船舶主推进动力装置4
轮机导论-第4讲-船舶轴系与动力传递方式-船舶推进装置
2．轴线位置的确定
理想的轴线位置最好是与船体基线（龙骨线）平行，而在多轴 线时，二舷轴线最好是和纵舯剖面平行。但是这样理想的轴线布置 往往是很难实现的。因为轴系的首尾位置必须依从于主机的布置和 螺旋桨的安装，所以有时轴线和基线成倾斜角 α 或与纵剖面成偏斜 角β，如下图所示。 一般α限制在0°~5°之间，而β角限制在0°~3°之间。但是对 于快艇动力装置来说，倾斜角α可达12°~16°，但超过16°是很少 的，因为这样会大大减少推力而降低航速，并使主机润滑情况恶化。
螺旋桨通过轴系传递将主机的带动旋转下所产生的有 效推力由推力轴传给推力轴承10，再由推力轴承座传给船 体，达到推动船舶前进或后退的目的。对中间支承轴承 7 来说只承受中间轴颈的径向负荷，而不承受轴向力，而尾 轴、中间轴及推力轴在传递主机的扭转力矩给于螺旋桨同 时，均承受轴向负荷。
1）传动轴； 2）支承件； 3）密封件
（一）直接传动
2、主要缺点 1）直接传动形式只能采用转速较低的发动机，如低 速柴油机等，这类主机重量和尺寸指标都很高，对排水量 较小，而功率较大的船舶是不利的。
2 ）由于主机和螺旋桨是直接联接的，主机的工作直
接受螺旋桨特性影响，对工况多变的船舶而言，当在部分 负荷下运转时，推进装置的经济性有所下降。 3）主机一般须能直接回行，这样主机的结构多了一 套直接回行机构，使结构复杂化。
表2-6 常用推进装置形式
（一）直接传动
直接传动是主机直接通过轴系把功率传给推进器的传
动形式。如表2-6中1，2。
主机
螺旋桨 轴系
（一）直接传动
1、主要优点 1）传动效率高 除轴系的传动功率损失外，没有其他 功率损失，从而提高了整个推进装置的传动效率。 2）经济性较好 在直接传动的推进装置中，主机多数 是大型低速柴油机，这类主机耗油率很低，并能燃用廉价 的重油；部分采用中速柴油机，其耗油率也接近低速柴油 机，并且解决了燃用重油的问题。这样就大大改善了推进 装置的经济性。 3）由于轴系转速低，螺旋桨的效率较高。 4）装置简单，工作可靠，寿命长，管理维修方便。 5）噪音较低。
新型船舶动力装置基本情况和发展趋势
新型船舶动力装置基本情况和发展趋势船舶动力装置是船舶的核心设备，船舶动力装置只有正常运行，才能够为船舶的正常运行以及船员的日常生活提供保障。
船舶动力装置由主动力装置、辅助动力装置和辅机及其设备共同组成,三大部分的相互协调共同为船舶提供源源不断的动力。
在船舶动力装置中,主动力装置是提供推进动力的装置,其主要有蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、电动机和混合动力机几种主要类型，但新型船舶动力装置包括燃气轮机推进，喷水推进，吊舱推进，表面浆推进，超导磁推进，AIP 系统等。
一、柴油机动力装置柴油机动力装置是以柴油为燃料的内燃机,其优点在于启动速度快、运行状态可靠和功率大等。
柴油机动力装置是目前应用最为普遍的船舶动力装置,因此其技术成熟度也相对更高。
柴油机动力装置在上世纪60年代开始全面取代了蒸汽轮机,成为最主流的船舶动力装置。
柴油机动力装置分为四冲程柴油机和两冲程柴油机,其中二冲程柴油机的特点是转速相对较低，可以直接驱动螺旋机进行工作,主要应用于大中型远洋运输船舶上。
而四冲程柴油机转速较高，一般主要应用于小型运输船、客船、军舰和豪华游艇上。
二、燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置是以油气作为燃料的动力装置，燃气轮机动力装置其突出的特点在于装置体积较少、重量轻、加速性能强,且燃气轮机动力装置运行过程中所产生的污染物远远少于柴油机动力装置。
但是,燃气轮机动力装置也存在着较多的缺点和不足，如燃气轮机的燃料一一蒸馏油价格非常昂贵、燃气轮机油耗较高、经济性不高等,因此很难在船舶当中得到普及。
目前,只有少部分的高速客船和军用舰艇上配备了燃气轮机动力装置。
三、电力推进装置顾名思义是以电动机做功来推动船舶运行的动力装置，当前在船舶动力装置中被广泛使用的推进装置主要由电动机、原动机、变频器还有就是推进变压器以及控制调节器等构成。
对于操纵性能要求不是特别高的船舰来说，经常使用的轴桨推进装置如可调桨以及定距桨等，对于操作性能要求相对高一点的船舶来说，通常采用的全回转推进器。
船舶主推进动力装置船舶柴油机概述课件
2024年8月5日12时54分
chapter 1 船舶柴油机概述
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低速柴油机的特点
经济性最佳（热效率达到55%，155g/KWh） 柴油机的转速很低（直接配螺旋桨） 船用低速柴油机功率大（二冲程大缸径） 结构简单、工作可靠 可燃用劣质燃料
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chapter 1 船舶柴油机概述
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重量和外形尺寸指标
比重量（单位功率重量）
gw
Gw Ne
kg /kW
单位体积功率
Nv
Ne V
kW /m3
式中：Ne ----与标定功率
V -----柴油机外廓体积
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中速柴油机的特点
重量轻，尺寸小 可选择最佳螺旋桨转速 可以多台柴油机联用 油耗率比低速机略高 寿命比低速机略短 管理麻烦
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chapter 1 船舶柴油机概述
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Exhaust Valve：排气阀 Fuel Injector：喷油器 Cylinder Liner： Piston: Turbocharger: Entablature: Fuel Pump: Suffing Box Camshaft Corsshead Connecting rod Crankshaft Bedplate Tie Bolts
