船舶动力装置

§1-1船舶动力装置的含义(definition)及组成(composition)一、含义：船上所有机械设备及系统的总称任务：提供各种能量并通过应用这些能量以保证船舶的正常航行、生活和作业。

二、组成1、主推进装置主机组：原动机及为其服务的设备和系统。

原动机有：柴油机（DIESEL）、汽轮机（STEAM TURBINE）、燃气轮机（GAS TURBINE）其它设备如锅炉、推进器、传动装置等。

2、辅助设备电能：用于证明及电器设备，有柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组。

热能：用于加热、取暖等。

有辅助锅炉或余热锅炉。

压缩空气：用于柴油机启动、换向、舰艇鱼雷发射、潜艇沉浮及船上其它作业。

有压缩机、空气瓶及管件等。

3、全船系统：保证船舶正常工作和生活，安全航行的系统。

如通风、空调、照明冷藏、制淡等。

4、甲板机械：舵机、锚机、装卸设备及吊艇设备等5、机舱自动化设备§1-2船舶动力装置的基本类型和特点一、柴油机动力装置优点：1、较高的经济性，耗油率低2、质量轻3、机动性好，操作简单，起动快，正倒车迅速4、功率范围大1—80000千瓦缺点：1、单机功率小2、噪声振动大3、寿命短（大修期），高强载机只有1—5Kh二、蒸汽轮机动力装置优点：1、单机功率大2、噪声振动小3、寿命长，10万小时以上4、可用劣质燃料缺点：1、尺寸重量大2、效率低3、机动性差三、燃气轮机动力装置优点：1、质量尺寸小2、单机功率大3、机动性好1、无反转性能2、高温叶片寿命短3、进排气管大四、联合动力装置形式：燃气/蒸汽联合装置（COSAG ）柴油/燃气联合装置（CODAG ，CODOG ）燃气/燃气联合装置（COGAG ）优点：1）在保证足够大功率情况下，动力装置的尺寸重量小；2）操纵方便，备车迅速。

3）自巡航到全速工况加速迅速；4）两机组共用一个减速箱，具有多机并车的可靠性。

联合装置解决了船舶巡航时的经济性与战斗时的加速性的矛盾及较大续航能力与加速性的矛盾。

主要用于大型水面舰艇。

五、核动力装置优点：1）功率大，续航能力高；2）不消耗空气，可水下航行。

缺点：1）尺寸重量大，危险性大2）操纵复杂3）造价高，运营费用高（燃料价高）。

§1-3船舶动力装置的技术、经济及性能指标排水量：船舶总重量=空船重量+载重量航速单位：节1kn=1n mile/h=1.852km/h全速：主机长时间用额定转速工作时达到的航速经济航速：每海里耗油最低航速，巡航航速最低航速：主机以最低稳定转速工作时航速倒车航速：全速30%~40%技术指标：功率、质量、尺寸经济指标：油耗率、装置总效率、推进热效率、每海里耗油率、运转-维修经济性 性能指标：机动性、可靠性、自动-远操纵性、拖曳性及隐蔽性1、 功率指标相对功率2、 2、质量指标 干重Gg ：机器及管系重量湿重Gy ：机器及管系和管子里的工质重量总重GE ：机器及管系和管子里的工质及贮备重量相对指标：每千瓦重 3/133/23D C C D P P P DP w p c e p e ⋅=⋅=⋅==υαυηαTk g D G g k w k g P G yy eyy//==γ通常用0.1gy %来表示相对重量。

