各种航行条件下推进装置工况配合特性
超高速断级滑行艇推进系统工况配合特性的研究
第 ３卷 第 ２期
２０ ０ ８年 ４ 月
中 国
舰
船
研
究
Ｖ １ Ｏ２ ｏ ３Ｎ ． ．
Ａｐ ． ２ ０８ ｒ ０
超高速断级滑行艇推进 系统工况 配合特性 的研究
夏 翔
中 国舰 船研 究设 计 中心 ， 湖北 武 汉 ４ ０ ６ ３０４
ｈ ｐ ｒ ｅｏ ｉ ｔ ｐ ｐ ａ ｎ ｏ ｔｉ ｈｅｐｒ ｃ ｓ ｆｄ ｖ ｌｐ ｎ ４ ｍ ｅ ｌｂ ａ ，ｉ ｖ ｓｉ ａｉ ｎ ｆａ ｃ ｒ ｙ ｅ ｖ ｌｃｔ ｓｅ ｌｎｉｇ ｂ ａ ｎ ｔ ｏ ｅ ｓｏ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ａ １ ｒａ ｏ ｔ ｎ ｅ ｔ ｔｏ ｓｏ ｓ ｅ ・ ｙ ｇ ｔｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔｒ ｅ ｅｏ ｉｙ ｆｔ ｅ ｂｏ ｔｔ ｒ ｕ ｈ ａ ｒ ｔｏ ｌｗａ ｔｔ ｅ ｄ ｓｇ ｓａ ｅ ａ ｅ ａｎ ｎ ｈ ａ ｇ ｔｖ ｌ ｃｔ ｏ ｈ ａ ｈ ｏ ｇ ａｉｎａ ｙ ａ ｈ ｅ ｉｎ ｔ ｇ ｒ ｍａ ｅ Ｉ ｈ ｓ ｄ ． ｎ ｔ ｉ
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知识点2船舶在各种航行条件下推进装置工况配合特性(精)
为了适应船舶实际营运的需求，船舶经常要航行在各种工况下：如：不同的吃水、多种气象条件、窄航道或浅水区、船舶污底及拖曳航行等；多种机动航行状态下：如：起航加速状态、倒航状态和转向状态等。
轮机人员应很好地掌握船舶推进装置在各种航行条件下的运转情况，以便正确地进行操纵和实施管理。
以直接传动方式的推进装置为例进行讨论：.分析工况配合特性所采用的方法。
在同一坐标系里画出螺旋桨（也代表船）和主机各自的功率——转速（或扭矩——转速）特性线，主机的特性线代表推进装置的驱动特性，而螺旋桨特性线代表推进装置的负荷特性。
.两曲线的交点符合能量守恒定律，推进装置可在此点稳定工作。
可将船舶航行分成两个不同阶段：即船舶正常（定速）航行工况；船舶机动（过渡）航行工况。
商船95％以上的时间航行于正常航行工况，船舶的航行条件（船舶阻力和主机工况）相对稳定，船舶的机桨配合点不发生大的变化。
机动工况下航行条件一直处于变化中，船舶的机桨配合点也一直变化。
一、船舶污底和装载量改变时的工况配合特性1.船舶吃水改变时的工况配合特点，船舶的营运特点船舶的装载经常变化，吃水也经常发生相应的变化，船舶航行时的阻力发生变化。
当船舶吃水增大时，船舶航行阻力增大、进程减小、航速将减慢、桨进程比减小、所需转矩增加、特性线变陡。
如为保持转速而加大油门,导致主机超负荷运转。
一般情况下：船舶主机大都装有全制式调速器，当船舶阻力增大时，将自动加大油门，以保持设定转速。
.因此，当装载量增大时，应将负荷限制适当调小。
当装载量减少时，变化的情况恰恰相反，进程比λ增大，桨特性线变平坦。
对装有全制式调速器的主机，应将转速限制适当调小。
2.船舶污底船舶水下部分表面附着海生物以及发生锈蚀船舶污底。
船舶发生污底后将使船体阻力增加，其对机、桨配合的影响同装载量增多的情况的相同。
图5-2-19二、船舶在不同气象条件下和不同航区中航行时的工况配合特性及管理要点大风浪天气航行条件下的工况配合特点：逆风航行时，风力会使船舶的空气阻力增加，顺风航行时则相反。
任务9.2推进特性分析与机桨配合工况管理.
