船用螺旋桨匹配
船舶、主机、螺旋桨的匹配
船舶、主机、螺旋桨的匹配犹民齐现在一般大型船舶均采用重型低速船用柴油机作为推进用主机。
而一般中小型船舶，考虑主机尺度、重量、造价等因素，均采用中、高速船用柴油机作为推进用主机。
尤其是渔船，无一例外均用中、高速柴油机。
为了提高推进效率，这些中、高速柴油机都要通过倒顺减速齿轮箱，将柴油机的转速降低后才传动到螺旋桨。
船舶依靠主机发出的功率，通过一系列传动装置（减速齿轮箱、轴系），带动螺旋桨旋转，产生推力推动船舶前进。
船舶、主机（减速齿轮箱）、螺旋桨三者的匹配，直接影响到船舶航速的高低、螺旋桨效率的高低、燃油消耗的多少（营运经济性好坏）、主机寿命等经济性能。
为了说明这一问题，我们先来明确几个概念上的问题。
1、主机功率：对于船舶主机而言，船舶柴油主机在额定转速下，在主机的规定正常维修周期内，按标准环境条件下连续运转的最大功率，作为连续功率或称为额定功率。
按照钢质海船入籍与建造规范，船用柴油机的标准环境条件是：绝对大气压：0.1Mpa 环境温度：+45℃相对湿度：60% 海水温度：32℃如果一般柴油机厂出厂标定的功率不是按船用标准环境下的额定功率，则在实际使用中要按船用标准环境进行功率修正。
如135柴油机的标定功率就是按大气压力在101.3kPa(760mm水银柱)，环境温度20℃，相对湿度60%时，允许连续12小时运转的有效功率，作为额定功率。
若要求连续运转超过12小时，应按90%的12小时连续运转功率作为持久运转功率（持续功率）使用。
从动力装置设计的角度出发，考虑主机的经济性和维修保养，常对主机的功率扣除一个裕度，以使主机适应因长期运转的功率降低、船舶因长期运转的污底、变形，船舶在风浪中的摇摆颠簸等因素。
对于一般运输船舶常选择10%。
渔船及拖船等因拖带负荷变动较大，常选择15%。
扣除这个裕度后的功率才能作为常用功率。
2、螺旋桨收到功率：主机发出的功率要经过倒顺减速齿轮箱（如果有的话）、中间轴、螺旋桨轴等才能传到螺旋桨。
某50_m近海运输船船机桨匹配分析
近海运输船航行区域为沿海，常会遇到风浪，船机桨匹配不当可能会造成安全问题。
本文根据船体型线图，进行船体三维建模；使用Star-CCM+软件，仿真计算船体阻力，并使用NavCad软件对船机桨匹配情况进行校核；在新船试航阶段测试轴功，分析测试数据与理论计算吻合度，为近海运输船的船机桨匹配提供参考。
1船机桨匹配船舶线型设计完成、船体主要参数确定后，就可以对船舶阻力进行预报。
常见的船舶阻力计算方法可分为经验公式法和船模试验法。
经验公式法是使用计算公式计算得到船体阻力，并在总结、分析大量的船模试验或实船试验基础上得到的，计算结果的准确性很大程度上依赖于设计人员对母型船的选取。
船模试验是船舶性能研究最普遍和有效的方法[1]。
将实船按一定的缩尺比制作成几何相似的船模，在满足弗劳德数相等的条件下，在船池中拖曳以测得船模阻力和速度之间的关系。
船模试验得到的船体阻力结果比较准确，但费用较高。
接下来进行螺旋桨的设计。
一般而言，螺旋桨的设计问题可以归结为2类：一类是要求设计效率最佳的螺旋桨，能满足航速要求，又可以使选取的主机功率最小；另一类是船体和主机已定，要求设计螺旋桨，保证最高航速能满足设计任务书的要求[1]。
船机桨匹配校核是船舶螺旋桨设计的逆向过程，可运用已形成的设计方案，通过航行特征或系泊特征计算，得出船机桨匹配的合理性[2]。
系泊特征校核，通过计算系泊状态下的主机最大转速，初步评估主机和螺旋桨匹配情况是否合理，同时某50m近海运输船船机桨匹配分析刘丹丹1，仉永超2，史艳军1（1.潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261000；2.潍柴重机股份有限公司，山东潍坊261108）摘要：为探讨近海运输船的船机桨匹配情况，文章以某50m近海运输船为研究对象，使用Star-CCM+软件仿真不同航速下的船舶阻力，并通过系泊特征校核和自由航行特征校核，计算船机桨匹配情况。
最后将实船测试数据与理论计算结果做对比，验证理论计算的准确性，为近海运输船的船机桨匹配提供参考。
船用螺旋桨 标准-概述说明以及解释
