船舶主机配置及匹配的相关问提

船舶主机配置及匹配的相关问提

1 船舶动力装置的含义与组成

答所谓船舶动力装置就是指保证船舶正常航行作业停泊及船舶旅客正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。其包括推进装置（主机传动设备船舶轴系推进器）辅助设备（船舶电站辅助锅炉装置）船舶管路系统（动力管路船舶系统）船舶甲板机械（锚泊操舵起重机械设备）机舱机械设备的遥控及自动化。

2 柴油机动力装置的优点1较高的经济性耗油率低2重量轻3具有良好的机动性操作方便启动容易缺点1功率受到限制2噪声振动大3部件磨损严重寿命短4稳定性差过载能力差

蒸气轮机动力装置优点1单机功率较大2转速稳定噪声振动小3磨损少寿命高4可使用劣质燃料缺点1重量尺寸大2油耗大装置效率差3机动性差（高速客船集装箱船和大型油船）

燃气轮机动力装置优点1重量尺寸小2良好的机动性3燃油消耗低缺点1主机没有反转性2必须借助于气动马达3工作可靠性差寿命短4空气流量大（军用舰艇）

核动力装置优点1燃料少能量大2功率大3不消耗空气缺点1重量尺寸大2操作复杂3造价昂贵

3船舶动力装置的技术指标包括功率指标（船舶有效功率主机输出的功率相对功率）重量指标尺寸指标

经济指标包括主机燃油消耗率动力装置燃油消耗率推荐装置的有效热效率

其他回答

4 船舶动力装置设计的主要内容1主推进系统设计2轴系设计3电站设计4热源系统设计5动力系统设计6船舶系统设计7自动控制监测报警系统设计8防污染系统设计9机舱通风系统设计特点1符合船用条件2设计具有目标任务条件和合适的保障条件3综合设计以实现预定的技术经济指标4掌握动力装置各技术领域5受国际公约规则船级社规范等要求5根据市场经济特点

5推进装置功率传递过程船舶有效功率←推力功率← 收到功率← 轴功率← 最大持续功率← 主机额定功率← 指示功率（由推力减额及伴流等船体影响所损失的功率螺旋桨与水的摩擦及尾流动能所损失的功率尾轴承及其密封装置所消耗的功率传动设备及各种轴承所消耗的功率考虑持久系数及温湿度修正后的功率主机摩擦损失及带动辅机所消耗的功率）

6经济航速指在规定的装载状态及航行条件下，主动力装置及辅助设备部分工作，船舶每海里燃油消耗量最少时所达到的航速。

经济航速包括节能航速最低营运费用航速最大盈利航速

续航力是指船舶不需要到基地或港口去补充任何物质所能航行的最大距离或最长时间其与动力装置的经济性每海里航程燃料消耗及其他物质贮备用途航区有关

1推进装置的组成包括主机传动设备轴系和推进器其作用是由主机发出功率通过传动设备和轴系传给推进器

推进装置的形式有1直接传动推进装置优点结构简单使用寿命长燃料费用低维修保养方便噪声低传动损失少推进效率高缺点重量尺寸大倒车必须利用可逆转发动机机动性差经济性差低速和微速航行受到最低转速的限制2间接传动推进装置优点重量尺寸小主机转速不受限制轴系布置方便带到侧顺离合器时可选用不可逆转的主机有利于采用多机并车和单机分车与轴带发电机布置缺点结构复杂传动损失大效率低3特殊传动推进装置包括a可调螺距螺旋桨推进装置优点经济性机动性操纵性较好适应船舶阻力变化主机或减速齿轮箱不必设换向装置有利于驱动辅助负载缺点机构比较复杂保养困难造价较高尺寸大设计工况下效率比定距桨低b电力传动推进装置优点机组配置和布置比较灵活舱室利用率高机动性和操纵性好发电机转速不受螺旋桨转速的限制具有良好的拖动性能缺点损失大传动效率低增加了发电机和电动机重量和尺寸较大造价和维修费用高

2推进装置的选原则1按船舶用途种类和要求2按主机功率的大小3按船舶航区的吃水深度4按推进装置的经济性

3主机选型与螺旋桨参数确定分为初步匹配设计和终结匹配设计

初步匹配设计已知船体主尺度船体的有效功率曲线船舶要求的航速螺旋桨的直径或转速确定螺旋桨的效率螺距比螺旋桨的最佳直径及所需主机的功率便于主机与传动设备的选型

终结匹配是在已选定主机后进行的，已知主机的功率与转速、船舶的有效功率曲线、传动设备与轴系的传送效率ηs，、桨的收到功率Pd、船身效率ηh等，计算船舶所能达到的航速、螺旋桨的最佳要素(螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率) 4主机选型考虑的问题1重量与尺寸2功率与转速（标定功率超负荷功率经济功率）3燃油与滑油4主机的造价寿命与维修5振动与噪声6柴油机的热效率与燃油消耗率