(船舶与海洋工程概论)05第六章 船舶动力装置
第六章 船舶动力装置
6.1 船舶动力装置
船舶动力装置是为保证船舶正常营运而设置的动 力设备，是为船舶提供各种能量和使用这些能量， 以保证船舶正常航行，人员正常生活，完成各种 作业。船舶动力装置是各种能量的产生、传递、 消耗的全部机械、设备，它是船舶的一个重要组 成部分。 船舶动力装置包括三个主要部分：主动力装 置、辅助动力装置、其他辅机和设备。它有船舶 “心脏”之称。
6.2推进装置
推进装置是指发出一定功率、经传动设 备和轴系带动螺旋浆, 推动船舶并保证 以一定航速前进的设备。它是船舶动力 装置中最重要的组成部分, 包括:
(1)主机。主机是指推动船舶航行的动 力机。如柴油机、汽轮机、燃气轮机等。
(2)传动设备。传动设备的功用是隔开 或接通主机传递给传动轴和推进器的功 率; 同时还可使后者达到减速、反向和 减振的目的。其设备包括离合器、减速 齿轮箱和联轴器等。
EEDI
新造船能效设计指数EEDI是衡量船舶能效 水平的一个指标，简单地说，EEDI公式是 根据排放量和货运能力的比值来表示船舶 的能效，其分母表示船舶在规定的船速 （Vref）下与载货量（capacity）之乘 积，而分子可概括为两部分，第一部份为 主辅机的功率与所消耗燃油之乘积，第二 部份为采用新的节能技术减少燃油消耗所 带来的船舶能效的提高部分。
21世纪的帆船
风能在航海上人们已经开发利 用了几千年最为便捷。尤其是 计算机技术的飞跃发展，和纳 米材料研制的日趋成熟为打造 新一代风帆船奠定了基础。
20世纪70年代末，日本工程师应用计算机技术 研制了一艘能自动调整风帆的机帆船，这艘被 命名为“爱德丸”号的新概念船舶，于1980年 11月首航中国。
船舶推进器
汽船安装上螺旋桨后， 船舶行进速度得到了极 大的提高。螺旋桨这项 技术发明在船舶推进系 统中的应用，一直延用 到今天
船舶主推进动力装置课件
交通运输
用于海上货物运输、邮轮旅游等。
科学考察
用于海洋科学考察、研究等。
船舶主推进动力装置的发展趋势与展望
高效能
智能化
随着能源消耗的日益增加，船舶主推进动 力装置正朝着高效能、低能耗的方向发展。
随着智能化技术的不断发展，船舶主推进 动力装置将逐步实现智能化控制和管理。
环保化
多样化
随着环保意识的不断提高，船舶主推进动 力装置正朝着环保化、低排放的方向发Hale Waihona Puke 。船舶主推进动力 装置课件
• 船舶主推进动力装置概述 • 船舶主推进动力装置的工作原理 • 船舶主推进动力装置的维护与保养 • 船舶主推进动力装置的应用与发展趋势 • 船舶主推进动力装置的安全操作与规范
01
CATALOGUE
船舶主推进动力装置概述
船舶主推进动力装置的定义与功能
定义
船舶主推进动力装置是船舶中用于提 供推进动力的核心设备，包括发动机、 传动系统、推进器等部分。
功能
船舶主推进动力装置的主要功能是为 船舶提供动力，使其能够实现航行、 操纵和作业等任务。
船舶主推进动力装置的分类
按能源类型
船舶主推进动力装置可分为柴油机、燃气轮机、蒸汽轮机、电动机等类型。
按推进方式
船舶主推进动力装置可分为直接推进和间接推进方式，其中直接推进方式是指 发动机直接驱动推进器，间接推进方式则通过传动系统实现发动机与推进器之 间的动力传递。
根据故障原因采取相应的措施进行排除，如更换部件、调整参数等。
预防措施
针对已发生的故障制定预防措施，防止类似故障再次发生。
04
CATALOGUE
船舶主推进动力装置的应用与发展趋势
船舶主推进动力装置的应用领域
第五章 船舶推进装置
第五章船舶推进装置第一节船舶推进装置的传动方式船舶推进装置按传递到螺旋桨功率方式不同可分为以下几种。
一、直接传动直接传动是主机动力直接通过轴系传给螺旋桨的传动方式。
在这种传动方式中，主机和螺旋桨之间除了传动轴系外，没有减速和离合设备，运转中螺旋桨和主机始终具有相同的转向和转速。
它的主要优点是：（1）结构简单，维护管理方便。
只要安装时定位正确，平时管理中注意润滑冷却，一般不会出现大问题。
（2）经济性好，传动损失少，传动效率高。
主机多为耗油率低的大型低速柴油机。
螺旋桨转速较低，推进效率较高。
（3）工作可靠，寿命长。
因此普遍应用于大、中功率的民用船上。
其缺点是：整个动力装置的重量尺寸大，要求主机有可反转性能，非设计工况下运转时经济性差，船舶微速航行速度受到主机最低稳定转速的限制。
二、间接传动间接传动是主机和螺旋桨之间的动力传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的一种传动方式。
根据中间传动设备的不同，又可分为只带齿轮减速器；只带滑差离合器和同时具有齿轮减速器和离合器三种。
它的主要优点是：（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。
只要适当选择减速比，就可使主机的转速适应螺旋桨的转速要求。
（2）轴系布置比较自由。
主机曲轴和螺旋桨轴可以同心布置也可以不同心布置，以改善螺旋桨的工作条件。
（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不用换向，使主机结构简单，工作可靠，管理方便，机动性提高。
（4）有利于多机并车运行及设置轴带发电机。
间接传动的主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。
这种传动方式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。
近年来由于动力装置节能的需要，提高螺旋桨的推进效率越来越被人们重视，而采用大直径低转速螺旋桨是有效途径。
在70年代初，低速柴油机利用直接传动方式带动的螺旋桨转速多在100r/min以上，中速机通过减速箱减速一般也不低于90r/min。
船舶动力装置概述
一、船舶动力装置的组成现在的船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、管路系统、甲板机械、防污染设备和自动化设备等六部分组成。
1．推进装置推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速航行的设备。
