、間接傳動間接傳動( (Indirect transmission) )主機(jī)和軸系之間設(shè)減速器和離合器的傳動方式。主機(jī)可以不變速、不換向、可設(shè)軸帶發(fā)電機(jī)。 ( () ) 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置軸系主機(jī)螺旋槳減速器/離合器軸帶發(fā)電機(jī)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 4 3 3、Z Z型傳動型傳動( (Z-Type drive) )主機(jī)經(jīng)

3、萬向軸和軸系帶動螺旋槳、螺旋槳軸可360回轉(zhuǎn)，船舶不設(shè)舵。 ( () ) 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置1-主機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-離合器 4-萬向軸 5-滑動軸承 6-彈性聯(lián)軸節(jié) 7-滾動軸承 8-上水平軸 9-上部螺旋錐齒輪 10-渦輪蝸桿裝置 11-齒式聯(lián)軸器 12-垂直軸 13-螺旋槳 14-下部螺旋錐齒輪 15-下水平軸 16-旋轉(zhuǎn)套筒 17-支架優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)省舵、尾軸管，船尾形狀簡單，阻力小；(2)操縱性能好，可原地回轉(zhuǎn)；(4)主機(jī)不用換向，壽命延長;(3)與中高速機(jī)連用，且不設(shè)單獨(dú)的減速裝置；輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Enginee

4、ring 5 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 6 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 7 4、電力傳動電力傳動（Electrical transmission）原動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，將發(fā)出的電送到配電板，再由配電板直接或經(jīng)過變流器或變頻器供給推進(jìn)電動機(jī)，從而驅(qū)動螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)的一種傳動方式。 ( () ) 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：機(jī)艙布置靈活；可選用中、高速不可逆轉(zhuǎn)原動機(jī)；可均勻、大范圍地調(diào)節(jié)推

5、進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速；船舶操縱性好，倒車功率大，反轉(zhuǎn)迅速；推進(jìn)電動機(jī)對外界負(fù)荷的變化適應(yīng)性好，可以短時間堵轉(zhuǎn)；可消除螺旋槳對原動機(jī)的振動沖擊，船舶振動大大減輕；在柴油機(jī)電力推進(jìn)裝置中，可采用分機(jī)組修理的方法，以 縮短因船舶修理而造成的停航時間。 ( () )輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 8 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置吊艙式電力推進(jìn)器（吊艙式電力推進(jìn)器（PodPod）輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 9 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction t

6、o Marine Engineering 10 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置推進(jìn)裝置部分組成方案推進(jìn)裝置部分組成方案輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 11 第二節(jié) 軸系的組成Section 2 shaft第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置一、軸系的組成、作用和工作條件一、軸系的組成、作用和工作條件1、組成、組成 ( () ) 輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 12 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置2、作用、作用 ( () ) 把柴油機(jī)曲軸的動力矩傳給螺旋槳，以克服螺旋槳在

7、水中轉(zhuǎn)動的阻力矩，同時又把螺旋槳產(chǎn)生的推力傳給推力軸承，以克服船舶航行中的阻力。 39.5510PMn Nm 扭矩1.94ppPTv1.94ppPTv推力 kN 輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 13 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置二、推力軸和推力軸承(Thrust shaft, thrust bock) ( () ) 1-連接法蘭；2-軸干；3-甩油環(huán)；4-軸頸5-推力環(huán)系軸向定位。1-推力環(huán)；2、5-調(diào)節(jié)圈；3、4-推力塊；6、7-壓板輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 14 第三

8、章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 15 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置推力傳遞過程推力傳遞過程 ( () ) ：(1)將主機(jī)的扭矩傳給中間軸；(2)把中間軸上螺旋槳的推力傳給船體；螺旋槳推力環(huán)油膜推力塊推力軸承座船體作用：輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 16 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置三、中間軸和中間軸承(Intermediate shaft & bearing) L/3L連接法蘭中間軸承中間軸作用：連接推力軸和尾軸，傳遞扭矩及