船用螺旋桨标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分是文章引言的一部分，主要目的是介绍船用螺旋桨标准这个话题，并提供一些背景信息。
在这部分，我们需要说明船用螺旋桨的作用和重要性，以及为什么有必要制定标准来规范其设计和使用。
船用螺旋桨是船舶中的一个重要部件，它通过推动水流来产生推进力，使船舶能够在水中移动。
它的设计和性能直接影响船舶的速度、操纵性和燃油消耗等方面的性能指标。
随着船舶工程技术的发展和船舶使用环境的不断变化，对船用螺旋桨的要求也越来越高。
船用螺旋桨标准的制定就是为了确保船用螺旋桨的设计和使用能够符合一定的技术要求和安全标准。
标准可以提供设计和制造船用螺旋桨的依据，确保螺旋桨的结构和性能能够满足各种船舶的需求，并在使用过程中能够保证船舶的安全和稳定性。
此外，船用螺旋桨标准的制定还可以推动技术的创新和发展。
通过对各种船用螺旋桨的设计和使用经验的总结和归纳，可以不断优化标准，提高螺旋桨的性能和效率。
同时，标准还可以促进船用螺旋桨制造商和船舶运营商之间的合作与交流，推动行业的进步和发展。
综上所述，船用螺旋桨标准的制定对于确保船舶的运行安全和提高船舶性能具有重要作用。
在接下来的文章中，我们将对船用螺旋桨的定义、分类、设计原则和要求进行详细的介绍，同时讨论船用螺旋桨标准的重要性，并提出一些建议和改进来完善这一标准。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构文章按照以下结构来展开对船用螺旋桨标准的讨论。
第一部分是引言，用来引出文章的主题和目的。
在引言中，我们将概述船用螺旋桨的概念、分类以及与船舶设计和运行的关系。
同时，我们将介绍本文的结构和目的，以帮助读者了解本文的内容和意义。
第二部分是正文，主要包括船用螺旋桨的定义和分类，以及船用螺旋桨的设计原则和要求。
在这一部分中，我们将详细介绍船用螺旋桨的不同类型和应用领域，以及设计时应考虑的相关因素。
我们将探讨螺旋桨的性能参数和性能评价标准，并讨论如何提高螺旋桨的效率和可靠性。
船机浆匹配设计软件应用研究
船机浆匹配设计软件应用研究一 计算机编程实现船机桨匹配系统设计螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要部分,目前常用的设计方法是图谱设计法,应用的图谱是由敞水性征曲线转化而成的。
在转化光顺过程中,往往会造成误差。
针对此,笔者利用计算机,通过编程直接采用敞水性征曲线设计螺旋桨。
1 设计思路在螺旋桨设计中,螺旋桨的直径和转速不是同时已知的,但敞水性征曲线中的进速系数包含螺旋桨直径D 和螺旋桨转速n,为了设计的方便,便将敞水性征曲线转换成只包含螺旋桨转速或者只包含螺旋桨直径参数的设计图谱,如J P p 1~1图谱,JB p 1~2图谱。
本文直接采用敞水性征曲线来设计螺旋桨,在设计过程中避免了因为图谱的转换而带来的设计误差。
对于普通螺旋桨设计,一般采用日本的AU 型螺旋桨和荷兰的B 型螺旋桨。
下面介绍利用敞水性征曲线设计AU 型螺旋桨的主要思想。
B 型螺旋桨设计思想与AU 型螺旋桨相同。
螺旋桨设计分为初步设计和终结设计[1]。
初步设计分为两大类,其中用的最多的是已知船舶设计航速v 及对应的船舶有效功率P e ,根据船舶尾型选定的螺旋桨直径D,确定螺旋桨的最佳转速n 、螺旋桨敞水效率0η、螺距比P/D 和主机功率P s 。
终结设计是指已知主机功率P s ,主机额定转速h n ,减速比i 和船舶有效功率曲线P e =f(v),确定船舶所能达到的最大航速及螺旋桨的几何尺度与螺旋桨敞水效率。
1.1 初步设计已知船舶设计航速v 及对应的船舶有效功率P e ,根据船舶尾型选定螺旋桨直径D 。
首先选取螺旋桨形式和叶数,则对应的敞水性征系列曲线,如图1所示。
在某一螺距比P/D 下根据效率的变化趋势,初步确定1个螺旋桨转速n(r/min)范围,在这个范围内假定若干个螺旋桨转速n 1,n 2…,计算对应的进速系数J=v A /(nD),根据J 在敞水性征曲线上读取对应的推力系数k t 、转矩系数k q ,计算螺旋桨敞水效率η0=k t J(2πk q ),得到1个P/D 下的η0=f(n)曲线和k t =f(n)曲线。
船机桨匹配知识.
