可调螺距螺旋桨装置典型故障的分析与处理
颜少平1，张晓东2
（1．海军驻武汉四六一厂军事代表室，武汉430084；2．海军工程大学，武汉430033）
摘要：本文结合可调螺距螺旋桨装置的工作原理，对其在生产和使用中出现的几种典型故障现象进行了描述，并对每个故障的具体特征进行了分析，阐述了产生上述故障的原因，给出了解决问题的技术途径和措施。同时，为避免同类故障的重复发生，提高可调螺距螺旋桨装置的工作性能，有针对性地提出了在制造，工艺、安装、使用和维护等方面进行优化、改进的建议方案。
关键词：调距桨装置；典型故障；分析与处理
Analysis and Disposal of Several Model Fault for
Adjustable-Pitch Prop Device
YAN Shao-ping1, ZHANG Xiao-dong2
(1. The Naval Representation Office Stationed at 461 factory, Wuhan 430084, China; 2. Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China）
Abstract: Based on the work principle of the adjustable-pitch prop device ,this paper describes several model fault phenomenon appearing in making and using.According to the character of the fault,several reasons to nalysis fault,disposal measurers and technology approaches to solve fault are put forwarded.At the same time,in order to avoid appearance of the congener fault,and to improve the working performance of the adjustable-pitch prop device,several pertinence optimizing projects and amelioration suggestions about making,technics,fixing,using and maintenance are put forwarded ,too.
Key words: adjustable-pitch prop device; fault; analysis; disposal
1 前言
近些年来，通过不断地国产化研制和改进研究，我们已基本掌握了可调螺距螺旋桨推进的设计、制造、安装、维护和使用技术，并在民用和军用舰船中得到了广泛应用。尽管可调螺距螺旋桨装置的工作原理基本相同，但由于型号、结构的不同，以及生产工艺、安装要求等存在的差异，使用中暴露出的故障的表现形式也就多种多样。作者根据调距桨装置在使用中出现的各种故障，在总结经验的基础上，从结构、工艺和安装、使用、维护等方面进行了原因分析，提出了相应的处理措施。同时，为了降低装置的故障率，进一步提高装置的总体工作性能，提出了在结构、工艺等方面进行优化、改进的方案。
2 调距桨装置的工作原理及组成简介
可调螺距螺旋桨（Controllable Pitch Propeller，简称CPP）简称调距桨，是一种利用设置于桨毂中的一套转叶操纵机构，使桨叶绕垂直于桨轴的轴线转动以改变桨叶螺距的螺旋桨[1]。能充分利用主机功率，在主机转速和方向不变的情况下，经电控和液压系统对桨叶螺距的调节，灵活的实现船舶的前进、后退或停止，提高船舶的运动性能。