浅等因素引起船体阻力增加，使得机桨匹配工况点发生变化。为防止船舶
任务9.2 推进特性分析与机桨配合工况管理
知识陈述
三、柴油机与螺旋桨的配合
1、机、桨配合的一般原则 ★ 一般原则——既使柴油机的功率得到充分利用，又使柴油机的功率在全部 运转范围内都不会超出允许值
（1）以主机标定工况配桨 a——主机标定工况点 b——部分负荷工况点 c——超负荷工况点
任务9.2 推进特性分析与机桨配合工况管理
知识陈述
★进程比对推进特性的影响：船舶在各个不同的航行条件下对应不同λp值。
当λp值不同时，同一转速下螺旋桨的转矩和吸收功率也相应有不同的值。随 着航行阻力的增加（λp减小），螺旋桨特性线变陡
任务9.2 推进特性分析与机桨配合工况管理
知识陈述
二、柴油机按推进特性工作时工作参数变化规律
充量系数ηv——ηv随n变化规律与速度 特性相似，负荷pe改变对ηv的影响很小
★有效油耗率be——be＝bi/ηm。当转速较低时，n升高ηi降低，指示油耗率bi
增加，但ηm增加的幅度更大，be随n升高而降低；当转速较高时，由于ηm增 大较少，故随n升高be增大。一般来说，柴油机按推进特性运行时，在其工 作转速范围内会出现be的最小值。增压柴油机be随n变化的曲线要在高转速 下略平坦一些，在80%~90%标定转速时be达到最低值
桨效率提高，而这些是以柴油机动力性为代价的。对于同样功率的装置所
第五章 船舶动力装置的工况配合特性及管理
第五章船舶动力装置的工况配合特性及管理第一节船、机、桨特性和螺旋桨的选配01D 限制柴油机在各种转速下的最大有效功率，使柴油机的机械负荷和热负荷不超出为保证它可靠工作而规定的允许范围称________，是________的一种。
A．等转矩限制特性/推进特性C．限制特性/负荷特性B．额定外特性/速度特性D．限制特性/速度特性02B 船舶在“前进三”航行时，主机工况点常在________速度特性线上运行。
A．80%负荷B．85%负荷C．90%负荷D．100%负荷03B 分析柴油主机在________工况下运行，增压器的压气机容易发生喘振。
a．单独增压系统风浪天发生飞车时；b．并联增压系统在高负荷运行时；c．柴油机紧急降速运行时；d．柴油机加速过快时；e．串联增压系统在高负荷运行时；f．串联增压系统风浪天发生飞车时。
A．a+b+c+eB．a+c+d+eC．b+c+d+eD．b+d+e+f04A 柴油机带动螺旋桨工作时，其________的关系也应按螺旋桨特性的规律变化，这就是柴油机的推进特性，它也是________的一种。
A．功率和转速/速度特性B．转速/限制特性C．负荷/负荷特性D．转速或负荷/限制特性05A 增压柴油机按推进特性工作时，充量系数Фc过量空气系数α随转速n变化________。
a．n增加，Фc减小，负荷变化对Фc的影响很小；b．n增加，α降低，且增压柴油机α的降低幅度比非增压小；c．n增加，Фc急剧下降，负荷变化对Фc的影响很大；d．n增加，α增加。
A．a+bB．c+dC．仅仅是aD．仅仅是b06D 在下列表达式中________柴油机推进特性。
A．P R=A R·v3 B．P e=CniP eC．3n pC P=D．3n eC P=07C 柴油机带动螺旋桨工作时，其功率与转速的3次方成正比，这称为________。
A．柴油机的速度特性B．螺旋桨的推进特性C．柴油机推进特性D．柴油机外特性08D 关于柴油机特性理解正确的是________。
第四章 推进系统的动力配合性能
推进系统的动力配合特性
船 机 桨 动 力 参 数 关 系 研究推进系统动力配合特性的目的是：1）通 过选择设计工况，合理选择船-桨-机的技术参数； 2）比较各类推进装置特点确定各部件的型号、规 格；3）分析已确定的推进装置在非设计工况下的 工作能力和适应性，寻求比较合理的配合特性，以 提高整个动力装置的技术性能和经济性能。 柴油机外特性和工作范围 传动设备工作特性 螺旋桨推进特性 船体阻力特性
主机 － 转矩、转速 － 传动 变速变矩 － － 螺旋桨 推力、速度 － － 船体 阻力
推进系统的动力配合特性
机 桨 动 力 参 数 关 系 当船舶做等速直线航行时，发动机和螺旋桨 之间的动力参数有如下关系： （1）发动机转速ne和螺旋桨np相等或者称一 定线性比i（传动机组减速比）， ne=np；ne/i=np （2）发动机输出扭矩Me减去轴系和传动设备 消耗的力矩Mf，等于克服螺旋桨阻力Mp， Mp=Me-Mf或Mp=Me*i-Mf （3）发动机的输出功率Pe减去轴系和传动设 备的功率耗损或乘上传动效率 c ，即为螺旋桨收 到的效率Pp: P P
曲线1为等功率线，良好的牵曳性能就是在 托载增加时，输出轴转速虽然被迫下降， 但其输出功率不变，则扭矩提高，推进力 增加。 曲线2是柴油机未经减速后的Me-ne曲线，与 等功率线在nH处相交。经一级减速后，Mene曲线与等功率曲线的交点就上升，即Me 得以提高，柴油机仍发出全功率。
工程船采用双级以上变速，逐级提高输出扭矩，负荷严重时，仍能保持全功率。