一、船舶推进系统分析
2、机桨匹配应用软件介绍
1）复杂的手工图谱计算—计算机回归方程的计算 2）对回归方程中的各项参数必须明确其含义，且回归方程具有局限性； 3）针对不同船型，不同水域，采用不同的方程进行计算--现有软件可计算运输船、渔船两大类不同工况下阻力螺旋桨的选型。
一、船舶推进系统分析--匹配特性浅析
一、船舶推进系统分析--匹配特性浅析
1）柴油机的特性分析 万有特性曲线： A、表征柴油机的工作运行范围，是柴油机的固有特性； B、根据配套机械选择柴油机的特性依据； C、取决于柴油机本身的排量、燃油系统、进排气系统的种类及匹配优化。 D、与推进特性进行综合使用，判断船用柴油机的经济运行范围，选择经济航速；
谢谢大家
海洋渔船分析计算实例
长37m; 宽7.6m;型深3.8m;吃水2.8m;排水量439t;单机单桨，主机：580hp/1350rpm;齿轮箱：3：1
不同转速下的匹配运行状况
渔船主机在 不同转速下 的运行状况
一、船舶推进系统分析
3、机桨匹配流程分析
1）设计匹配阶段
一、船舶推进系统分析
2）试验验证阶段
5
5.5 6
16
15 16
81
82 93
一、船舶推进系统分析--匹配特性浅析
3）螺旋桨的特性分析 A、几何特性 概念： 直径—梢圆的直径，直径与效率之间的关系；直径的范围； 螺距—旋转一周前进的距离 叶数—桨叶的数量，桨叶数量的范围： 盘面比—展开面积与梢圆面积之比，盘面比的含义，盘面比的影响 B、水动力特性 敞水特性曲线（照片） KT=T/ρ n2D4 KQ=Q/ρ n2D5 η =KT/KQ.J/2Pi
柴油机参数(功率、转速）
船—机---桨匹配计算软件
10-船机桨匹配mod2
五 船舶阻力特性
R = AR ⋅ V
R 阻力 AR 系数 V 航速 m 指数
m
排水量型船，m＝2 AR 与线型和航行情况有关（装载、拖带、污底）
六 柴油机特性
PD = BN ⋅ pe ⋅ n(kW )
QD = BM ⋅ pe ( N ⋅ m)
PD 功率 QD 扭矩 BN ，BM 常数（机型相关） pe 有效压力 n 转速
柴油机外特 性线
推进外特性线
储备的三种方式 功率储备（P储备）： 取主机功率的90％，转 速100％，新船满载阻力来 匹配。如C点。 转速储备（n储备）： 取主机功率100％，适 当增加转速（103％nn）， 新船新船满载阻力来匹配。 如取在D点。 阻力储备（R储备）： 取主机功率100％，转速 100％，阻力取新船静水阻 力的120％来匹配。如A点。
万有特性曲线：
ge1< ge2< ge3< ge4<ge5
功率P、转速N、扭 矩Q、油耗g P,N=f(Q，g) P,Q=f(g,N) P,g=(Q,N) N,Q=f(g,P) N,g=f(P,Q) Q,g=f(P,N)
图中 曲线 为等 耗油 率曲 线
6.5 柴油机减额功率输出特性
是指对同一缸径和冲程的柴油机，通过 改变增压器的通道面积、气缸的压缩比和 采用可变定时喷油泵，使柴油机在输出功 率下降时（转速也相应下降或不变），保 持气缸的最高燃烧压力pmax不变，这样提高 了最高燃烧压力与平均有效压力pe的比，配 合相关参数也做了调整，在柴油机功率下 降至某一定范围内后，可以降低燃油消耗 率。
螺旋桨设计负荷点的确定
• 是额定工况的配合点 • 一般把机、桨的特性曲线绘制在同一张功 率－转速特性图上，并找到交点，该点即 是额定工况配合点。即100％Pe，100％pe， 100％nn的MCR点。 • 实际船舶营运过程中该配合点往往发生变 化。
20130082-浅析五万吨级船舶机桨不匹配的处理实例
浅析五万吨级船舶机桨不匹配的处理实例吴飞 吴国妹（中海工业（江苏）有限公司 江苏 江都）摘要：通过船舶实例来介绍螺旋桨和船舶主机的匹配的重要性，同时将问题进行分析和介绍，针对机、桨不匹配的情况进行处理，在主机及相关设备正常的情况下，只进行螺旋桨修边操作并将处理的方法介绍给机务同仁，以资共同探讨。
关键词：浅析；机桨不匹配；处理实例；翼形法Abstract: By ship propellers and examples to describe the importance of matching the host vessel, while the analysis and presentation of the problem, for the machine, paddle mismatch processing, and related equipment in the host under normal circumstances, only the operation for trimming the propeller and maintenance treatment methods introduced to colleagues, for the purpose to explore.Key words: Analysis; machines paddle match; treatment; thumb France前言：某5万吨级散货船因设计存在问题，造成了机桨不匹配，使螺旋桨出现负荷过“重”的现象，经试航测试，主机功率和油耗均未满足设计要求，经通过翼形法，并结合实际情况，采取割5RPM，基本能满足船东要求。