调距桨装置一般由桨毂桨叶组件、轴系组件、配油器、液压装置和电控单元等五个大的部分组成，各部分相互配合实现对桨叶螺距的调节。图1为调距桨装置组成结构示意图。
1、桨毂组件；
2、轴系组件；
3、配油器组件；
4、电控系统；
5、液压系统
图1 调距桨系统结构示意图
调距桨与定距桨相比，因其系统结构复杂，因而故障点也就较多。而作为典型的机电液耦合的复杂系统，产生故障的原因也就呈现多样性[2]。这些故障有些是机械、液压或电控系统中某单一部件引起的，有的则是机、电、液各部分元件综合作用的结果。即使是同一故障现象其产生的原因也不尽相同。因而，从产生故障的机理出发去研究故障现象，了解故障的本质，快速、准确的进行故障诊断与处理，对装置的有效、安全运行，以及维护、保养有极为重要的作用。下面对调距桨的几个典型故障现象进行分析。
3 调距桨装置典型故障现象及分析处理
3.1 配油器温度过高和泄漏量超标
配油器温度过高是指配油器高、低压密封环处巴氏合金温度超出技术指标的要求。配油器的泄漏量超标，是指单位时间内，高、低压密封环处液压油内泄露量超过技术指标要求，导致泄油箱的抽油泵短时内频繁启动。
产生上述故障的主要原因是：1）由于配油环与配油轴之间的配合间隙过小，摩擦、生热过大；2）配油轴与配油环之间的液压油内泄露量过小，润滑和冷却效果差，进而出现密封环巴氏合金温度过高或超标；3）配油环与配油轴之间的配合间隙过大直接引起液压油内泄露量超标；4）由于液压油的温度升高，粘度下降，泄漏量增加。
由于配油器巴氏合金温密封环的温度与泄漏量存在既联系又矛盾的关系，因此在故障处理时比较棘手。主要措施是：1）优化密封环的制造工艺，既要保证密封环的制造精度，又要防止轴承环的变形；2）严格控制高、低压密封环与配油轴之间的装配间隙；3）航行过程中，若存在高、低压密封环温度过高，可增加冷却水量以保证配油器的正常工作；4）若同时存在高、低压密封环温度过高和泄露量超标，宁可放弃对配油环与配油轴之间的间隙控制，以降低轴承温度，保证配油器的正常工作。
3.2 螺距指示波动、漂移或不能稳距
螺距指示表波动、漂移或不能稳距故障是在台架试验和航行过程中，电气螺距表和配油器机械指针不稳定，出现较大波动或偏离而导致液压系统频繁变距[3]。
产生此类故障的主要原因是：1）调距桨系统在注入液压油的过程中，可能有空气进入系统，变距过程中螺距表指示出现不稳定现象；2）液压锁止阀漏油，桨毂油缸背压不够，桨叶受到海水的反作用力，螺距出现波动；3）电控系统螺距死区太小，系统太敏感，受到闭环控制系统的作用，螺距一直处于纠偏中，从而引起螺距指示不稳定或波动、漂移。
此类故障排除的方法是：1）进行多次变距试验，排除系统中的空气；2）去掉反馈信号，保留指示信号，若螺距指示一直发生变化，则为锁止阀故障，应拆检或更换锁止阀；3）将螺距死区调大，如果故障
现象能消除，则故障原因为螺距死区设置过小。
3.3 桨叶抖动或爬行
桨叶抖动或爬行故障是指调距桨变距过程中，调距压力发生较大波动的现象，或则明显的桨叶颤音、步进。有时是静态调距正常，高速运转调距时出现爬行。有时是无论什么状态下调距时都出现爬行现象。
产生此类故障的主要原因有：1）桨毂零件制造超差，主要是桨叶法兰与轴承之间的间隙过小，存在局部干摩擦，摩擦力矩过大的原因；2）液压系统存在较大冲击；3）液压系统中存在空气。
此类故障可采取下述方法进行排除：1）首先可以通过松懈桨叶螺栓，降低螺栓力矩后进行静态调距，若爬行现象消除，则可判断故障由于桨叶与轴承间隙过小引起。可进一步拆卸桨叶，观察桨叶法兰端面是否存在磨痕，根据磨痕情况对轴承环或桨叶法兰端面进行机加工以扩大其配合间隙。2）由机械卡滞导致的调距压力波动的情况很少见，大多数为液压系统的冲击导致变距压力不稳，可减少液压系统弯管的数量，减少液压冲击，从而减小调距压力的波动；3）若桨箍或油缸结构设计中有放气塞，则可拧松放气塞，释放液压系统中的空气；4）若设计中无此结构，则需要多次调距动作，以逐步排出液压系统中在输油过程中带入内部的空气。