它是船舶动力装置中最重要的组成部分，包括：（1）主机。
主机是指提供推动船舶航行动力的机械。
如柴油机、汽轮机、燃气轮机等。
（2）传动设备。
传动设备的功用是隔开或接通主机传递给传动轴和推进器的功率；同时还可使后者达到减速、反向或减振的目的。
其设备包括离合器、减速齿轮箱和联轴器等。
（3）轴系。
轴系是用来将主机的功率传递给推进器。
它包括传动轴、轴承和密封件等。
（4）推进器。
推进器是能量转换设备，它是将主机发出的能量转换成船舶推力的设备。
它包括螺旋桨、喷水推进器、电磁推进器等。
2．辅助装置辅助装置是指提供除推进船舶运动所需能量以外，用以保证船舶航行和生活需要的其他各种能量的设备。
主要包括：（1）船舶电站。
（2）辅锅炉装置。
（3）压缩空气系统。
3．管路系统管路系统是用来连接各种机械设备，并输送相关流体的管系。
由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器等组成，它包括：（1）动力系统。
为推进装置和辅助装置服务的管路系统。
主要包括燃油系统、滑油系统、海淡水冷却系统、蒸汽系统和压缩空气系统等。
（2）辅助系统。
为船舶平衡、稳性、人员生活和安全服务的管路系统。
主要包括压载系统、舱底水系统、消防系统、日用海/淡水系统、通风系统、空调系统和冷藏系统等。
4．甲板机械为保证船舶航向、停泊、装卸货物所设置的机械设备。
它主要包括：舵机、锚机、绞缆机、起货机、开/管舱盖机械、吊艇机及舷梯升降机等。
5．防污染设备用来处理船上的含油污水、生活污水、油泥及各种垃圾的设备。
它包括油水分离装置（附设有排油监控设备）、生活污水处理装置及焚烧炉等。
6．自动化设备为改善船员工作条件、减轻劳动强度和维护工作量、提高工作效率以及减少人为操作失误所设置的设备。
主推进动力装置解读
3）按规定力矩和顺序拧紧缸盖，缓慢盘车，越过上死
点后； 4）拆缸盖，取出铅皮，测其值，与出厂规定误差不宜大 于5%。
11、上、下八字：进、排气凸轮顶尖所成形式，称向上为“上八 字”，向下为“下八字”。
下八字：活塞处于压缩末、 做功开始的发火上死点
上八字：活塞处于气阀重叠 角的上死点
12、压缩压力：压缩终点时压力。 13、爆炸压力：燃烧最高压力；表示机械负荷的大小。 14、额定功率（持续功率）：标准大气状况（45℃、0.1MPa大气 压，相对湿度60%）、额定转速下，柴油机带动本身各辅助设备 运转，允许连续运转12小时的有效功率，即铭牌功率。 15、最大功率：在1小时内允许超过额定功率10%的功率，且不冒 黑烟和燃油消耗率不超过额定功率时的7%。
3、二冲程机换气形式 1）直流扫气：缸套下部设一圈扫气口，上部设 排气阀。
优点：排气干净，换气质量好，不易混气。适
用于超长行程机；缸套、活塞受热均匀， 不易变形和产生裂缝。 缺点：有排气阀，结构复杂。
2）横流扫气：新气由一侧扫气口进， 同时将废气从对面排气口逐出。 优点：结构简单，管理方便。
缺点：活塞上行，先关扫气口后关排气口，
4、二、四冲程机的比较 1）提高作功能力：同样尺寸和转速，二冲程机的功率比四 冲程机大60%-80%。 2）改善动力性：二冲程机运转平稳，可用小飞轮。 3）简化机构：省去进气阀等传动装置。 4）换气质量差：热效率低。 5）热负荷高：相同时间发热（作功次数）多。
5、定时图 1）概念：用曲柄转角位置来表示柴油机的进、排气阀（气口）的 打开与关闭时刻以及喷油、起动空气开始进入气缸及停止进入时 刻的一种图形。 四冲程机定时图 进气阀开 喷油开始 起动开始
＞9m/s
.活塞的平均速度低于 B 柴油机。
船舶的主要设备配件
船舶的主要设备配件集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-船舶的主要设备配件一艘营运的船舶必须安装有各种各样的设备。
通过这些设备的应用来完成船舶的航行、靠离泊、装卸货物等生产作业，并保证船舶和人员的安全。
船舶的主要设备有动力设备、操纵设备、装卸设备和安全设备等。
船舶动力设备船舶必须配置一整套符合规范要求的动力装置和辅助设备后，才能在水上航行。
这些动力装置包括有船舶主动力装置、辅助动力装置、蒸汽锅炉、制冷和空调装置、压缩空气装置、船用泵和管路系统、造水装置和自动化系统等。
这此机电动力设备主要集中于机舱，专门管理这些设备的技术部门是轮机部。
1、主动力装置船舶主动力装置又称“主机”，它是船舶的心脏，是船舶动力设备中最重要的部分，主要包括：（1）船舶主机能够产生船舶推进动力的发动机的一种俗称，包括为主机服务的各种泵和换热器、管系等。
目前商船的主机是以船舶柴油机为主，其次是汽轮机。
（2）传动装置把主机的功率传递给推进器的设备，除了传递动力，同时还可起减速、减震作用，小船还可利用传动设备来改换推进器的旋转方向。
传动设备因主机型式不同而略有差异，总的来说由减速器、离合器、偶合器、联轴器、推力轴承和船舶轴等组成。
（3）轴系和推进器船舶推进器中以螺旋桨应用最为广泛，大多采用固定螺距或可调螺距的螺旋桨推进器；船舶轴系是将主机发出的功率传递给螺旋桨的装置。
船舶主机通过传动装置和轴系带动螺旋桨旋转产生推力，克服船体阻力使船舶前进或后退。
2、辅助动力装置船舶辅助动力装置又称“辅机”，是指船上的发电机，它为船舶在正常情况和应急情况提供电能。
由发动机组、配电盘等机电设备构成了船舶电站。
（1）发电机组原动力主要是由柴油机提供，基于船舶安全可靠和维护管理简便的考虑，大型的船舶配置有不少于两台同一型号的柴油发电机，根据需要可多部同时发电。
为了节能，航行中，有的船舶可利用主机的传动轴来带动发电机发电（轴带发电机）或利用主排出气的余热产生低压蒸汽来推动汽轮发电机组发电等。
船舶动力装置的史历及未来发展
船舶动力装置市场竞争格局分析
国际竞争格局
国际船舶动力装置市场竞争激烈，主要集中在欧洲、美国和日本等发达国家的企业。这些企业拥有先进的技术和品牌 优势，占据了较大的市场份额。
国内竞争格局
中国船舶动力装置市场企业众多，但规模普遍较小，技术水平相对较低。未来，随着市场竞争的加剧和技术的进步， 国内企业将面临更大的挑战和机遇。
柴油机能够提供持续稳定的功 率输出，适用于大型远洋船舶 和货船。