先通过实例介绍，以资同仁共同探讨。
一、船舶机桨匹配问题产生的原因，大致分以下几种：1、设计上存在的问题：功率零储备的设计；机和船同步搞设计；机变桨不变的设计；2、造船时存在的问题：螺旋桨的制造工艺差；没能测试机桨匹配；未交机桨匹配资料；3、使用中存在的问题：缺少机桨匹配知识；装载过重产生问题；保养问题影响使用；4、维修时存在的问题机桨问题靠谁解决；厂修期间随便改装；添换装多、吨位增加；二、机桨匹配问题解决的方法，主要有三种：1、修整螺旋桨随边的翼形法；2、切割螺旋桨直径的直径法；3、改变螺旋桨螺距的螺距法；三、实例分析：某五万载重吨级散货船系列船，经过首批多条船实船试航，全部存在船、机、桨匹配不佳，如：主机功率超负荷832KW、航速达不到设计值。
船机桨匹配设计软件开发
船机桨匹配设计软件开发随着造船技术的不断发展，船机桨匹配设计在船舶设计中的地位日益显著。
为了提高船舶的性能和效率，船机桨匹配设计软件的开发变得至关重要。
本文将探讨船机桨匹配设计软件开发的重要性、作用、开发流程以及成本、时间和风险评估。
船机桨匹配设计主要涉及到船舶推进系统和螺旋桨的设计与优化。
良好的船机桨匹配设计可以提高船舶的推进效率，降低能耗，同时也能优化船舶的操纵性能。
为了实现这些目标，开发一款专门针对船机桨匹配设计的软件势在必行。
船机桨匹配设计软件的开发需要经历一系列严格的需求分析、设计、实施和测试阶段。
在需求分析阶段，开发团队需要充分了解用户需求，明确软件的功能和性能要求。
随后，在设计阶段，开发团队需要将需求转化为具体的软件设计方案，包括算法设计、界面设计等。
在实施阶段，开发团队需要编写并调试代码，实现软件的功能。
在测试阶段，开发团队需要对软件进行全面测试，确保软件的稳定性和可靠性。
船机桨匹配设计软件开发的过程中，成本、时间和风险的控制至关重要。
从成本角度来看，开发团队需要对软件开发过程中的各项开支进行精细管理，确保资源得到合理利用。
从时间角度来看，开发团队需要制定合理的开发计划，按时完成各阶段的任务。
从风险角度来看，开发团队需要重视项目风险管理，提前识别潜在风险并采取应对措施。
总而言之，船机桨匹配设计软件开发在船舶设计中具有举足轻重的作用。
通过合理的开发流程和有效的成本控制，开发出高质量的船机桨匹配设计软件，有助于提高船舶的性能和效率，降低能耗和风险。
因此，我们应更加重视船机桨匹配设计软件的开发和应用，推动船舶行业不断向前发展。
船舶电力推进系统是一种以电动机为动力源的推进系统。
该系统通过将船舶的机械能转化为电能，再通过电动机将电能转化为机械能的方式，推动船舶前进。
电力推进具有许多优点。
它可以提高船舶的操纵性能。
通过调节电动机的转速和转向，可以轻松实现船舶的变速和转向。
它可以提高船舶的舒适性。
船机桨匹配知识
一、船舶推进系统分析--匹配特性浅析
长 型宽
2---10
型深
1.5---8
吃水
1---5
方型系数
0.45—0.83
棱型系数
0.45—0.85
排水量
100--8000
船型
10---150
速比
传扭力 WHG120 桨型 WHG135
型号 WHG300 WHG400 叶数 JD导管桨 高恩G-3 型号 226 STYRE WP12 160 170 3--6 WHG600 桨数 1--3
试验规范1 柴油机系泊试验（负荷试验--采用转速法） 柴油机系泊试验（负荷试验--采用转速法） --采用转速法 序号 转速相对额定值 试验时间 0.25 50 0.25 64 正车 0.5 73 2--4 80 倒车 70 0.25
1 2 3 4 5 试验规范2
工况序号 1 2 3 4
主机航行试验（负荷试验--采用转速法） 主机航行试验（负荷试验--采用转速法） --采用转速法 工况特性 试验时间 功率 扭矩 转速 <220KW 220--735KW 75 83 0.5 0.5 91 100 100 2 2---4 100 0.25 0.25 110 103 倒车 70 0.25 0.25
设计匹配点 船舶推力、阻力特性曲线
船舶推力、阻力特性曲线
螺旋桨参数
一、船舶推进系统分析
海洋渔船分析计算实例