9、推力，承受中間軸重量，軸線定位。輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 17 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置四、尾軸及尾軸管裝置(Propeller shaft, stern tube)潤滑方式：潤滑油潤滑、海水潤滑輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 18 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置四、尾軸及尾軸管裝置(Propeller shaft, stern tube)Propeller shaft assembly 輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engin

10、eering 19 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置尾軸承 (Split Scalloped Shell Johnson Cutless Bearing). These bearings possess low coefficient of friction and inherent vibration-dampening qualities and are non-polluting. 輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 20 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engin

11、eering 21 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置第三節(jié) 螺旋槳及螺旋槳特性Section 3：Propeller and its characteristicsPropeller and its characteristics主機(jī)驅(qū)動螺旋槳轉(zhuǎn)動，克服螺旋槳轉(zhuǎn)動的阻力矩，產(chǎn)生對水向后或向前的推力，并受到水的反作用力而產(chǎn)生對船向前或向后的推力，使船舶前進(jìn)或后退。1 1、工作原理、工作原理( () ) 2 2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 22 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction

12、to Marine Engineering 23 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置漿葉扭曲的原因：為得到不同半徑處的葉素具有大致相同的螺距，隨R的增加，螺距角應(yīng)逐漸減少RL2RtgH2H-螺距(Pitch)-螺距角(Pitch angle)定距槳為常數(shù)，變距槳變化。(1) 螺距和螺距角3 3、參數(shù)、參數(shù)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 24 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置(2)螺旋槳進(jìn)程比( () ) 進(jìn)程進(jìn)程h hp p：螺旋槳轉(zhuǎn)一周，軸向?qū)嶋H前進(jìn)距離。因水被推動后 移， hpH ?；Щ h：螺距與進(jìn)程的差值。hp=H-

13、h進(jìn)程比進(jìn)程比J J: :進(jìn)程與螺旋槳直徑的比值。J J=h=hp p/D=V/D=Vp p/nD (V/nD (Vp p=h=hp pn n) )Vp:實(shí)際航速。轉(zhuǎn)速不變時，轉(zhuǎn)速不變時， p p與船速成正比。與船速成正比。滑失比滑失比S S：滑失h與螺距H的比值。S=(H-hp)/H輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 25 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置螺旋漿特性曲線螺旋漿特性曲線結(jié)論：結(jié)論：槳的槳的推力、扭矩與轉(zhuǎn)推力、扭矩與轉(zhuǎn)速速的二次方成正比，吸收的的二次方成正比，吸收的功率功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比。與轉(zhuǎn)速三次方成正比。(3)螺旋工

14、作特性漿的推力： T=K1n2D4=C1n2漿的扭力矩：M=K2n2D5=C2n2漿的效率：槳的功率： P=2nM=Cn3輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 26 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置阻力增加，進(jìn)程阻力增加，進(jìn)程h hp p減小，減小， J J減少，減少，K K1 1、K K2 2、C C1 1、C C2 2、C C增加，增加，特性曲線變陡，反之變平坦。變矩漿的螺距角越大，即特性曲線變陡，反之變平坦。變矩漿的螺距角越大，即螺距螺距H H越大越大 ( (進(jìn)程進(jìn)程h hp p越小越小) )，特性曲線越陡。，特性曲線越陡。螺旋漿的無

15、因次特性螺旋漿的無因次特性輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 27 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置4 4、影響螺旋槳特性的因素、影響螺旋槳特性的因素l 結(jié)構(gòu)參數(shù)H/D對螺旋槳功率特性的影響輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 28 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置l 航行工況 螺旋槳的無因次特性 螺旋槳特性曲線 結(jié)論：結(jié)論：船舶阻力增加，航行工況變化時，則進(jìn)程hp和進(jìn)程比J 減小，K1、K2及C1、C2、C 增加，螺旋槳特性曲線變陡。反之，當(dāng)船舶因輕載、順風(fēng)、減速等原因使船舶阻力減小