柴油机的能效和排放性能也在 不断改进，以满足更加严格的 环保要求。
船舶燃气轮机动力装置的应用
01
燃气轮机具有高功率密度、低油耗和快速启动等优点，适用于 大型豪华邮轮和军舰。
02
燃气轮机能够提供高推力，适用于高速船舶和需要快速响应的
船舶。
船舶动力装置的史历及未来发展
目 录
• 船舶动力装置的历史 • 船舶动力装置的现状 • 船舶动力装置的未来发展 • 船舶动力装置的技术创新 • 船舶动力装置的市场趋势
01 船舶动力装置的历史
船舶蒸汽机动力装置的起源
船舶蒸汽机动力装置起源于19 世纪初，随着工业革命的发展，
蒸汽机逐渐应用于船舶推进。
发展现状与趋势
目前，风能动力装置在小型船舶上得到了一定的应用。未来，随着风能发电技术的进步和成本的降低，风能动力 装置有望在大中型船舶上得到广泛应用。同时，与太阳能、海洋能等其他可再生能源的综合利用将是未来船舶动 力装置的重要发展方向。
04 船舶动力装置的技术创新
船舶动力装置的能效提升技术
总结词
燃气轮机的排放性能也较好，符合环保要求。
03
船舶电力推进系统的应用
电力推进系统具有节能、环保和 高效等优点，适用于中小型船舶
船舶动力装置的基本类型及其特点
船舶动力装置的基本类型及其特点近代舰船上动力装置的型式按主推进装置发动机的类型来分，有柴油机装置、蒸汽轮机装置、燃气轮机装置、联合装置和原子能装置。
一、柴油机动力装置柴油机动力装置常根据主机功率传递方式的不同，分为直接传动螺旋桨、通过离合器- 减速齿轮机组驱动桨的间接传动和通过发动机、电动机-驱动桨的电力传动，以及不采用桨的喷水推进装置等几种型式。
柴油机的动力装置有如下几个方面的优点：（1）有较高的经济性。
它的油耗率（kg/(Kw*H)）比蒸汽、燃气动力装置低得多，高速柴油机油耗率为0.21~0.245，中速（300~800r/min ）机为0.166~0.190；低速（300r/min 以下）机为0.160！0.176，一般蒸汽轮机装置 油耗率要0.245~0.47。
燃气轮机装置油耗率则更大，为0.27~0.47（kg/(Kw*H)）。
这一优点使柴油机的续航力大大提高，换句话说，一定续航力所需之燃油储带量较少，从而使营运排水量相应增加。
（2）质量轻。
柴油机动力装置中除主机和传动组外，不需要主锅炉、燃烧器以及工质输送管道，所以辅助机械和设备相应较少，布置简单，因此单位质量指标较小。
（3）有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速。
一般正常启动到全负荷只需10~30 min ，紧急时仅需3~10 min 。
虽然比燃气轮机差些，但它不需像燃气轮机装置那样一套复杂的启动和倒车设备。
柴油机装置停车只需2~5 min ，主机本身停车只要几秒钟即可。
柴油机装置存在如下几个缺点：（1）由于柴油机的尺寸和质量按功率比例增长快，因此单机组功率受到限制，低速柴油机也达6* 410 Kw 左右，中速机2*410Kw 左右，而高速机仅在8* 310 K 或更小，这就限制了它在大功率船上使用的可能性，大功率舰艇常希望有3* 410~3* 510Kw ，故其无法胜任。
（2）柴油机工作中的噪声、振动较大。
（3）中高速柴油机的运动部件磨损较厉害，高速强载柴油机的整机寿命仅1~5 kh 。
第五章船舶推进装置
第五章船舶推进装置第五章船舶推进装置第⼀节船舶推进装置的传动⽅式船舶推进装置按传递到螺旋桨功率⽅式不同可分为以下⼏种。
⼀、直接传动直接传动是主机动⼒直接通过轴系传给螺旋桨的传动⽅式。
在这种传动⽅式中，主机和螺旋桨之间除了传动轴系外，没有减速和离合设备，运转中螺旋桨和主机始终具有相同的转向和转速。
它的主要优点是：（1）结构简单，维护管理⽅便。
只要安装时定位正确，平时管理中注意润滑冷却，⼀般不会出现⼤问题。
（2）经济性好，传动损失少，传动效率⾼。
主机多为耗油率低的⼤型低速柴油机。
螺旋桨转速较低，推进效率较⾼。
（3）⼯作可靠，寿命长。
因此普遍应⽤于⼤、中功率的民⽤船上。
其缺点是：整个动⼒装置的重量尺⼨⼤，要求主机有可反转性能，⾮设计⼯况下运转时经济性差，船舶微速航⾏速度受到主机最低稳定转速的限制。
⼆、间接传动间接传动是主机和螺旋桨之间的动⼒传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的⼀种传动⽅式。
根据中间传动设备的不同，⼜可分为只带齿轮减速器；只带滑差离合器和同时具有齿轮减速器和离合器三种。
它的主要优点是：（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。
只要适当选择减速⽐，就可使主机的转速适应螺旋桨的转速要求。
（2）轴系布置⽐较⾃由。
主机曲轴和螺旋桨轴可以同⼼布置也可以不同⼼布置，以改善螺旋桨的⼯作条件。
（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不⽤换向，使主机结构简单，⼯作可靠，管理⽅便，机动性提⾼。
（4）有利于多机并车运⾏及设置轴带发电机。
间接传动的主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。
这种传动⽅式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。
近年来由于动⼒装置节能的需要，提⾼螺旋桨的推进效率越来越被⼈们重视，⽽采⽤⼤直径低转速螺旋桨是有效途径。
在70年代初，低速柴油机利⽤直接传动⽅式带动的螺旋桨转速多在100r/min以上，中速机通过减速箱减速⼀般也不低于90r/min。
轮机导论-第4讲-船舶轴系与动力传递方式-船舶推进装置
螺旋桨通过轴系传递将主机的带动旋转下所产生的有 效推力由推力轴传给推力轴承10，再由推力轴承座传给船 体，达到推动船舶前进或后退的目的。对中间支承轴承 7 来说只承受中间轴颈的径向负荷，而不承受轴向力，而尾 轴、中间轴及推力轴在传递主机的扭转力矩给于螺旋桨同 时，均承受轴向负荷。
1）传动轴； 2）支承件； 3）密封件
b) 快艇经常采用V形传动以改善主机的布置和它的工作条件
过大的倾斜角α对主机工作是不利的，而且布置也困难。因此
有些快艇经常采用V形传动以改善主机的布置和它的工作条件。这 样做还可以使机舱放在艉部，对船体布置及重心配置也有好处。 如下图b)所示。