长37m; 宽7.6m;型深3.8m;吃水2.8m;排水量439t;单机单桨，主机：580hp/1350rpm;齿轮箱：3：1
按自由ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ行设计匹配点
船舶推马力、有效马力特性曲线
螺旋桨参数
一、船舶推进系统分析
《船机桨匹配知识》课件
目前，国内外学者对船机桨匹 配技术的研究主要集中在理论 建模、数值模拟和实验研究等 方面。
船机桨匹配技术的实际应用已 经取得了一定的成果，但仍存 在一些挑战和问题需要解决。
船机桨匹配技术的发展趋势
船机桨匹配技术将向着更加智能化、 自动化的方向发展。
船机桨匹配技术将与船舶动力系统其 他领域进行更紧密的交叉融合，以实 现船舶动力系统整体性能的提升。
案例三：某型螺旋桨在不同工况下的优化匹配
总结词
工况适应性优化
详细描述
针对不同航速、航向和海况等工况，对某型螺旋桨进行优化匹配，通过调整螺旋桨的直 径、角度和形状等参数，使其在不同工况下都能发挥最佳性能，提高了船舶的航行效率
和稳定性。
05
船机桨匹配的发展趋势与展 望
船机桨匹配技术的研究现状
船机桨匹配技术的研究起步较 晚，但发展迅速。
船机桨匹配的基本原则
主机功率与船舶推进需求的匹配
根据船舶的航速、排水量和阻力等因素，选择合适的主机功率，确保主机能够提供足够的 推进力。
推进器与主机转速的匹配
根据主机的转速和功率，选择合适的推进器，如螺旋桨、喷水推进器等，以确保主机的功 率能够得到有效的传递。
船体与推进系统的匹配
根据船体的线型、尺寸和航行需求，合理设计船体的结构，以适应推进系统的需求，同时 要考虑到阻力、流体动力性能等因素。
船机匹配的参数
主要包括船舶的排水量、主机功 率、转速、船舶航速、推力、阻 力等参数。
船机匹配的指标
主要包括船舶的推进效率、主机 功率与航速的匹配程度、推力与 阻力的平衡等指标。
船机匹配的优化方法
优化船机匹配的方法
主要包括主机选型与配置、推进系统 设计、船舶阻力优化、船舶推进效率 提升等措施。
船机桨配合
第二种情况
① 若主机转速保持常数，
由于螺旋桨的VA减小，则进 速系数J下降，KT及KQ均增 大。当船速降至V2时进速系 数为J2，其相应的推力及转 矩系数为KT2及KQ2，克服船 速为V2时的阻力R2，船体与 螺旋桨在V2＜V 的状态平衡。 此时，KQ2＞KQ，故Q2＝ KQ2ρn2D5＞Q。
船体-螺旋桨-主机之间能量转换及工作 状态是相互牵制和相互关联的。
§ 10-1 船-机-桨的配合工作条件与分析
船速变化时螺旋桨的工作情况
当船在刚开航时，此时螺旋桨的进速系数J＝0，其
发出之推力启动船舶作加速运动。其后，船速渐增，阻 力加大，而螺旋桨的进速系数也随之渐增。若转速保持 不变，则推力因进速系数增加而略减，如转速继续增加， 则推力可能续增。当船速与转速达到适当的关系后，螺 旋桨发出的推力恰能克服船体阻力，螺旋桨所遭受的转 力矩亦恰为主机所能供给者，则供求互相平衡，船即以 等速度前进，螺旋桨也在一定的进速系数下操作。
转速，而主机仍处于最大转矩下工作，这种
现象，称螺旋桨处于“重载”状态工作。
船体-螺旋桨-主机的配合问题
① 船舶在经济航速时的功率及转速，也即螺旋桨 在不周转速时可以达到的航速和所需的主机马力；
② 船舶的排水量或外界情况发生变化时，船舶能 够达到的航速、主机的功率及转速；
③ 多螺旋桨船在部分螺旋桨工作时能达到的最大 航速、主机功率和转速；
④ 关于螺旋桨的设计工况。
一、特性曲线
① 船体：表征船体阻力特性的是有效马力曲 线。
② 螺旋桨的特性曲线：螺旋桨的特性是由敞 水性征曲线来表示的。
③ 主机的特性曲线：船用主机一般有蒸汽往 复机、蒸汽涡轮机及内燃机三种，而目前以 内燃机使用最为普遍，因此这里主要介绍内 燃机的外特性。
船机桨匹配知识
一、船舶推进系统分析--匹配特性浅析
2）齿轮箱的特性分析 A、配套容量图
B、传扭能力图
C、齿轮箱的选型考虑要素 1、首先确定齿轮箱输入转速 2、根据柴油机功率/转速确定需求传递能力 3、确定传动比 4、确定输出轴、支架等安装尺寸 5、根据主机输出（飞轮、飞轮壳）选择合适的齿轮箱连接尺寸 6、注意：需要考虑船舶的实际运行工况特点
一、船舶推进系统分析--匹配特性浅析
4）船舶阻力特性分析 有效马力曲线---阻力特性---船型参数 A、阻力的构成 产生原因分类：总阻力=摩擦+兴波+粘压 摩擦阻力：船体周围形成“边界层”，受到粘性切应力作用； 兴波阻力：运动形成波浪，首部波峰，尾部波谷，前后形成压力差； 粘压阻力：船体曲度骤变，例如丰满船型的尾部常产生漩涡；压力降低，
一、船舶推进系统分析--匹配特性浅析