3、尺寸指标绝对尺寸：机舱长、面积、容积相对尺寸：相对长度：机舱长度与船长之比面积饱和度：单位机舱面积的有功功率容积饱和度：单位机舱容积的有功功率二、动力装置的经济指标燃油消耗率：整个动力装置单位推功率每小时所消耗燃料量2、有效效率3、 每海里耗油量三、动力装置性能指标1、机动性：启动时间、变工况时间、倒车时间2、可靠性：使用寿命，大修间隔3、拖曳性4、振动与噪声5、自动化-远程控制对船舶动力装置的要求1、机电设备安全可靠2、提高经济性3、具有一定的续航力4、具有良好的操纵性5、主/辅机选型合理6、其它要求1）不同工况机桨配合得当2）主机的遥控和自动化3）船舶建筑成本低4）尺寸质量小5）维护简单6）设备满足船舶规范第二章船舶轴系与传动r p c e T Te P P h kw kg P B b ηηη⋅⋅=⋅=)/(h kg B kg kJ Q kw P Q b BQ P PH T PH e PH T e //,36003600------==η223/23υηυηυυKb b C D P P P b B b e W p T Te M =====传动传动§2-1 推进装置形式与特点一、直接传动型（a，b）二、齿轮传动（c，d，e，f）三、可调螺距桨（h）四、电力传动（g）五、喷水推进高速水翼船，主机驱动水泵，泵中喷出的水的反推力推动船舶前进。

§2-2 船舶轴系对轴系的要求：1）工作可靠且有较长的寿命2）尽量采用标准化结构3）传动损失小4）良好的抗振性能5）对船体变形不敏感6）良好的密封性7）尺寸重量小一、轴系的任务与组成组成：1、传动轴：中间轴、推力轴、尾轴2、传动轴承：中间轴承、推力轴承3、尾轴管装置任务：传动功率及推力二、轴系的布置1、轴线：主机中心（齿轮箱）与桨中心连线2、轴线的数目：1-4理想的布置是轴线平行于基线，并与纵中平面平行3、轴承的位置与数量位置：变形小的地方数量原则：在保证轴系正常工作情况下，尽量减少轴承数量，增加轴段柔度，减小附加应力。

三、轴系的主要部件1、中间轴与轴承布置于推力轴与螺旋桨轴之间，一般轴系上有多段中间轴2、推力轴与轴承螺旋桨产生的推力就是通过推力轴承传给船体的。

3、螺旋桨轴：油润滑，水润滑。

螺旋桨轴的负荷：1）由桨重产生的弯曲力矩2）桨的不平衡质量、附水质量和桨的水动力不平衡使桨轴产生周期性弯曲力和扭转力3）船舶弯曲、变工况和桨轴转速变化引起附加动负荷4）轴承磨损、轴线沉陷和轴承的间隙过大产生冲击引起应力增加5）海水腐蚀产生“腐蚀疲劳”4、尾轴管装置1、组成：尾轴承、尾管、尾密封装置2、作用：支承，密封3、尾轴承润滑方式及材料水润滑轴承材料有：铁梨木、层压板（桦木）、橡胶和强化塑料。

油润滑轴承材料用白合金（铅基或锡基）4、尾密封装置填料函型密封：用于水润滑的密封Simplex 型密封：可用作油润滑的首尾密封四、轴系设计中应注意的问题1、严格按“船规”确定轴系各段直径，并进行规范的强度校核。

2、扭振、纵振、横振的测量及计算3、进行合理的校中计算：人为的将轴线调整为曲线状态，使轴系的负荷分配比较均匀。

校中方法：力矩分配法、三弯矩法、有限元法、矩阵位移法。

§2-3 齿轮传动机组一、齿轮传动机组的组成、作用、类型组成：倒顺减速齿轮、离合器、弹性联轴器及相应的润滑冷却系统。

作用：减速、变速、倒车、离合、减振类型：减速机组、倒顺减速机组、并车机组二、减速机组1、单级：垂直异心，水平异心2、两级或多级：燃气轮机或蒸汽轮机装置通常采用。

三、倒顺减速机组平行轴式：体积大，传动扭矩大行星齿轮式：体积小，传动扭矩小四、并车机组中速机并车优点：1）尺寸小、重量轻2）单机功率大3）巡航或低速时，可停运部分发动机，提高经济性4）提高舰艇生命力5）提高机动性6）有利标准化缺点：1）结构复杂、加工难度大2）负荷分配不均时会使主机过载3）操纵控制复杂化五、弹性联轴器与离合器1、弹性联轴器作用：缓冲、调频避振、降低对中要求、减振。