3.3 船舶动力传递方式
推进装置是动力装置的主体，其技术性能直接代表 动力装置的特点。由主机、传动设备和推进器三者不同 形式的组合，构成多种多样具有各种不同特点的推进装 置形式，其中比较常用的如表2-6所示。 根据主机的功率传送到推进器的方式不同，推进装 置可分为直接传动、间接传动、电力传动及特种传动等 形式。
表2-6 常用推进装置形式
（一）直接传动
直接传动是主机直接通过轴系把功率传给推进器的传
动形式。如表2-6中1，2。
主机
螺旋桨 轴系
（一）直接传动
1、主要优点 1）传动效率高 除轴系的传动功率损失外，没有其他 功率损失，从而提高了整个推进装置的传动效率。 2）经济性较好 在直接传动的推进装置中，主机多数 是大型低速柴油机，这类主机耗油率很低，并能燃用廉价 的重油；部分采用中速柴油机，其耗油率也接近低速柴油 机，并且解决了燃用重油的问题。这样就大大改善了推进 装置的经济性。 3）由于轴系转速低，螺旋桨的效率较高。 4）装置简单，工作可靠，寿命长，管理维修方便。 5）噪音较低。
浅析船舶主推进动力装置的发展过程
量轻 ，功率 大 ，旋转均匀和无 往复运动部件等 ，普 遍应用于大型高速 船 。至今 ， 某些 大功率船仍用汽轮机作为推进动力 。１９ 年 ，德 国人 ８２ Ｒ・ 狄塞尔发明压燃式 内燃机 ，即柴油机 。由于柴油 机热效率高 、油耗 低 ，因而得 到广泛应用 。２ ０世纪中叶 ，柴油机动力装置遂成为运输船
舶 的主 要 动 力 装 置 。 ，逐 渐取代 了蒸汽机船 。第二次世界 大战结束后 ，工业 化国家经济 的迅 速恢复和发展 ，国际贸易的空前兴 １ 舟 筏 时 代 旺 ，中东 等地 石 油的大量 开发 ，促使运 输船舶迅 速发展 。 １ ８ ９ ２年同 至少 起 源 于石 器 时 代 。 １４ ９ ８年相 比，船舶普遍采用柴油机推进 。为了提 高船舶 运输的经济效 １１ 独木舟 ：原始人类将 巨大树干用火烧或用 石斧加工成 中空 的独 木 益 ，船舶 出现 了大 型化 、专业化 、高速化 、自动化 和内燃 机化 的多种 ． 舟 ，是最古老 的水上运输工具 。 趋势 。船舶 内燃机 化是指船舶普遍采 用柴油机为 主机 。柴油机同蒸汽 １ 筏 ：远古 人类 就知道将树干 、竹竿 、芦苇 等捆 扎成筏 ，或用兽皮 机比较 ，具有热效率高 、油耗低 、占地小等优点。 自从 １ １ ． ２ ９ １年造出第 做 成皮筏 ，在水上漂行 。筏 较独木舟吃水 浅 ，航行平稳 ，而且取材方 艘柴油机海船 以来 ，采用柴油机为 主机 的货船和客船 日益增 多。但 便 ，制造简易 。 到第二次 世界大 战结束时 ，世界商船 队中蒸汽机 船仍 占多数 。战后 ， ｌ 木板船 ：进入青铜器 时代 以后 ，人类对 木材 的加 工能力提 高 了， 低 速大功率柴油机 由于增 压技术的进步 ，单 机功率不断提高 ，最 大已 － ３ 于是将原 木加 工成木板来造船 。木板船可 以造 得 比独木舟 大 ，性能 比 达 ５万马力。过去必须安 装汽轮机的大型高 速船也能应用柴油机 。另 筏好 。 方面柴油机对燃用劣质 油的适应性也不 断改善 ，这样在经济上 便具 １ 桨 、篙和橹 ：舟筏 时代的船舶靠人力来推进和操纵 ，所 用的工具 有 优越性 。对于机舱空 间受 限制的滚装船 、集装箱船 、汽车 渡船等 ， ． ４ 为 桨 、篙 和 橹 。 则可 以选用体积小 、重量轻的中速柴油机 ，通过减速箱来驱动螺旋桨 。 ２ 帆 船 时代 油耗低 、能燃用 劣质油 的不 同功率的柴油机 现在 几乎 占领 了船用 发动 据记载 ，远在公元前四千年，古埃及就有 了帆船 。 机 的全部 市场。因此 ，第 二次世界大战后 的运输船 舶发展阶段被称为 ２１ 地 中海 的古帆船 ：船 的前端 突出向上弯曲 ，船的前部有一个 小方 柴油机船时代。 ． 帆 ，这种船只能顺风行驶 ，无法利用旁风 。 原子能 的发 现和利用又为船 舶动力开辟 了一个 新的途径 。但是在 ２２ 北欧和西欧帆船 ：外壳板搭 接并用铁钉相连 。船上竖单桅 ，装有 民用船舶 中，由于经济上的原因没有得到广泛发展。 ． 支桅索 ，挂一面方帆 ，能在横风下行驶 。船形瘦 削 ，耐波性优于地 中 由于信息化技 术的注入 ，使 大功 率智能化低速柴油机 成为多学科 海帆船。 综合 的高技术产 品 ，是船舶行业科技 创新能力的集 中体 现 ，也是船舶 ２３ 飞 剪 式 帆 船 ：这 是 起 源 于 美 国 的 一 种 高 速 帆 船 。 １ 纪 ７ ＿ ９世 ０年 代 行业技术水平 的重 要标志之一 。大功 率智能化低速 柴油 机 ，在很多方 以后 ，作为当时海上运输 主要工具 的帆船 ，被新兴 的蒸 汽机船迅速取 面从根本 上改变 了传统 的柴 油机设计 思想 ，大 幅度减少 了机械部件 ． 代。 取消 了凸轮传动系统 和机械换 向系统 ，其燃 油喷射 、排气 阀启 闭 、起 ３ 蒸 汽 机 船 时 代 动系统 、 向系统 ， 换 气缸润滑系统和平衡系统等均由计算机通 过液一 电 １ ８世纪蒸 汽机发 明后 ，许多人 都试 图将蒸 汽 机用 于船上 。 ｌ０ 伺服 系统控制。 ８７ 年 ， 国人 Ｒ 富尔顿首次在 “ 美 ・ 克莱蒙脱 ”号船 上用蒸汽机驱动装在两 采用智 能化技术 的新 型船用低速大 功率 柴油机 ，运行具有相 当大 舷 的明轮 ， 哈德逊河上航行 成功 。从此机 械力开始代 替 自然力 ，船 的灵 活性 ，不仅实现 了可以按照各种不 同的准则进行柴油机性 能优化 在 舶 的发展进入 新的阶段 。这种 推进器充分 显示 出它的优越性 ，因而被 的 目标 ，而且在废气排放 、燃油消耗率 以及 检修间隔周期 等方 面 ，给 迅速推广 。 船东带来 了巨大的经济效益 ，具体表现在 以下几个方面 ： ３１ 早期 的蒸汽机 船 ：１ 纪上半 叶是 由帆船 向蒸汽机船 过 渡的时 ． ９世 １ ）单机 、单缸功率越来越大 ；２ ）进一步 降低燃 油消耗率 ；３ ）采 期 。早期的蒸汽机船装有全套 帆具，蒸 汽机 只是作 为辅助动力 。 