PR Pp p r s PT s PPt
p螺旋桨敞水效率 r 相对旋转效率 s 船身效率t 螺旋桨推进效率
推进系统的动力配合特性
船 机 桨 动 力 参 数 关 系 由此可知，推进系统工作特性是发动机-传动 机组及螺旋桨、船体在外特性方面的综合匹配， 是他们之间功率、扭矩、转速、效率、推力和船 速等参数在推进系统工作时的运动学和动力学关 系。 船舶在航行时的阻力、航速等参数不仅决定 于船体尺度和线型，还取决于航行中的海况、风 浪、激流及装载量等因素；航行中除了额定工况 外，还有部分工况、船舶起航、加减速、倒车和 转弯等操纵方式的变化；船-桨-机本身性能的不 断变化等。
各种航行条件下推进装置工况配合特性
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
.在没有拖曳负荷时，
◆桨的有效推力等于船舶阻力；
.在有拖曳负荷时，
◆桨的有效推力等于船舶阻力和拖曳力之和；
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.起航和加速过程分为两个阶段：
◆1 即桨转速迅速提高阶段.
.由于起航加速的需要增加了喷油量使转速增 加，此时航速基本未变，或接近于零（起航时） 或接近于恒速（加速时），桨的特性曲线变得 很陡（λ很小），
一、正常航行条件下的工况配合特点
.当装载量减少时
◆变化的情况恰恰相反，进程比λ增大，桨特性 线变平坦。对装有全制式调速器的主机，应将转 速限制适当调小。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
2、船舶污底 .船舶水下部分表面附着海生物以及发生锈蚀 船舶污底。
◆主机的转速和船速一直处在变化中。
.这样的工况主要包括：
◆系泊工况(机动航行特例) ◆起航加速工况 ◆转向工况 ◆倒航工况等。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
1、系泊工况 .船舶制造或大修后，
◆在试航前，为了检验主、副机及其它设备的运 转情况和性能，需要在码头上进行一系列试验。
◆船舶动力装置的机动性能要求
船舶动力装置技术管理课件 第三章 推进装置的工况配合特性
平衡方程式
dvs 0 dt
稳定工况下
dne 0 dt
Te R
Me M p Mm
船机桨的相互作用和螺旋桨的选配
船、机、桨的特性 船、机、桨的相互作用 航速与转速的转换关系 螺旋桨的选配
航速与转速的转换关系
稳定工况下航行时，R=Te J变化不大 由J=vp/(Dn)可得出结论：
M=CM · 2 --kn · （CM为常数） n m
PP=M · 2π · n/60 =CP · 3 --kW (CP为常数） n 推进特性曲线见图1
图1 螺旋桨特性曲线
实线——PP=f(n)的特性曲线 虚线——Te(Q)=f(n)的特性曲线
Байду номын сангаас
柴油机 速度特性
推进特性 工作范围
速度特性（也称外特性）
螺旋桨的推进特性
螺旋桨的推力：
T K1 n 2 D 4 [ N ]
2 5 螺旋桨的阻力矩： M K2 n D [ N m]
螺旋桨的效率：
进程比：
K1 J p M K2 2
hp D vp nD
Tv p
J
螺旋桨的推进特性
稳定航行时， n一定，v一定，J一定，ρ一定，K1、K2一定 则 T=CT·2 --kn n （CT为常数）
推进装置的工况配合特性
第一节
船、机、桨的相互作用和螺旋桨的选配
第二节
各种航行条件下推进装置工况配合特性
The matching characteristic of the propulsion installation at the different underway conditions
船舶阻力改变时的工况配合特性
《轮机概论》课程教学大纲
《轮机概论》课程教学大纲一、本课程的性质和目的《轮机概论》课程是航海技术、船舶电气工程技术专业学生必修的一门课程，也是根据STCW7公约马尼拉修正案获得高级船员适任证书的考试内容。
本课程是根据高等海运院校船舶驾驶专业的特点和需要而设置的，是船舶驾驶专业了解船舶的机舱和甲板机械设备的特点、操纵要点的主要途径，是船舶驾驶专业学生必备的知识。
本课程也做为其它有关专业学生了解轮机知识的一门选修课。
二、课程简介主要讲述热工基础知识、船舶柴油机动力装置的基本结构、工作原理及系统组成；船舶推进装置的传动方式以及各种航行条件下主机的工；船用泵和油马达的种类、工作原理，船舶甲板机械的种类及其工作原理；并介绍了船舶各主要系统以及船舶锅炉的结构及其工作原理，使学生对船舶轮机设备有一个基本认识。
三、课程教学内容第一章热工基础知识重点掌握工质状态参数的基本概念，理解能量的转换及效率。
第一节热力状态参数第二节热与功第三节水蒸气与湿空气第四节传热的基本方式第二章船舶柴油机动力装置重点掌握船舶柴油机的工作原理、基本结构、操纵系统，了解柴油机的类型、典型结构、工作系统、运转特性及运行管理。