类型：橡胶高弹性联轴器、金属簧片式弹性联轴器选用联轴器时应考虑：1）发动机的额定功率、转速及扭矩2）联轴器最大扭矩3）联轴器允许扭矩转角、轴向和径向位移、角度偏差等2、离合器类型：湿式摩擦片式、锥型摩擦片式、气胎离合器。

作用：主机空载启动；部分机组工作；非反转柴油机实现倒车和双速传动；微速航行。

六、齿轮传动机组选型设计中应注意的问题1、离合器选型1）接合状态: n主=n从M主=M从=MTMtmax=K M主K=1.5—2.52）脱开状态：MT =0 M从=0对湿式摩擦片式离合器要防止“带排”3）滑摩状态：非稳定状态MT< M主到MT = M主滑摩结束。

时间为6—8秒。

第三章船舶辅助装置及管路§3-1 船舶辅助装置一、供电装置确定电站功率、类型、选择发电机组1、电站类型及组成按用途分：推进电站、全船性电站、应急电站按发动机分：全柴油发电机组、柴油发电机加废热发电机、柴油发电机加轴带发电机、蒸汽轮机发电机。

二、供汽装置1、用途与组成用途：加热、冲洗、驱动往复式货油泵、蒸汽发电机组2、辅助锅炉1）燃油辅助锅炉：烟管锅炉、水管锅炉2）废气锅炉3）混合锅炉3、蒸汽量计算先计算各舱柜及设备所需蒸汽量（KG/H），按运行工况确定负荷系数，并计算个设备耗汽量，再计算总耗汽量。

三、船舶制淡装置任务：从海水中分离掉各种盐分和杂质，制造出一定数量和规定纯度的淡水。

类型：沸腾式，闪发式组成：预热器、蒸发器、冷凝器沸腾式缺点：管壳式换热器容易结垢§3-2 船舶管系类型：动力管系（燃油管系、滑油管系、冷却管系、压缩空气管系、发动机进排气管系），船舶管系（通风管系、压载管系、舱底水管系、消防管系、制冷与空调管系、给排水管系、液压管系、生活水管系、蒸汽管系）一、燃油管系任务：保证主、辅机及辅锅炉所需燃油组成：注入与存放、调驳、净化（沉淀、过滤、分离）、供给，对燃烧重油的还有加热。

二、滑油管系任务：给机舱中各设备提供滑油供油方式：压力式（干式、湿式油底壳）、重力式（5-8米）净化方式：平行净化法、轮换净化法（用于小型机）三、冷却管系类型：开式、闭式、中央冷却式现今大部分采用中央冷却式，开式冷却极少使用闭式冷却系统中，海水分别冷却滑油冷却器、水套冷却器及中冷器中的热介质中央冷却系统是海水在中央冷却器中冷却淡水，淡水再分别冷却其它热介质四、压缩空气管系任务：为柴油机的启动、换向、离合等提供一定压力的空气。

五、舱底水管系任务：将机舱和货舱中舱底积水排除舷外六、消防管系水消防、蒸汽消防、二氧化碳消防、1211消防七、机舱通风管系自然通风、强制通风八、空调管系类型：集中空调、独立空调、分组空调第四章船舶推进轴系扭转振动及其控制§4-1 概述轴系振动有：扭转振动、回转振动（横振）、纵向振动。

其中以扭转振动为主，当周期性的交变力矩作用的频率与自振频率相同时，将产生共振。

我国“船规”规定220kW（300HP）以上的船舶都要申报扭振计算书。

一、扭振的概述1、轴系扭振的成因及危害轴系本身具有扭转振动的基本特性：弹性与惯性轴系承受不均匀的干扰力矩当扭转振动所产生的应力超过许用值时，会对轴系产生极大的破坏作用。

二、船舶规范三、扭转振动的基本概念1、扭摆有阻尼的强迫振动图示的单质量系统，轴只计柔度，不计惯量，圆盘只计惯量，忽略弹性。

稳太时S+U+R+T=0小结：1）系统自振频率仅与结构有关2）强迫振动频率与干扰力矩频率ω相同，但由于阻尼存在，共振时，强迫振动的相位落后于干扰力矩相位π/2，并产生动力放大。