用 高 压 比 、高 效 的 新 型 增 压 器 ；４ 采 用 电子 凋速 器 系统 、电控 燃 油 喷 ） ３２ 大 东方号 蒸汽机 船 ：１５ ～ ８ ８年 英国人 ＩＫ・ 鲁 内尔建造 的 射系统 、高压 共轨燃油喷射 系统 、智能化 电子控制 系统 ，进一步提高 ． ８ ４ １５ ・ 布 “ 东 方 ” 号 铁 船 被认 为是 造 船 史 上 的奇 迹 。布 鲁 内尔 第 一个 将 关 于 粱 低速 柴油机的可靠性 ，改善低负 荷性能 ，降低油耗 ，控 制 Ｎ ｘ排放 ， 大 Ｏ 的力学理论应用 于造 船 ，在船体建 造上首创 了纵 骨架结构和格 栅式双 以及安全保 护控制等。这种柴 油机尤其适合用 作灵 便型和 巴拿马 型散 层底结构 。双层底 向两舷延 伸直到 载重水线 以上 ，形 成 了双层 船壳 。 货船 、穿梭 油轮、大型成 品油船 、集 装箱船和 大中型冷藏船等船舶 的 上 甲板也用同样结 构以增加船体强度 。 推进主机。 ３ 蒸汽机船的完善 ：早期蒸汽机船驱 动明轮用的蒸汽机是单缸摇 臂 ＿ ３ 船舶的发展 首先取决于社会对 船舶的需要 。第 二个因素是经济效 式 ，汽压也很 低。】 ９世纪 ８ Ｏ年代出现 了三涨式 蒸汽机 ，汽压提 高到 益和社会效益 的提 高。燃油价格 和装 卸费用的 高昂，将促使人们从节 ｌ ． 千克力， ０ ５ 平方厘米 。此时 明轮 已为螺旋 桨所代替 ，三涨式蒸汽机 配 能 、减员和改进运输 方法 （ 整个运输系统角度）等方面去研究新 的船 从 合 螺旋桨成为典型的动力装置 。１ ９世纪末 ，蒸 汽机已发展到 四涨式 六 舶技术 、新 的能源利用 、新 的机型 、自动控制方法和新 的船型 。 汽缸 ，蒸汽压力提高到 ｌ． ３６千克力， 平方厘米 ，功率达到 １ 马力 。高 万 因此 ，为迅速提 高造机厂 的国际竞争力 ，从现在起着 手开展大功 压水 管锅 炉也逐渐取代了苏格兰式火管锅炉 。２ ０世纪 初 ，货船一般是 率低 速柴油机智能化 系统 关键技术 的研 发工 作 ，实现船用低 速大功率 用三涨式蒸汽机作主机。 柴油机智能化系统配套部 件国产化 ，势 在必 行 ！这将有利 于缩短我国 ３４ 汽 轮机船 、柴油机船 的问世 ：１９ ． ８ ６年 ，英 国人 Ｃ・ 帕森斯 将他发 与世界先进水平 的技 术差 距 ，提升船舶行业 科技创新能力 和核心竞争 明的反作用式汽轮机成功地应用于船上 ；同年 ，瑞 典人 ｃ・ 迪拉瓦尔发 力 ， 是从 世界造船业发展 和我国船舶工业实 际情况出发 ，实 现跨越 式 明了冲击式汽轮机。进人 ２ Ｏ世纪 以后 ，船用汽 轮机不断改进 ，因为重 发展 的难 得 机 遇 和 刻 不 容 缓 的 历 史 任 务 。
项目五任务四知识点1船舶推进装置的主要传动形式、组成及特点(精)
任务四 船舶推进装置(marine propulsion plant)的管理
知识点1
船舶推进装置的主要传 动形式、组成及特点
任务八 船舶推进装置的管理
一、船舶推进装置的主要 传动形式、组成及特点 1．船舶推进装置的组成 推进装置也称主动力 装置，是船舶动力装置中 最重要的组成部分 。它包 括主机、传动设备和推进 器等。其作用是将主机发 出功率，通过传动设备传 递给推进器 ，从而推动船 舶 航 行 。 图 5-42 所 示 为 典 型的船舶推进装置。
2．船舶推进装置型式及特点
按传动功率方式不同，常见的船舶推进装置型式 可分为直接传动、间接传动、Z形传动、电力传动等。
直接传动 间接传动
Z型传动
电力传动
吊舱式推进器 其他传动方式
1)直接传动
一、直接传动
主机发出功率直接通过轴系传递给螺旋桨。
主机
优点：
1）结构简单，维护管理方便，不易出现故障 2）经济性好，传动损失少，传动效率高 3）工作可靠，寿命长
使用范围： 近年来在超大型豪华旅游船和大型客滚船上应用逐 渐增多
吊仓式推进结构图示
吊仓式推进装置实例
缺点：
1）动力装置重量、尺寸大 2）主机必需可反转 3）非设计工况经济性差 4）船舶微速航行航速受到主机最低稳定转速的限制 应用范围： 远洋和沿海货轮、油轮
2)间接传动
主机和螺旋桨之间，依靠轴系以及离合器、减速器等 中间环节传动 优点： 1）主机不需换向，且转速不受螺旋桨要求低转速的限制 2）主机结构简单，工作可靠，管理方便，机动性好 3）轴系布置自由 4）利于多机并车运行，也利于设置轴带发电机 缺点： 1）轴系结构复杂 2）传动效率低 应用范围： 冰区航行船舶 内河航行船舶
船舶推进装置
主机发电机
主配电板
主电动机
螺旋桨
优点： 1机桨之间无机械联系 2主机转速不受螺旋桨转速的限制 3船舶机动性好 4主电动机对外界负荷变化适应性好
缺点： 1历经两次能量转换;传动效率低 2动力装置重量、尺寸大;造价高
应用： 破冰船、拖船、渡船等
吊仓式推进器
吊仓式推进器的结构与Z型传动装置类似;但工作原理不同;属 于电力传动范畴
如调距桨装置、喷水推进器传动装置 推进装置设计方案参下图：
低速柴油机
可反转 不可反转
减速齿轮箱
定距桨 调距桨
中速柴油机
可反转
减速齿轮箱
定距桨
不可反转 倒顺车离合器减速齿轮箱 减速齿轮箱
调距桨
选择传动方式需要考虑的因素
船舶的大小
船舶的用途
船舶的航区
发动机的形式和发展
传动设备的形式和发展
经济性
M955P0[Nm] n
P:轴传递的功率kW
n:轴的转速 r/min
2把螺旋桨产生的推力传给推力轴承
推力T:
T
1.94Pp v
p[kN]
Pp:螺旋桨吸收的功率kW v:船舶航速kn
ŋp:螺旋桨的效率
传动轴系的组成、作用和工作条件
工作条件
1承受压应力 2承受拉应力 3承受扭应力 4承受弯曲应力 5受到附加应力 6轴承、轴颈受到 摩擦和腐蚀作用
图4 一般; β<=3°
图3 轴系的倾斜角α
图4 轴系的偏斜角β
轴承的布置
要求： 位置应位于船体刚性加强的部位 一段中间轴设一个中间轴承
中间轴承间距L的影响 过小：易产生附加负荷 过大：轴的挠度增加 轴承负荷不均匀 易横向振动 制造、安装困难 易产生共振
轮机导论-第4讲-船舶轴系与动力传递方式-船舶推进装置分解
轴系的布置取决于船体的结构，主发动机和螺旋桨的
布置，同时轴系布置必须结合整个舰船设计任务和要求以
及螺旋桨，船体设计来进行的。轴系的数目是取决于船舶
种类，船的航行性能，主机型式的特点，装置的生命力和
可靠性以及轴系在船上布置的可能性等。
2、基本要求