第一节柴油机的基本结构第二节柴油机的工作原理第三节柴油机的换气与增压第四节柴油机的类型和典型结构第五节柴油机的工作系统第六节柴油机的操纵系统第七节柴油机的运转特性第八节柴油机的主要工作指标第九节柴油机的运行管理第三章船舶推进装置重点掌握船舶推进装置的传动方式、轴系的组成和机桨配合特性。
第一节船舶推进装置的传动方式第二节轴系的组成第三节各种航行条件下的主机工况第四章船用泵和油马达重点掌握各种船用泵和油马达的工作原理及特点第一节船用泵概述第二节容积式泵第三节叶轮式泵第四节油马达第五章船舶甲板机械重点掌握各种甲板机械的组成和工作特点。
第一节液压传动的基本知识第二节液压舵机第三节锚机和系缆机第四节船舶起货机第五节侧推装置第六节船舶减摇鳍第六章船舶系统重点掌握各种船舶系统的组成和特点。
船舶推进复习资料
船舶推进复习资料船舶推进是指通过推进装置将船舶推进至所需速度的过程。
有着不同的推进方式和推进装置，船舶推进技术一直是船舶设计和运营领域的重要研究内容。
本文将对船舶推进的基本原理、主要推进方式和推进装置进行复习和总结。
一、船舶推进的基本原理船舶推进的基本原理是牛顿第三定律，即作用与反作用。
船舶推进时，推进装置（如螺旋桨）通过排放水流的方式产生推力，水流的反作用力推动船舶向前移动。
推进装置所产生的推力主要取决于排放水流的速度和质量流量，而水流速度和质量流量受到推进装置的转速、叶片形状以及离心泵的工作原理等因素的影响。
二、主要推进方式船舶推进方式主要包括逐渐推进和近似匀速推进。
逐渐推进是指船舶在推进过程中逐渐增加速度直到达到目标速度的过程，而近似匀速推进则是指船舶在达到目标速度后保持相对稳定的速度航行。
三、主要推进装置船舶推进装置主要包括螺旋桨、水喷口和喷气推进器等。
螺旋桨是目前主要的船舶推进装置，通过叶片的旋转产生推力。
螺旋桨又可分为固定螺旋桨和可调节螺旋桨两种类型，可调节螺旋桨能够根据船舶的工况进行角度调整以达到更好的推进效果。
水喷口是一种利用水流动能产生推力的推进装置，适用于一些特殊用途的船舶。
喷气推进器采用高速喷射水流的方式产生推力，具有较高的推进效率和机动性能。
四、船舶推进效率的影响因素船舶推进效率受到多种因素的影响，其中包括船舶的外形设计、推进装置的类型和性能、推进装置与船体的匹配程度、船舶的航行工况以及水动力性能等。
合理选择和设计推进装置，优化船舶的外形设计和航行工况，对提高船舶的推进效率具有重要意义。
五、船舶推进研究的新进展随着船舶技术的不断发展，船舶推进领域也取得了一些新的进展。
例如，研究人员正在积极探索新型的推进装置和推进方式，如无舵区浆轮技术、电力推进技术以及混合动力推进技术等。
这些新的推进技术有助于提高船舶的推进效率、降低燃油消耗和减少环境污染。
总结：船舶推进作为船舶设计和运营的重要环节，对于船舶技术的发展和航行效率的提高至关重要。
船舶动力装置简单题(小企鹅)
1.什么是船舶动力装置？答案:船舶动力装置的含义和“轮机”的含义基本相同，是为了满足船舶航行、各种作业、人员生活、财产和人员安全的需要所设置的全部机械、设备和系统的总称。
2船舶动力装置的组成？（1）推进装置：推动船舶航行的装置。
包括主机、轴系、传动设备和推进器；（2）辅助装置：除了直接产生船舶推动力的装置以外，将产生其他使用能量的装置。
包括船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统。
（3）自动化设备：为减轻劳动强度、提高工作效率等所设置的设备。
由遥控、自动调节等设备组成。
（4）甲板机械：为保证船舶航向、停泊、装卸货物及起落重物所设置的机械设备。
包括舵机、绞揽机、起货机、尾门尾跳系统、吊艇机及舷梯升降机等。
（5）管路系统：用以输送流体的管系。
由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器及其附件组成。
可分为动力系统和辅助系统等。
（6）防污染设备：用来处理污染物排放的设备。
包括油水分离装置、焚烧处理装置等3.船舶动力装置有哪些基本要求？答:（1）续航力：指不需要补充任何物资所能航行的最大距离或最长时间（2）经济性：动力装置的费用占船舶总费用的比例很大，为了提高船舶的营运效益，尽量提高动力装置的经济性（3）可靠性：保证船舶安全运行、防止船舶污染海洋环境的重要前提（4）重量和尺度：为提高船舶经济效应，应减少动力装置的重量和尺度（5）机动性：改变船舶运动状态的灵活性，主要体现在起航、变速、倒航和回转性能。
（6）要求便于维护管理，有一定的生命力，有一定的自动化程度，满足验船和造船规范。