3.4 变距停滞
调距停滞故障一般表现为调距时，调距机构会在某一停滞点停顿一段时间后再继续变距，在停滞期间及再次开始变距时变距压力变化很小。
产生调距停滞故障的主要原因是：密封件压缩量不够或损坏导致桨毂油缸内部存在泄漏。
采取的处理措施是：1）检查桨毂油缸内部的密封圈型号规格是否正确；2）检查桨毂油缸和活塞杆之间的格来圈是否损坏或压缩量；3）更换密封圈。
3.5 液压系统不能卸荷
调距桨液压系统不能卸荷的故障是指在变距停止时主泵不能空载卸荷。正常情况下停止变距时泵出口压力应为0，故障发生时实际压力却达1MPa~6MPa。若长期使用，液压油温升过高，对整个液压系统寿命会有很大影响。
产生此类故障的主要原因有：1）回油滤器堵塞或管路堵塞，导致系统的背压过高；2）泵出口一般有一个带卸荷功能的安全阀，安全阀主阀芯卡死，或卸荷阀阀芯卡死，或者这两个阀损坏，导致不变距时系统无法卸荷。
采取的处理措施是：1）若滤器压差没有报警，回油管路未见异常振动，则可基本排除液流不畅的故障；2）若变距过程中压力有变化，且到止档位置后压力到溢流设定值，调节溢流阀阀，压力无变化，则基本可以判断安全阀的故障；3）若调节卸荷阀的调压螺母，压力无变化，调压螺母阻力变小，阀芯没有动作，则可判断卸荷阀损坏。
3.6 液压泵组吸空
液压泵组吸空故障表现为调距桨开启主泵时，泵对应的出口压力显示为0，且无法变距。
产生此类故障的主要原因有：1）吸油管路密封不紧；2）泵体放气螺塞松动；3）吸油管路堵死。
处理措施是：1）拧紧吸油管路上的对接法兰，往吸油管路上喷洒肥皂水，若出现气泡，则存在密封泄露，需检查或更换密封圈；2）拧紧放气螺塞，查看故障是否排除；3）检查止回阀是否装反，造成吸油管路堵死。
3.7 主、备用泵非正常情况下自动切换
在航行过程中，在轴系高速运转的情况下，手动机旁从全正车到全倒车变距的过程中，出现低压报警，同时主备用泵自动切换故障。
产生该故障的主要原因有：1）液压系统故障；2）压力继电器故障；3）轴系处于高速运转的状态，从正车螺距变距至倒车螺距的过程中，由于受到水的作用力，倒车变距压力往往很小，液压系统存在瞬时的压力冲击，有可能某一时刻，压力低到压力继电器的切换值，当此低压停留的时间超过延时继电器设置的时间时，就会产生泵组的自动切换，出现延时继电器故障。
处理措施是：1）静态时，进行故障模拟，若重复出现，则存在液压系统故障；2）检查压力继电器，
观察其能否正常工作，压力设定值是否正确；3）检查延时继电器的时间是否过小，否则应放大延时时间间隙。
3.8 比例阀控制失效
在航行或静态调距时，操控比例阀进行变距过程中，螺距不受控制或无法实现调距桨变距功能，出现控制失效故障。
产生该故障的主要原因有：1）比例阀发生卡滞、堵塞并报警；2）配油器、内油管等泄漏量过大，无法实现变距功能；3）比例阀损坏。
采取的措施是：1）拆检比例阀，观察比例阀阀芯有无划痕，若存在划痕应修磨去除；若无划痕则将阀芯阀体清洗干净，复装完成后观察调距桨能否变距；2）比例阀如果能正常操控，则静态操控比例阀，观察止挡压力，若止挡压力过低，则检查安全阀设定压力，若设定压力正常，压力仍无法建立，则是配油器及内油管等泄漏量过大，导致控制失效；3）拆检比例阀如证实未发生卡滞和堵塞，操控比例阀无换向动作发生，则为比例阀损坏故障。
3.9 机桨不匹配
机桨不匹配故障表现为主机转速与调距桨角不匹配。
产生此类故障的主要原因有：1）主机转速信号与标定位置不相符；2）调距桨螺距信号与标定位置不相符；3）使用一段时间后信号发生漂移。
采取的措施是对主机负荷信号和螺距信号重新进行标定。