1）轴段长度与数量 由于机舱位置和艉部型线的关系，较大 船舶的轴系可长达数十米，中间轴有多根。艉部机舱的船上轴系很 短，有时不用中间轴，而由推力轴直接和螺旋桨轴相连。 2）维修空间 在轴系较长的船舶上，必须装有水密的轴隧， 在机舱和艉尖舱间围成水密的隔弄，以使轴系与货舱隔开。轴隧用 水密门与机舱相通，供检修轴承，维护工作之用。轴隧高度应允许 能搬运轴系之任何部件（高2 米左右），轴隧中走道宽度应不小于 500毫米，铺有花铁板和扶手。
1）传动轴
a) 推力轴：通常直接与主机相连接并带有推力轴承的轴。
作用：
(1)将主机的扭矩传给中间轴； (2)把中间轴上螺旋桨的推力传给船体； (3)对轴系轴向定位。 推力传递过程： 螺旋桨→推力环→油膜→推力块→推 力轴承座→船体
b) 螺旋桨轴（或推进轴）：轴上装有螺旋桨的轴。 c) 艉轴：在轴系穿过船体的地方装有专设的艉轴管 ，通过艉轴管的轴称为艉轴。有时螺旋桨位置靠近艉轴管 ，在此情况下，螺旋桨轴与艉轴成为一体，此时螺旋桨轴 就起艉轴作用。
螺旋桨通过轴系传递将主机的带动旋转下所产生的有 效推力由推力轴传给推力轴承10，再由推力轴承座传给船 体，达到推动船舶前进或后退的目的。对中间支承轴承 7 来说只承受中间轴颈的径向负荷，而不承受轴向力，而尾 轴、中间轴及推力轴在传递主机的扭转力矩给于螺旋桨同 时，均承受轴向负荷。
1）传动轴； 2）支承件； 3）密封件
装置中，从发动机的输出法兰到推进器之间，以传动轴
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第二章 主要运动机件
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活塞杆填料函(Stuffing Box)
活塞杆填料函的两种拆卸方法
和活塞杆一起拆卸
从曲轴箱内拆下
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第二章 主要运动机件
15
活塞杆填料函(Stuffing Box)
特点
① 2个作用 ② 由3部分组成，有2种拆卸方法 ③ 每一道刮油环及密封环都由3段或4段环组成，
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第二章 主要运动机件
9
2.2.2 活塞组
活塞组的工作条件 活塞本体的常用材料 筒状活塞组 十字头式柴油机活塞组
承磨环
活塞杆填料函
活塞的冷却
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第二章 主要运动机件
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活塞杆填料函(Stuffing Box)
作用：(1)防止contaminant漏入crankcase； (2)防止LO.带到Scavenge Space
外面用弹簧箍紧。
④ 3种通道： 气缸横隔板
孔A相连的通道引到机外 孔B流回曲轴箱
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第二章 主要运动机件
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2.2.2 活塞组
活塞组的工作条件 活塞本体的常用材料 筒状活塞组 十字头式柴油机活塞组
承磨环 活塞杆填料函
活塞的冷却
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第二章 主要运动机件
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第二章 主要运动机件
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活塞杆填料函(Stuffing Box)
定位销
弹簧
刮油环刮油片
Lamella for scraper ring
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第二章 主要运动机件
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活塞杆填料函(Stuffing Box)
问题，目前已较少使用 现代新型柴油机通常利用套管式或铰链式输送
机构将同时用于十字头润滑和活塞冷却的高压 滑油送入十字头。
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第二章 主要运动机件
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2.2.2 活塞组（回顾）
活塞组的工作条件 活塞本体的常用材料 筒状活塞组 十字头式柴油机活塞组
承磨环 活塞杆填料函 活塞的冷却
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第二章 主要运动机件
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第二章 主要运动机件
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2.3.2 十字头组(crosshead)
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第二章 主要运动机件
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2.3.2 十字头组(crosshead)
十字头组件的功用 ①连接活塞和连杆 ②承受侧推力 ③导向
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第二章 主要运动机件
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十字头组件的工作条件
① 周期性的气体爆发压力； ② 滑块承受侧推力的作用；
③ 零件尺寸受限制，受力严重，特别是十字头轴 承；