16、，進(jìn)程比增大，K1、K2及C1、C2、C 減小，螺旋槳特性曲線則變平旦。 輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 29 5 5、各種航行條件下主機(jī)的工況、各種航行條件下主機(jī)的工況第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置(1)船、機(jī)、槳的配合力、力矩和功率的平衡：力、力矩和功率的平衡：螺旋槳的推力克服船舶阻力，主機(jī)提供螺旋槳推力所需扭矩和功率。l 船舶阻力船舶阻力包括：水力阻力(摩擦阻力、形狀阻力、興波阻力)、風(fēng)力阻力、慣性阻力。2srVAR R-船舶阻力；Ar-阻力系數(shù)；Vs-船速。輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Eng

17、ineering 30 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置l 與螺旋槳配合工作時的主機(jī)工況點(diǎn)工況點(diǎn)：工況點(diǎn)：主機(jī)發(fā)出功率等于螺旋槳吸收功率，柴油機(jī)速度特性曲線與螺旋槳特性曲線的交點(diǎn)。1-柴油機(jī)標(biāo)定負(fù)荷速度特性2-柴油機(jī)部分負(fù)荷速度特性cba-螺旋槳特性3-柴油機(jī)超負(fù)荷速度特性柴油機(jī)速度特性變化柴油機(jī)速度特性變化螺旋漿特性變化螺旋漿特性變化輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 31 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置(2) 航行條件變化時主機(jī)的工況l 航行阻力變化主機(jī)工況點(diǎn)在各種航主機(jī)工況點(diǎn)在各種航行條件下的變化行條件下的變化標(biāo)定標(biāo)定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)

18、矩線線I1：工況點(diǎn)a(Pe,ne)阻力增加阻力增加：III，工況點(diǎn)ab。雖然PbPe,nbPe,ndne。措施：減小油門措施：減小油門(特性線2)輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 32 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置l 主機(jī)換向和船舶倒航螺旋槳換向及倒轉(zhuǎn)工況螺旋槳換向及倒轉(zhuǎn)工況全速前進(jìn)全速前進(jìn):(a)到車第一階段：停油，轉(zhuǎn)速下降(a-b)(b:正轉(zhuǎn)，扭矩=0)第二階段：水流帶動槳轉(zhuǎn)(b-c-d)(c:正轉(zhuǎn)，負(fù)扭矩=max)(d:停轉(zhuǎn)，負(fù)扭矩)第三階段：倒車起動運(yùn)轉(zhuǎn)(d-e)(e:倒轉(zhuǎn)，40-60%ne，100%扭矩M)A-全速，B-半速，C-系泊，D-實(shí)際輪機(jī)概論輪機(jī)概論Introduction to Marine Engineering 33 第三章第三章 船舶推進(jìn)裝置船舶推進(jìn)裝置2.主機(jī)換向和船舶倒航螺旋槳換向及倒轉(zhuǎn)工況螺旋槳換向及倒轉(zhuǎn)工況A-全速，B-半速，C-系泊，D-實(shí)際緊急制動：緊急制動：在緊急情況下，在主機(jī)轉(zhuǎn)速降至30-60%ne時，按倒車起動方式向主機(jī)供入壓縮空氣，對主機(jī)運(yùn)動部件、軸系和螺旋槳強(qiáng)行制動，使它們較快停止轉(zhuǎn)動，然后倒車起動主機(jī)，使螺旋槳倒轉(zhuǎn)，盡快停止船舶的滑行。倒航阻力大、槳效率低，為了主機(jī)不超負(fù)荷，倒車最大轉(zhuǎn)速不超過標(biāo)定轉(zhuǎn)速70-80%，具體可根據(jù)排煙溫度確定。輪機(jī)概論輪機(jī)概