1）柴油机的特性分析 功率转速图—柴油机的使用功率分类 使用功率与柴油机的保养大修时间相关。 根据船舶的类型，柴油机的使用工况（负荷、时间）进 行区分。 1区：持续工作区域 2区：短时工作区域 3区：超负荷工作区域 4区：试航时的主机转速上限区
结合柴油机的功率分级可细化船机功率标定
2--4
5
倒车
70
0.25
试验规范2
工况序号 1 2 3 4
主机航行试验（负荷试验--采用转速法）
工况特性
试验时间
功率
扭矩
转速 <220KW 220--735KW
75
83
91
0.5
0.5
100
100
100
2
2---4
110
103
0.25
0.25
倒车
70
船用螺旋桨匹配
燃气轮机推进动力装置
• 本世纪30年代燃气轮机制造业开始兴盛， 50年代初商船开始使用，它具有重量轻、 尺寸小、单机组功率大、机动性好、操纵 管理方便以及容易实现自动化等突出优点， 因此在中型水面舰船中大量被采用。但因 其经济性较差，巨大的排气管道使民用运 输船舶机舱难于布置，目前商船上很少采 用这种推进动力装置。
船用主推进动力
• 船舶的主推进动力装置主要有：
– 柴油机推进动力装置 – 燃气轮机推进动力装置、 – 电力推进动力装置 – 蒸汽推进动力装置 – 核动力推进装置
蒸汽推进动力装置
• 蒸汽推进动力装置的主机是以蒸汽为工质，这种 发动机的特点是采用间接加热方式，也就是燃料 燃烧在发动机外的锅炉中进行，故称为外燃式发 动机。根据其运动方式的不同，它分为往复式和 回转式汽轮机两种。由于它具有结构简单、运行 可靠、管理方便等优点，曾在很长的一段时间内 在船舶上占据着统治地位。但由于其经济性差、 尺寸重量大，不能适应机组功率增长的需要，因 此已经被其它类型发动机所替代。
船用螺旋桨特性
螺旋桨匹配与调速
螺旋桨特性
Pe K • nm, m(1.6,3.2)
K f (d, )
螺旋桨与柴油机的配合特性
调距桨特性
• 调距桨特性计算主要 是指调距桨推力计算 和转矩计算。
调距桨的推力
• 调距桨产生的总推力为： • Tp=Ts(1-t) • Ts=KTρn2D4 • 其中，Ts是敞水时调距桨的推力，t为推力
电力推进动力装置
• 船舶电力推进，通常是指由原动机带动发 电机发电，然后直接或经过变流器给推进 电动机供电，由推进电动机带动推进器(螺 旋桨)旋转，使船舶运动。
• 按照热力发动机的种类可把电力推进装置 分为柴油机电力推进装置、蒸汽轮机电力 推进装置和燃气轮机电力推进装置。推进 电机可以是直流或交流电机。近年来船舶 电力推进系统发展迅速。
船机桨配合
一、特性曲线
① 船体：表征船体阻力特性的是有效马力曲 线。
② 螺旋桨的特性曲线：螺旋桨的特性是由敞 水性征曲线来表示的。
③ 主机的特性曲线：船用主机一般有蒸汽往 复机、蒸汽涡轮机及内燃机三种，而目前以 内燃机使用最为普遍，因此这里主要介绍内 燃机的外特性。
柴油机的外特性曲线
表明：当船体阻力增加时，若主机转 速保持不变，则要求能供给的转矩Q2 大于原设计时的转矩Q。
② 若主机转矩Q不能增加，则只能靠降低主
机转速至n2。使
Q2
K
Q
2
ρ。n22D显5 然Q，由于
，
故 V2， V使2 船速继T2续 T减2 小。
这就表明：当船体阻力增加时，若主机供给
的转矩不能再增加．则螺旋桨将不得不减小
表明：当船体阻力减小时，若主机转 速不能提高，则必然不能充分利用马 力，螺旋桨处于 “轻载” 状态工作。
② 若转速可以提高，则进速系数J约略维 持不变，当转速增加到n1时，J1 J1 由 KQ1 KQ1 于n1＞n，故 Q1 Q1 使主机与螺旋桨达平衡 状态。同时，T1 T1 使 V1 V1 。
① 当船速大于设计状态的速度时，采用转 速等于常数(即额定转速)进行计算；
② 当船速小于设计状态的速度时，采用转 矩等于常数(即主机额定转矩)进行计算。
船舶阻力发生变化时螺旋桨的工作情况
第一种情况：船舶在压载航行时因吃水减小， 故阻力降低，阻力曲线如图8-24(c)中Rl-V所示。 因为T(1-t)＝R，故T(1-t)>R1，使船加速。
第二种情况：船舶由于污底或风浪而增加阻 力，如图8-24(c)中R2-V所示。因为T(1-t)=R，故 T(1-t)< R2，使船速降低。
LNG燃料改装船保留原有螺旋桨的机-桨匹配分析
21作者简介：杨 涛（1965-），男，研究员。
主要从事船舶轮机设计研发工作。
谷志明（1982-），男，高级工程师。
主要从事船舶轮机设计研发工作。
收稿日期：2022-03-22LNG 燃料改装船保留原有螺旋桨的机-桨匹配分析杨 涛，谷志明，兰 亮，严 姬（广州船舶及海洋工程设计研究院，广州510250）摘 要：由柴油燃料改装为LNG 燃料的船舶，其最低改装成本方案是仅将原型柴油发动机变更改成LNG 发动机，原有的轴系、螺旋桨保留不变。