4. 基本性能指标是什么？答：（1）机舱饱和度：表征机舱的面积和容积利用率的指标，分别由面积饱和度和容积饱和度来表示（2）单位重量：主机单位有效功率的重量（3）相对重量：主机重量与船舶满载排水量之比（4）船舶有效功率：船舶克服水、风对船体阻力所消耗的功率（5）动力装置有效热效率：每小时螺旋桨推力功的相当热量和同样时间内动力装置消耗的燃油所放出的总热量之比(6) 动力装置燃油消耗率ηz ：每小时燃油总消耗量与螺旋桨推力功率之比（7）船舶日耗油量：每24h燃油消耗总量（8）每海里燃油消耗量：每航行1 n mile时所消耗的燃油总量5.船舶推进装置的传动方式答：（1）间接传动：具有主机转速不受螺旋桨要求最低转速的影响、轴系布置比较自由等优点，多用于中小型船舶以及以大功率中速柴油机、汽轮机和燃气轮机为主机的大型船舶（2）直接传动：具有结构简单维护方便、经济性好、寿命长等优点。
项目五 任务二 知识点1 船舶推进装置工况配合.
船舶在各种航行状态时 （如轻载、重载、拖带 等），螺旋桨就处于不同的工作状态，其推力、扭矩 和转速间的关系可以用一组二次方曲线族表示，如图 5-13(a)所示，图中实线表示推力：一转速特性；虚线 表示扭矩一转速特性。定螺距螺旋桨的功率特性与转 速 np 呈三次方关系，其具体曲线形态随船舶航行工况 而变，亦即随进程比λp而变[见图5-13(b)]
速度特性
也称作外特性。 柴油机试验台上测定，将喷油量调节机构固定在某一位置，改变 负荷，使转速变换。 全负荷速度特性：标定转速发出标定功率的供油位置，标准试验 环境（大气压p0=100kpa，相对湿度φ0=30%/无限航区60%，环境 温度T0=298K/318K）及持续功率下测定。 超负荷速度特性：超负荷功率为标定功率的110%（对应 103%neb），并且在12h运转期内允许超负荷运转1h。 部分负荷速度特性：喷油泵油量固定在小于标定功率油量
一、船、机、桨的特性 船舶推进装置是将主机产生的能量通过传动设备传递 到螺旋桨产生推力、克服船舶阻力使船舶运动的一套装置 。通常它有五部分配合共同工作。 主机：能量发生器。 传动设备:以尽可能小的能量损失将主机产生的能量传递 给螺旋桨。 轴系:连接主机（传动设备）和螺旋桨。 推进器：能量转换器，阻力变，桨特性变 船体：能量吸收器，装载量变、污底、航道等变化引起船 舶阻力变化。
可调螺距螺旋桨的功率一转速曲线的形态还与第二变 量 H/D有关；当船体阻力条件不变时（即 λp =某值 C时） 螺距每调整一次，特性曲线就变动一次，H/D愈大，特性 曲线就愈陡，如图5-14。
二、船、机、桨的相互作用
在船舶推进系统中，船、机、桨三者处在同一推进系统中， 组成了一个统一的整体。当船舶在某一工况下稳定航行时，同 时也决定了机、桨的运转点。在稳定运转条件下，若不计传动 损失，主机发出的功率Pe和转矩Me等于螺旋桨的吸收功率Pp和转 矩肘Mp同时螺旋桨产生的推力又与船体运动时所产生的阻力相 平衡。
第五章 船、机、浆工况配合特性()
船体特性：阻力一航速或有效功率一航速特性曲线。 主机特性：转矩一转速或有效功率一转速特性曲线。
③
螺旋桨特性：螺旋桨转矩一螺距比和进速系数的关系和
螺旋桨推力一螺距比和进速系数。
2、特性曲线
所谓特性曲线，就是把船、机、桨三者随转速变化的一些 技术、经济参数，分别或集中地用图表示出来，以了解它
们的变化特点、配合关系和工作范围等。
④
螺旋桨收到功率 w — —尾轴承及密封填料的 机械效率 推力功率
P T Pp B Pp x 0
Pp Ps w
⑤
B — —船后螺旋桨效率 x — —相对旋转效率 0 — —螺旋桨敞水效率
P E P T s
⑤
船体有效功率
s — —船体影响系数 s
第五章 船、机、浆工况配合特性
§5-1 基本概念
§5-2 船、机、桨的基本特性
§5-3 船、机、桨的能量转换与配合性质
§5-4 典型推进装置的特性与配合 § 5-5 船、机、桨在变工况时的配合
§5-1 基本概念
一、 船、机、桨三者的能量关系
船舶主机、螺旋桨和
船体三者是一个能量
的平衡系统。主机是
能量的发生器，螺旋
一、船舶柴油机的基本特性
柴油机在运转过程中变化的主要参数为转速和有效 功率(或平均有效压力、或转矩)。 1、柴油机的有效功率 柴油机在气缸中单位时间内所作的功称为指示功率。 指示功率减去消耗于内部零件的 摩擦损失、泵气 损失和驱动附件损失等机械损失功率之后，从发
动机曲轴输出的功率称为有效功率Pe，下式中Me
为有效扭矩。
对于型式一定的柴油机，如果忽略柴油机的喷油泵性能、 扫气性能及机械效率在不同转速时的变化。可近似地认为: 当柴油机的供油量一定，仅其转速变化时，Pe随转速成正 比变化
第五章船舶推进装置的特性与匹配精品文档
4）在非设计工况下（即非设计载荷下），主机额定 功率未能全部被利用的原因是：当轻载工况时，受主机额 定转速的限制，转矩未达到额定值；当重载工况时，受主 机额定转矩的限制，主机转速未达到额定值。
三 、结论 1、单机、单桨直接传动推进装置只有一个最佳配合 工作点，即在设计载荷时的设计工作点（A)。 2、在非设计工作点工作时，推进装置功率不能全部 利用，综合效率下降，经济性变坏。 3、因此，这种推进装置对工况和载荷多变的船舶不 太适应，而对工况稳定的（如海洋和沿海运输）船舶，则 能发挥其优越性。