1船机桨的关系三者是一个能量的平衡系统主机是能量的发生器，螺旋桨是能量的转化器，后者将主机发出的旋转能转换为推进能使船体运动，船体为能量的需求者螺旋桨的推进能用于克服船体的运动阻力

船体的特性指可用阻力—航速或有效功率—航速特性曲线来描述主机的特性可用转矩—转速或有效功率—转速特性曲线来描述螺旋桨的特性可用两个方程来描述螺旋桨转矩—螺距比和进速系数的关系或他的因次系数；螺旋桨推力—螺距比和进速关系或它的因次系数。

2所谓工况就是指船机桨三者的工作条件。

研究工况与配合的目的1合理地确定设计平衡点负荷使能量供求平衡不应供大于求或求大于供2对船舶种类用途及运行方式进行合理的组合选优以提高经济效益及满足使用要求3揭示能量转换过程中各特性参数的变化规律及了解运行经济性及适应性工作范围和限制找出最佳的设计方案进行合理管理。

变工况包括前进工况后退工况变速工况系泊工况拖顶工况制动工况

影响变工况因素有1船舶阻力发生变化2操纵方式的变化3船机桨自身性能的变化

3柴油机的工作特性包括1柴油机的输出功率及转矩2柴油机的特性（速度特性调速特性负荷特性万有特性推进特性柴油机减额功率输出特性）

4柴油机的外特性指柴油机运转中，只改变n而平均有效压力保持不变，这种运转特性称为外特性。包括 a 1h功率特性（船舶主机短时使用）b12h功率特性

（可供间歇使用的船舶主机作螺旋桨的设计负荷点）c标定外特性（可作一般船舶螺旋桨的设计负荷点）d部分外特性

外特性的实用意义：首先是确定柴油机允许工作的最高负荷限制线，其次是用于分析机带桨工作时的匹配情况。

柴油机的负荷特性指某一固定转速下，柴油机的性能参数随负荷变化的规律。其实际意义：其一确定非增压柴油机的标定工况其二常在柴油机调试改变设计时用作检验调试效果其三作为带发电机工作的特性其四测出不同转速的负荷特性用于制取万有特性。

柴油机的推进特性指当柴油机作为船舶主机带螺旋桨，按螺旋桨特性工作时为柴油机的推进特性。其实际意义：首先是根据柴油机的工作能力合理地设计选用螺旋桨其次确定使用中功率与转速的配合点，第三确定推船舶在各种工况下的负荷第四用以确定船舶的经济航速

柴油机万有特性的实际意义：一是选配柴油机二是确定柴油机的允许工作界限三是用于检查柴油机的工作状态。

5螺旋桨发出的推力与吸收的转矩使螺旋桨以一定的速度前进此时的速度称为螺旋桨进速。

船舶在稳定工况下正常航行时，螺旋桨所产生的有效推力和船舶航行阻力是相等的它们可相互转化

6柴油机的允许使用范围1最大负荷限制2最低负荷限制3曲轴最高转速限制4最低稳定转速的限制

柴油机最低稳定转速限制的原因1调速器与柴油机的配合2热力循环的正常运行3建立油膜的需要

机桨工作区域的划分AA是设计状态的理论推进线EE和CC分别为桨重和桨轻的推进线区域I是安全区II区是短时工作区III超转速区域

7螺旋桨的设计负荷点事指机桨标定工况的配合点，它与设计时所选定的机桨两者各自的特性有关。

8功率储备指取主机功率为某一百分比转速为100% 船体阻力为新船满载试航时的阻力作为设计工况点

转速储备指取100%主机功率适当增加转速船体阻力为新船满载试航时的阻力100%的主机标定功率为设计工况

阻力储备取100%主机标定功率和转速，船体阻力则取满载运行时船体有一定污底并有一定风浪时的阻力作为设计工况

9单机直接带桨特点Pd=PD QD=Qp 转速D=转速p

10双机并车的特点其主机与螺旋桨之间的转速关系同减速比有关一般多采用单机传动双主机的转向常相同，但与桨的转向相反。

11 多机多桨的传动优点1操纵性较好，便于分别操作两台主机使船回转转弯2生命力较强3采用的单机功率较小利于采用中高速柴油机实行减速传动4适应性较强

12调距桨的配合特性1调距桨船舶在各工况下均能充分吸收主机功率2保持螺旋桨转速不变改变螺距比可获得不同的航速3不同的转速和螺距比配合可得到所需航速4改变螺距比，能使推进装置在不同工况下工作时，保持良好的经济性，实现机桨的最佳匹配。

船舶轴系与后传动设备