有关资料表明，对于内燃机，因其燃料特性的改变将引起发动机的工作特性改变，因此如将原发动机的燃料转变为LNG 燃料并仍采用原有螺旋桨的改装船，应开展机-桨匹配的可行性分析，以减少此类改装船推进系统匹配问题的风险。
本文举例介绍由柴油改为LNG 燃料船舶的机-桨匹配性分析、校核、修正流程和方法。
关键词：改装船；原船螺旋桨；LNG 发动机；机-桨匹配性中图分类号：U664.121 文献标识码：AAnalysis to Engine-Propeller Matching Based onShip Converted from FO to LNG Bunkers with Propeller KeptYANG Tao, GU Zhiming, LAN Liang, YAN Ji( Guangzhou Marine Engineering Corporation, Guangzhou 510250 )Abstract: The cheapest plan for ship converted from fuel oil bunkers to LNG is that original diesel oil engine is converted into LNG engine only, and the existing shafting, gearbox and propeller are still remained. The datum shows that the internal combustion engine’s performance will be changed along with its bunkers character change. So that, for the converted ship, if its main engines applying diesel oil bunkers are converted to LNG, and original propellers are kept, the analysis and judgements for engine-propeller matching should be done too, vice versa, to reduce the risk of propelling system operation after converted. This article will introduce briefly the analysis, checking, amendment flow paths and methods for the ships converted from combustion diesel oil to LNG bunkers.Key words: converted ship; original propeller remained; LNG-engine; engine-propeller matching1 前言目前船舶多采用柴油作为燃料，排放大量有害气体，给空气造成严重污染。
船用螺旋桨匹配
dn
• 其中，Vs为船速，w为伴流系数。
影响伴流系数w的因素
• 影响伴流系数w的因素主要有：
– 与船型有关，特别是船舶的方形系数影响最大 – 与螺旋桨的直径有关； – 与船体表面的粗糙度有关； – 当傅汝德系数小于1时，随着船速的变化而变 化。
CB与w之间的关系
燃气轮机推进动力装置
• 本世纪30年代燃气轮机制造业开始兴盛， 50年代初商船开始使用，它具有重量轻、 尺寸小、单机组功率大、机动性好、操纵 管理方便以及容易实现自动化等突出优点， 因此在中型水面舰船中大量被采用。但因 其经济性较差，巨大的排气管道使民用运 输船舶机舱难于布置，目前商船上很少采 用这种推进动力装置。
No Image
• 其中，I为柴油机、轴系和螺旋桨当量转动 惯量的总和，n为螺旋桨转速，Ms为柴油机 输出转矩，Mp为螺旋桨回转时产生的水阻 力矩，Mf为在柴油机和轴系中因机械损失 所消耗的转矩。
谢谢各位
2012
内燃机动力匹配
螺旋桨特性
船用主推进动力
• 船舶的主推进动力装置主要有：
– 柴油机推进动力装置 – 燃气轮机推进动力装置、 – 电力推进动力装置 – 蒸汽推进动力装置 – 核动力推进装置
蒸汽推进动力装置
• 蒸汽推进动力装置的主机是以蒸汽为工质，这种 发动机的特点是采用间接加热方式，也就是燃料 燃烧在发动机外的锅炉中进行，故称为外燃式发 动机。根据其运动方式的不同，它分为往复式和 回转式汽轮机两种。由于它具有结构简单、运行 可靠、管理方便等优点，曾在很长的一段时间内 在船舶上占据着统治地位。但由于其经济性差、 尺寸重量大，不能适应机组功率增长的需要，因 此已经被其它类型发动机所替代。