2、设计工况配合特性分析与讨论 1) A点为船、机、桨的设计工作点，在A点航行时的 航速为设计航速。
（1）桨在设计状态下工作，具有最佳效率。
（2）柴油机在额定负荷（MH)和额定转速（nH）下运行，
发出额定功率（NeH) ，桨收到主机的全部功率，主机的功率被充分 利用，耗油率（ge）低。
（3）船以设计航速航行，船、机、桨实现最佳配合，推进装置 获得最高效率。
（5）持续功率外特性线（又称为持久功率外特性线）
含义：柴油机热负荷和机械负荷好，一般作为船用主机的常用 功率，可长期持续使用。
持续功率为额定功率的90%，转速为额定转速nH的100%。
（6）部分功率外特性线 含义：柴油机热负荷和机械负荷较底，喷油量更小。 （7）等转矩限制外特性线
设 Me = MeH = 常数 则 Ne = MeH ·n / 9.55 = A ·n 式中： MeH————柴油机额定功率和额定转速时的转矩, A ———— 常数. 含义：柴油机在全部转速范围内，在此线下，柴油机和轴系 都可安全工作。 （8）最底负荷限制外特性线 （9）最高转速限制线 （10）最底转速限制线 船用柴油机的工作范围：
第四章船舶推进装置的特性和匹配
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根据油泵齿条固定的位置不同，外特性分为以下 几种： ①1h功率特性 ②12h功率特性 ③标定外特性 ④部分外特性 （二）调速特性 在调速器作用下柴油机的功率、转矩与其转速的 关系叫做柴油机的调速特性。
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二、特性、配合与工况 1、特性 船、机、桨三者的合理配合，可使能量得到最佳 的转换。转换的理论基础就是能量守恒与转换定 律，即船、机、桨系统的相互平衡。这种平衡表 现在两个方面：运动的平衡关系和动力的平衡关 系。这些关系由它们三者各自的特性所决定。
所谓柴油机的特性，就是指柴油机的性能指 标及主要参数与运转情况之间的变化关系， 主要有：速度特性、负荷特性、调速特性、 万有特性及减额功率输出特性、限制特性、 推进特性等。
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（一）速度特性(外特性)
柴油机运转中，只改变转变n，而Pe保持不变， 这种运转特性称为速度特性或外特性。 它表达柴油机的技术经济指标随转速或航速的变 化关系，通常用以表示主机的工作性质。
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四、航速与转速的转换关系 在船的阻力特性是用其随航速的变化关系来表示 的，螺旋桨及主机的特性则是用其主要技术参数 随转速的变化关系来表示的。因此，必须了解航 速与转速之间的相互关系，建立两者能够相互转 换的关系式。 船舶在稳定工况航行时，螺旋桨产生的有效推力 和船舶阻力R是相等的，即：
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（四）万有特性 在柴油机的运转范围中， 在同一转速下用几个不同 的喷油量作试验，并将有 关结果记录下来；再分别 固定各档转速，供人不同 喷油量；进行行试验将结 果按P、n、ge、QD等参 数整理绘制成图，即得万 有特性曲线，如图所示
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3.2.4船速与航速的关系，船速与燃油消耗量的关系
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3.3提高动力装置经济性的措施
3.3.1选用高效节能型柴油机：新型柴油机的结构特点及节能效果
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3.3.2提高船、机、桨的匹配性能
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3.3.3提高螺旋桨的推进效率
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3.3.4柴油机装置的废热利用途径
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4.船舶动力装置的余热利用
4.1船舶动力装置的余热利用方案
5.2.1船舶污底和装载量改变时的工况配合特性及管理要点
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4.4废气锅炉管理
4.4.1 MAN-B&W公司推出的典型废气锅炉系统
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4.4.2废气锅炉烟灰积垢与着火的分析