④ 轴承内不易形成良好的油膜；
⑤ 十字头销和轴承座变形后，负荷不均工作条件 恶化。
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第二章 主要运动机件
本课次主要内容
十字பைடு நூலகம்式柴油机活塞组
比较筒状活塞和十字头式活塞组 应用/结构/材料/工作条件 结构特点 承磨环 活塞杆填料函 活塞冷却机构
十字头组
结构 工作条件 十字头本体 十字头滑块 十字头轴承
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第二章 主要运动机件
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十字头式活塞
1-活塞头； 2-活塞环； 3-活塞裙； 4-承磨环； 5、6-冷却机构； 7-连接螺栓； 8-活塞杆； 9-十字头
第二章 主要运动机件
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十字头式活塞-活塞冷却机构
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第二章 主要运动机件
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第二章 主要运动机件
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十字头式活塞的冷却
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第二章 主要运动机件
喷射—振荡式冷却 1-喷嘴；2-活塞环
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十字头式活塞的冷却
绞链式(密封性不好)和套管式(水击现象) 对于水冷活塞，由于存在着油、水交叉污染的
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第二章 主要运动机件
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2.2.2 活塞组
活塞组的工作条件 活塞本体的常用材料 筒状活塞组 十字头式柴油机活塞组
承磨环
活塞杆填料函 活塞的冷却
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第二章 主要运动机件
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承磨环
为活塞与气缸的磨合而设置的； 承磨环在运行中虽已磨平，但不必更换； 缸套、活塞换新时承磨环应换新； 承磨环的磨损可分析活塞的对中。
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第二章 主要运动机件
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第二章 主要运动机件
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第二章 主要运动机件
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第二章 主要运动机件
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十字头式活塞
特点： 组合式结构 活塞头采用薄壁强背的内支承结构 活塞采用滑油冷却，热损失较少 活塞杆中心钻孔，装套管，形成进出通道 新机型增设了两道承磨环
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第二章 主要运动机件
结构 活塞销 活塞环
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十字头组
结构 工作条件 十字头本体 十字头滑块 十字头轴承
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第二章 主要运动机件
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十字头组的装配图
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第二章 主要运动机件
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第二章 主要运动机件
十字头轴承座；7-十字头轴承盖
b)L-MC/MCE型柴油机十字头 1-连杆小端轴承盖；2-连杆小端轴瓦；3滑块；4-导轨；5-耳轴；6-十字头销本体； 7-调整垫片；8-连杆螺栓；9-连杆小端下
瓦；10-连杆小端轴承座；11-杆身
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2.3.2 十字头组(crosshead)
十字头组件组成 ①十字头本体 ②十字头滑块 ③十字头轴承
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第二章 主要运动机件
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十字头组件结构
a)6ESCZ76/160型柴油机的十字头 1-十字头销；2-十字头滑块；3-十字头 端盖板；4-固定块；5-活塞杆螺母；6-
复习回顾
活塞组概述
活塞的分类 活塞组的基本构成 活塞组的功用 活塞的工作条件 常用活塞材料
筒状活塞
活塞的热负荷 活塞的冷却方式 组合式活塞的“薄壁强背”结构 （热负荷/机械负荷） 活塞裙部型面和活塞变形 （热变形）
活塞销 活塞环
作业简评
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第二章 主要运动机件
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