4 对系统设计的几点改进建议
1）在调距桨系统设计时采取技术成熟的轴端配油器。轴端配油器在泄漏量和温升方面均容易较好的控制，实船应用中有良好的表现，故障率低。
2）设计桨毂体时，注意增设放气孔。由于桨毂内低压腔内液压油几乎不发生循环，导致桨毂内的空气很难排出，应在桨毂体注油孔的对面设置排气孔，便于桨毂内空气的排出。
3）配油器的温度过高和泄漏量超标都直接与配油环和配油轴的间隙有关，只有合理的设计，并在制造、装配时控制好配油器高、低压密封环的配合间隙的间隙，才能从根本上解决配油器温度过高和泄漏量超标的问题。
4）优化液压系统设计，特别是油箱上的液压油管除了布置有序外，同时要注意减少弯管数量以减少压力冲击，维持调距平稳。
5）在应急调距中，机械应急调距的速度很慢，人工操作难度大，费时费力，效率极低。应改进设计增加气动或电动应急调距功能，以满足调距桨控制失效或其他故障情况下的应急处理。
6）桨叶法兰与轴承环之间的结构应尽可能简单，减少弹簧等附加零件，采取叶根螺栓的预紧力压缩轴承环与桨叶法兰之间的O型密封圈，实现桨叶的调距旋转和密封功能。可避免由于桨叶法兰与轴承环之间的间隙控制不当而出现的桨叶抖动或爬行现象。
7）开展比例阀国产化研制，解决外购瓶颈问题。比例阀是调距桨液压系统的关键部件，目前调距桨系统使用的比例阀出现故障后，修理或更换严重依赖进口，无论从保障性、维修性还是战斗性、及时性方面都受到制约。
5 结论
作者结合可调螺距螺旋桨装置在使用过程中暴露出的故障现象，在总结了已解决的实际问题经验的基础上，逐一从结构、工艺、安装、使用等方面进行了原因分析，并阐述了相应的处理措施。虽然可调螺距螺旋桨装置因结构、工艺的差异，其在使用中暴露出的问题也将千变万化，需要对具体问题进行具体分析和处理，但由于其工作原理的基本一致，文中阐述的解决问题的措施和方法对处理其他相关问题仍具有一定的借鉴作用。另外，文章提出的在结构、工艺及安装、使用、维护等方面进行改进的具体方案，虽然不能杜绝其他问题的发生，但在避免同类故障的再发生，降低故障发生率，提高装置工作的可靠性和整体性
能方面，具有明显的积极作用。
参考文献：
[1] 盛振邦, 刘应中. 船舶原理[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2003.
[2] 王森. 调距桨液压系统故障仿真与诊断技术研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2013.
[3] 刘军. 可调桨使用与故障处理[J]. 海洋开发与管理, 2012(6): 页码范围.
作者情况：颜少平（1964.09），男，高级工程师，研究方向为舰船机械及兵器应用。
通讯地址：武汉市、青山区、武东街9号，海军驻武汉四六一厂军事代表室，邮政编号430084。
船舶轴系的安装 1、轴系的作用：是将主机发出的功率传递给螺旋桨；螺旋桨旋转后产生的轴向推力通过轴系传给推力轴承，再由推力轴承传给船体，使船舶前进或后退。 2、轴系的组成：通常指从主机曲轴末端（或减速齿轮箱末端）法兰开始，到尾轴（或螺旋桨轴）为止的传动装置。其主要部件有：推力轴及其轴承、中间轴及其轴承、尾轴（或螺旋桨轴）及尾轴承，人字架轴承，尾轴管及密封装置，各轴的联轴节。有的船舶还另有短轴，用来调整轴系长度。此外，还有隔舱壁填料函和带式制动器等。 3、轴系的结构种类很多，有常用型螺旋桨推进装置轴系；可调螺距螺旋桨推进装置轴系；正反转螺旋桨推进装置轴系；可回转式螺旋桨推进装置轴系等。 4、一般来说，具有两根或两根以上中间轴的轴系，称为长轴系；只有一根或者没有中间轴的轴系称为短轴系。 5、双轴系船舶，左右主机回转方向必须相反，当船舶在正车前进时，右舷主机一般为右转，而左舷主机位左转。如果主机回转方向一致时，则可通过换向机构来实现。 6、当主机或齿轮箱内部设有推力轴承时，轴系就可以不必设置独立的推力轴承了。 7、推力轴及其轴承的作用有两点：一是承受螺旋桨所产生的轴向推力，并传递给船体，使船舶产生运动；二是防止螺旋桨产生的轴向推
