船舶推进装置

轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第三章 船舶推进装臵
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(2) 航行条件变化时主机的工况 航行阻力变化 I1：工况点a(Pe,ne) 阻力增加：III，工况点 ab。虽然Pb<Pe,nb<ne，但超 转矩。
标定 转矩 线 主机工况点在各种航 行条件下的变化
第三节 螺旋桨及螺旋桨特性
1、工作原理(★★★)
主机驱动螺旋桨转动，克服螺旋桨转动的阻力矩，产生对水向 后或向前的推力，并受到水的反作用力而产生对船向前或向后 的推力，使船舶前进或后退。 2、结构
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第三章 船舶推进装臵
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第三章 船舶推进装臵
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吊舱式电力推进器（Pod）
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第三章 船舶推进装臵
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措施：减小油门(特性线2) 阻力减小：IIII，工况点 ad。虽然未超转矩，但 Pd>Pe,nd>ne。
措施：减小油门(特性线2)
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第三章 船舶推进装臵 全速前进:(a)到车 第一阶段：停油，转速下降(a-b) (b:正转，扭矩=0) 第二阶段：水流带动桨转(b-c-d) (c:正转，负扭矩=max) (d:停转，负扭矩) 第三阶段：倒车起动运转(d-e) (e:倒转，40-60%ne， 100%扭矩M)
第三章 船舶推进装臵
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3、Z型传动(Z-Type drive)
主机经万向轴和轴系带动螺旋桨、螺旋桨轴可360 回转，船舶不设舵。 (★★★)
优点： (1)省舵、尾轴管，船尾形 状简单，阻力小； (2)操纵性能好，可原地回转； (3)与中高速机连用，且不设 单独的减速装臵；
(4)主机不用换向，寿命延长;
(★★★)
优点： (★★)
机舱布臵灵活； 可选用中、高速不可逆转原动机； 可均匀、大范围地调节推进电动机转速； 船舶操纵性好，倒车功率大，反转迅速； 推进电动机对外界负荷的变化适应性好，可以短时间堵转； 可消除螺旋桨对原动机的振动冲击，船舶振动大大减轻； 在柴油机—电力推进装臵中，可采用分机组修理的方法，以 缩短因船舶修理而造成的停航时间。
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第三章 船舶推进装臵
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4、影响螺旋桨特性的因素
结构参数
H/D对螺旋桨功率特性的影响
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第三章 船舶推进装臵
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航行工况
螺旋桨的无因次特性
第三章 船舶推进装臵
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四、尾轴及尾轴管装臵(Propeller shaft, stern tube)
润滑方式：润滑油润滑、海水润滑
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第三章 船舶推进装臵
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四、尾轴及尾轴管装臵(Propeller shaft, stern tube)
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第三章 船舶推进装臵 H-螺距(Pitch)
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3、参数★
(1) 螺距和螺距角
H 2Rtg
-螺距角(Pitch angle)
L 2R
定距桨为常数，变距 桨变化。 浆叶扭曲的原因：为得到不同半径 处的叶素具有大致相同的螺距，随R 的增加，螺距角θ应逐渐减少
第三章 船舶推进装臵
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第三章 船舶推进装臵
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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；
推力传递过程 (★★★) ：
螺旋桨→推力环→油膜→推力块→推力轴承座→船体
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p
第三章 船舶推进装臵
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2、作用 (★★)
把柴油机曲轴的动力矩传给螺旋桨，以克服螺旋桨 在水中转动的阻力矩，同时又把螺旋桨产生的推力 传给推力轴承，以克服船舶航行中的阻力。
扭矩
M 9.55 P 103 n
N· m
推力
T 1.94
Pp v
p
kN
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三、中间轴和中间轴承(Intermediate shaft & bearing) ★
连接法兰
中间轴 L
中间轴承
L/3
作用：连接推力轴和尾轴，传递扭矩及推力，承受中间轴 重量，轴线定位。
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螺旋浆特性曲线
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螺旋浆的无因次特性
阻力增加，进程hp减小， J减少，K1、K2、C1、C2、C增加， 特性曲线变陡，反之变平坦。变矩浆的螺距角越大，即 螺距H越大 (进程hp越小)，特性曲线越陡。
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推进装臵部分组成方案
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第二节 轴系的组成
Section 2 shaft
一、轴系的组成、作用和工作条件
1、组成 (★★★)
T 1.94
P 轮机概论 p v Introduction to Marine Engineering
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第一节 船舶推进装臵的传动方式 Section 1 Type of Transmission
1、直接传动(Direct Transmission)
主机的动力直接经轴系传给螺旋桨，螺旋桨与主机 始终保持相同的转向和转速。 (★★★)
螺旋桨 轴系 主机
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二、推力轴和推力轴承(Thrust shaft, thrust bock) (★★★)
1-连接法兰；2-轴干；3-甩油环；4-轴颈5-推力环系轴向定位。
1-推力环；2、5-调节圈；3、4-推力块；6、7-压板
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(2)螺旋桨进程比(★★★)
进程hp：螺旋桨转一周，轴向实际前进距离。因水被推动后 移， hp<H 。 滑失h：螺距与进程的差值。hp=H-h 滑失比S：滑失h与螺距H的比值。S=(H-hp)/H 进程比J:进程与螺旋桨直径的比值。J=hp/D=Vp/nD (Vp=hp· n) Vp:实际航速。 转速不变时， p与船速成正比。
Propeller shaft assembly
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尾轴承 (Split Scalloped Shell Johnson Cutless Bearing). These bearings possess low coefficient of friction and inherent vibration-dampening qualities and are non-polluting.