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4.4.3废气锅炉与柴油机的匹配：锅炉窄点的影响；允许的废气压力损失
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4.4.4新型废气锅炉烟灰沉积和着火的预防措施
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4.4.5炉水管理要点
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5.船舶推进装置的工况配合特性及管理
1.4.4其他管理条例：关于“船员服务簿”的规定；中华人民共和国船员培训管理规则主要精神；中国船舶报告系统主要精神；中华人民共和国船舶最低安全配员规则及其他法规等
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2.船舶动力装置概述
2.1船舶动力装置的组成、类型和发展
2.1.1船舶动力装置的组成
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2.1.2船舶动力装置的类型
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2.1.3柴油机动力装置发展趋势及管理重心的变化
海员的心理特点；海员道德基本原则；海员道德行为；道德评价；海员道德品质，应包括：诚信、勤奋、勇敢、节制、谨慎、自尊、乐观、互助、敬业精神、服从意识及环保意识；
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第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.起航和加速过程分为两个阶段：
◆1 即桨转速迅速提高阶段.
.由于起航加速的需要增加了喷油量使转速增 加，此时航速基本未变，或接近于零（起航时） 或接近于恒速（加速时），桨的特性曲线变得 很陡（λ很小），
一、正常航行条件下的工况配合特点
.当装载量减少时
◆变化的情况恰恰相反，进程比λ增大，桨特性 线变平坦。对装有全制式调速器的主机，应将转 速限制适当调小。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
2、船舶污底 .船舶水下部分表面附着海生物以及发生锈蚀 船舶污底。
5、船舶进入浅水或窄航道航行 .船舶在浅水中航行时
◆由于船体周围的水流从深水的三元流动变为主 要是二元流动， ◆水流与船体的相对速度增加，使摩擦阻力、涡 流阻力和兴波阻力均相对增大，
.因此船舶在深水和浅水中航行时所遇到的阻 力随航速变化的情况是不同的。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
.加速工况的机桨配 合特性
◆与起航工况基本相 似，其差别仅在于：
.加带工况不是从航 速为零开始，而是 从船舶已有一定航 行速度开始的。
◆驾驶室要求定速航 行时的操作就是常见 的一种加速工况
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.在减速操作时
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
4、船舶倒航工况 .船舶在港内航行、靠离码头或者遇到避碰等 紧急情况时，常需改变主机的回转方向，使前 进的船舶迅速停止下来，或改为倒航。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.采用双机双桨推进时，船在转向时
◆内桨负荷比外桨负荷增加的值大，内桨的转速 因此下降的也多， ◆而外桨在转向开始时负荷变轻，很快又逐渐增 加，所以外桨转速开始时升高，而后又下降。
.应降低主机转速，避免在高航速时用大舵角 转向。
.船舶在不动的情况下（船舶系在系缆桩上）， 主机和螺旋桨的运转配合情况称为系泊工况。
◆船速为零，
◆进程比λ＝0，
.螺旋桨的推力系数和 扭矩系数都达到最大值
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.螺旋桨特性曲线较正 常航行时为陡
◆船舶在起航操作初期 的工况很类似与船舶的 系泊工况，此时，主机 由于转速很快达到设定 转速，而船舶由于其巨 大的惯性还保持其速度 为零。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.实际上
◆船舶在起航操作初期的工况很类似与船舶的系 泊工况，
.此时
◆主机由于转速很快达到设定转速 ◆而船舶由于其巨大的惯性还保持其速度为零。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
◆窄水道的影响也是相对的，它与航速和航道相 对宽度有关。
.如果
◆b/B>20（b为航道宽度，B为船宽）.