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mdVs dt 牛牛文档分 享影响推力减额系数t的因素
• 当调距桨的推力系数增加时，t也增加，特 别是对于那些方形系数较大的船舶，这种 影响更明显。 • 船速V对t也有影响，这种影响非常复杂， 很难用解析式表示。 • 正车或倒车时，推力减额系数会发生一定 的变化(一般 根据各船舶的方形系数CB值，可以按照表 近似选取推力减额系数t值：
方形系数
0.52 0.56 0.11 0.13 t
方形系数
0.68 0.72 0.19 0.21
t
0.6
0.64
0.15
0.17
0.760.8 牛牛文档分 享 牛牛文档分 享
核动力推进装置
• 核动力装置虽有很多优点，但由于造价高， 操纵管理及检查系统复杂，核分裂反应释 放出大量放射性物质要严格防护，因此目 前商船上应用较少 牛牛文档分 享柴油机推进动力装置
• 德国发明家Rudolf Diesel(1858-1913)发明了柴 油机，并于1892年申请了发明专利。 • 柴油机的发明，从根本上解决了当时内燃机的敲 击和爆燃问题。柴油机经过了一个多世纪的不断 改进和发展，已经成为船舶推进的主要动力装置。 柴油机不仅是热效率最高的一种热机，而且还具 有起动迅速、安全可靠、重量较轻、功率范围大 等一系列优点。因此，国内外民用船舶广泛采用 柴油机推进动力装置。在中、大型民用船舶上所 使用的柴油机有大型低速和大功率中速两大类。
船用主推进动力
• 船舶的主推进动力装置主要有：
– 柴油机推进动力装置 – 燃气轮机推进动力装置、 – 电力推进动力装置 – 蒸汽推进动力装置 – 核动力推进装置 牛牛文档分 享蒸汽推进动力装置
• 蒸汽推进动力装置的主机是以蒸汽为工质，这种 发动机的特点是采用间接加热方式，也就是燃料 燃烧在发动机外的锅炉中进行，故称为外燃式发 动机。根据其运动方式的不同，它分为往复式和 回转式汽轮机两种。由于它具有结构简单、运行 可靠、管理方便等优点，曾在很长的一段时间内 在船舶上占据着统治地位。但由于其经济性差、 尺寸重量大，不能适应机组功率增长的需要，因 此已 转矩系数Kθ 与推力系 数一样，也是进程 船舶运动的方程应当是三维运动方程，为了简化 模型，仅考虑船舶的直线运动，并且设船舶舵角调距桨的进速Va可表示为：
Va Vs (1 w)
• 其中，Vs为船速，w为伴流系数。 牛牛文档分 享影响伴流系数w的因素
• 影响伴流系数w的因素主要有：
– 与船型有关，特别是船舶的方形系数影响最大 – 与螺旋桨的直径有关； – 与船体表面的粗糙度有关； – 当傅汝德系数小于1时 K n m , m (1.6,3.2)性 牛牛文档分 享 牛牛文档分 享
电力推进动力装置
• 船舶电力推进，通常是指由原动机带动发 电机发电，然后直接或经过变流器给推进 电动机供电，由推进电动机带动推进器(螺 旋桨)旋转，使船舶运动。 • 按照热力发动机的种类可把电力推进装置 分为柴油机电力推进装置、蒸汽轮机电力 推进装置和燃气轮机电力推进装置。推进 电机可以是直流或交流电机。近年来船舶 电力推进系统发展迅速。 牛牛文档分 享CB与w之间的关系
方形系数
0.52
0.56 0.6 0.64 w
方形系数
0.68
0.72 0.76 0.8
w
0.15
0.18 0.21 0.24
0.27
0.3 0.33 0.36 牛牛文档分 享调距桨的转矩计算
• 调距桨的负荷转矩Mp可以表示为 • Mp=KQρ n2D5 • 其中，KQ为转矩系数，n为柴油机的转速， D为调距桨的直径，ρ 为水的密度。
0.23
0.25
调距桨的推力系数
• 调距桨的推力系数计 算比定距桨要复杂的 多，图中给出了4叶调 距 调距桨进程比J可表示为：
Va J nD
• 其中，Va为调距桨的进速，n为柴油机的转 速，D为调距桨的直径。 牛牛文档分 享燃气轮机推进动力装置
• 本世纪30年代燃气轮机制造业开始兴盛， 50年代初商船开始使用，它具有重量轻、 尺寸小、单机组功率大、机动性好、操纵 管理方便以及容易实现自动化等突出优点， 因此在中型水面舰船中大量被采用。但因 其经济性较差，巨大的排气管道使民用运 输船舶机舱难于布置，目前商船上很距桨特性
• 调距桨特性计算主要 是指调 • • • 调距桨产生的总推力为： Tp=Ts(1-t) Ts=KTρ n2D4 其中，Ts是敞水时调距桨的推力，t为推力 减额系数，Tp为调距桨的有效推力，KT为 推力系数。n为柴油机的转速，D为调距桨 的直径，ρ 为水的密度。