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4、电力传动（Electrical transmission）
原动机带动发电机发电，将发出的电送到配电板， 再由配电板直接或经过变流器或变频器供给推进电 动机，从而驱动螺旋桨运转的一种传动方式。
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第三章 船舶推进装臵 Chapter 3 Marine Propulsion System
船舶推进装臵的传动方式★ ★ ★
轴系的组成★
★ ★
螺旋桨及其特性★
可调螺距螺旋桨
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5、各种航行条件下主机的工况
(1)船、机、桨的配合 力、力矩和功率的平衡：螺旋桨的推力克服船舶阻力，主 机提供螺旋桨推力所需扭矩和功率。 船舶阻力 船舶阻力包括：水力阻力(摩擦阻力、形状阻力、兴波阻 力)、风力阻力、惯性阻力。
R ArVs2
R-船舶阻力；Ar-阻力系数；Vs-船速。
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Section 3：Propeller and its characteristics
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(3)螺旋工作特性★ 浆的推力： T=K1ρn2D4=C1n2 浆的扭力矩：M=K2ρn2D5=C2n2 浆的效率： 桨的功率： P=2nM=Cn3 结论：桨的推力、扭矩与转 速的二次方成正比，吸收的 功率与转速三次方成正比。
螺旋桨特性曲线
结论：船舶阻力增加，航行工况变化时，则进程hp和进程比J 减小， K1、K2及C1、C2、C 增加，螺旋桨特性曲线变陡。反之， 当船舶因轻载、顺风、减速等原因使船舶阻力减小，进程比增大， K1、K2及C1、C2、C 减小，螺旋桨特性曲线则变平旦。
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与螺旋桨配合工作时的主机工况点 工况点：主机发出功率等于螺旋桨吸收功率，柴油机速度特性 曲线与螺旋桨特性曲线的交点。
柴油机速度特性变化 螺旋浆特性变化 cba-螺旋桨特性 1-柴油机标定负荷速度特性 2-柴油机部分负荷速度特性 3-柴油机超负荷速度特性
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主机换向和船舶倒航
螺旋桨换向及倒转工况 A-全速，B-半速，C-系泊，D-实际
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第三章 船舶推进装臵 紧急制动：在紧急情况下，在主 机转速降至30-60%ne时，按倒车起 动方式向主机供入压缩空气，对 主机运动部件、轴系和螺旋桨强 行制动，使它们较快停止转动， 然后倒车起动主机，使螺旋桨倒 转，尽快停止船舶的滑行。 倒航阻力大、桨效率低，为了主 机不超负荷，倒车最大转速不超 过标定转速70-80%，具体可根据 排烟温度确定。
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2、间接传动(Indirect transmission)
主机和轴系之间设减速器和离合器的传动方式。主 机可以不变速、不换向、可设轴带发电机。
(★★★)
主机 减速器/离合器 轴系 螺旋桨
轴带发电机
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1-主机 2-联轴器 3-离合器 4-万向轴 5-滑动 轴承 6-弹性联轴节 7-滚动轴承 8-上水平轴 9-上部螺旋锥齿轮 10-涡轮蜗杆装臵 11-齿式 联轴器 12-垂直轴 13-螺旋桨 14-下部螺旋锥 齿轮 15-下水平轴 16-旋转套筒 17-支架
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