◆ v 0.5 gh
.就没有窄水道的影响。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.船舶的航行状态处于变化过程的机桨配合工 况称为机动航行工况，又称过渡工况。 .船舶机桨配合点处于变化中
（1）缓慢倒车过程 .通常使用倒车时航速已经很低，可以认为这 是缓慢倒车过程。
◆在第一象限为缓慢减速， ◆在第三象限为缓慢加速过程。
◆船舶发生污底后将使船体阻力增加， ◆其对机、桨配合的影响同装载量增多的情况的 相同。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
3、大风浪天气航行条 件下的工况配合特点
◆逆风航行时，风力会 使船舶的空气阻力增加， 顺风航行时则相反
.空气阻力的大小取决 于风力、风向、船体 水上部分以及上层建 筑的受风面积和航速
◆则要避免转速低于车 钟要求和自动停车
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
3、船舶转向 .船舶转向时
◆舵要偏转一个角度， ◆船舶阻力要比直线航行时有所增加， ◆航速降低， ◆进程比λ减小， ◆螺旋桨特性曲线变陡。
.这时要注意观察实际负荷的大小，必要时要 减小油门格数，以防止超负荷。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
.风浪中航行，船体在汹涛中产生摇摆和起伏 而引起汹涛阻力。
◆船舶的摇摆起伏，使螺旋桨增加扭矩和推力， 其大小随斜水流的角度和摇摆周期而变。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
.一般运输船：
◆浅水航速一般小于：
gh
.由深水进入浅水航行时，阻力一般都会增加， 并会产生船体下沉和后倾现象。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
.浅水影响是相对的
◆浅水阻力的增加同水深h与船舶吃水d比值h/d 有关。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
…
.为了适应船舶实际营运的需求，船舶经常要 航行在各种工况下
◆如：不同的吃水、多种气象条件、窄航道或浅 水区、船舶污底及拖曳航行等
.多种机动航行状态下
◆如：起航加速状态、倒航状态和转向状态等
.轮机人员应很好地掌握船舶推进装置在各种 航行条件下的运转情况，以便正确地进行操纵 和实施管理。 ◆以直接传动方式的推进装置为例进行讨论：
一、正常航行条件下的工况配合特点
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
.根据试验结果
◆船在深水中航行时的阻力与航速的二次方成正 比 ◆而在浅水航行时阻力的变化规律很不规则。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
1、船舶吃水改变时的工况配合特点 .船舶的营运特点，
◆船舶的装载经常变化， ◆吃水也经常发生相应的变化。 ◆船舶航行时的阻力发生变化
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
.当船舶吃水增大时
◆船舶航行阻力增大、进程减小、航速将减慢、 桨进程比减小、所需转矩增加、特性线变陡 ◆如为保持转速而加大油门,导致主机超负荷运转
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
…
.分析工况配合特性所采用的方法：
◆是在同一坐标系里画出螺旋桨（也代表船）和 主机各自的功率—转速（或扭矩—转速）特性线， ◆主机的特性线代表推进装置的驱动特性， ◆而螺旋桨特性线代表推进装置的负荷特性。
.两曲线的交点符合能量守恒定律，推进装置 可在此点稳定工作
◆2 桨转速缓慢提高阶段.
.由于航速的逐渐提高，λ变大，其特性曲线逐 渐变平坦所致。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.为船舶起航工况时机、桨配合特性
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
一、正常航行条件下的工况配合特点
.船舶的正常航行一般又称为船舶的定速航行 工况， .影响因素主要包括：
◆船舶吃水（装载） ◆船舶污底 ◆大风浪条件 ◆船舶拖曳 ◆窄航道或浅水航行等
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
2、船舶起航和加速工况
◆船舶在由航速为零逐渐加速到某一稳定航速过 程中机、桨的运行情况称为起航工况。 ◆船舶在由较低稳定航速变为较高稳定航速过程 中机、桨的运行情况称加速工况。
.而起航和加速工况
◆都是一种过渡（动态）工况， ◆λ是时刻变化的.
.因此船、机、桨配合点不能只在一条推进特 性曲线上变化。
◆船舶动力装置的机动性能要求
.船舶能迅速从高速航行状态转为停止状态， 且应有尽可能短的滑行时间和滑行距离；
◆而柴油机的工作条件则要求负荷变化不要太剧 烈，以防止热负荷和机械负荷变化过于剧烈而导 致损坏。
第三章 推进装置的工况配合特性
第三节 各种航行条件下推进装置工况配合特性
二、机动航行条件下的工况配合特点
.柴油机扭矩大大超过螺旋桨的阻转矩，转速 上升，当超过标定转速的15%时，产生所谓 飞车现象，
◆ **风浪天航行应降低转速，增加船舶后部压载， 避免造成飞车**.
第三章 推进装置的工况配合特性