力直接传给主机曲轴，使曲轴发生移动及歪斜，而损坏主机的机件。 8、常见的推力轴承有两种结构形式，一种是旧船上常见的马蹄片式推力轴承；另一种是单环推力轴承（又称米歇尔式推力轴承），前者已被淘汰。 9、隔舱壁填料函的作用是在轴系通过舱壁时，使舱壁保持水密，以保证船舶的抗沉性。当主机舱布置在尾部，就不用隔舱壁填料函。10、在双轴系船舶中，轴系一般带有制动机构，这是为了在航行中需要停下某一套动力装置时，就用制动机构把它制动住，使轴系不因水流影响而转动。此外，制动机构也可以帮助主机缩短换向时间。11、尾管轴承绝大多数采用滑动轴承。当尾管轴承采用铁犁木、橡胶、层压板和尼龙等材料时，则用水作为冷却润滑剂。这时，尾管通常都用铜质保护套或玻璃钢保护层来保护尾轴轴颈，以防止海水对尾轴的锈蚀。当尾轴管内采用白合金轴承时，均用润滑油来润滑冷却，这时尾轴管首尾端都设有密封装置。 12、中间轴承大多数采用白合金的滑动轴承，但也有采用滚动轴承的。当采用滚动轴承时，各中间轴和尾轴一端的连接法兰必须制成可拆联轴节，以便于滚动轴承的拆装，中间轴承均用润滑油润滑，有冷却水（在管子内）再来冷却润滑油。 13、当尾轴伸出船体外的长度较长时，就需要两人字架给以支承，这通常在双轴系船舶上采用，人字架轴承通常为滑动轴承。 14、因为人字架轴承和尾轴管轴承都在水中工作，故其轴承通常用铁犁木、桦木层压板、硬橡胶等材料制成，这类材料的轴承是用舷外水
螺旋桨概述 1.概念 1.1结构 图1 螺旋桨示意图 图2 螺旋桨结构 螺旋桨由桨叶、浆毂、、整流帽和尾轴组成，如上图所示。 滑失：如果螺旋桨旋转一周，同时前进的距离等于螺旋桨的螺距P，设螺旋桨转速为n，则理论前进速度为nP。也就是说将不产生水被螺旋桨前后拨动的现象，然而事实上，螺旋桨总是随船一起以低于nP的进速V s对水作前进运动。那么螺旋桨旋转一周在轴向上前进的实际距离为h p（＝V s/n），称为进距。于是我们把P与h p之差（P－h p）称为滑失。 滑失与螺距P之比为滑失比： S r＝（P－h p）/P＝（nP－V s）/nP＝1－V s/nP
式中V s/nP称为进距比。 从式中可以得出，当V s＝nP时，S r＝0。即P＝h,也就是螺旋桨将不产生对水前后拨动的现象，螺旋桨给水的推力为零。 因此我们可以得出结论：滑失越大，滑失比越高，则螺旋桨推水的速度也就越高，所得到的推力就越大。 1.2工作原理 船用螺旋桨工作原理可以从两种不同的观点来解释，一种是动量的变化，另一种则是压力的变化。在动量变化的观点上，简单地说，就是螺旋桨通过加速通过的水，造成水动量增加，产生反作用力而推动船舶。由于动量是质量与速度的乘积，因此不同的质量配合上不同的速度变化，可以造成不同程度的动量变化。 另一方面，由压力变化的观点可以更清楚地说明螺旋桨作动的原理。螺旋桨是由一群翼面构建而成，因此它的作动原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化与入流的攻角，使流经翼面上下的流体有不同的速度，且由伯努利定律可知速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同，因而产生升力。而构成螺旋桨叶片的翼面，它的运动是由螺旋桨的前进与旋转所合成的。若不考虑流体与表面间摩擦力的影响，翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力，而在旋转方向的分量就是船舶主机须克服的转矩力。 1.3推力和阻力 以一片桨叶的截面为例：当船艇静止时，螺旋桨开始工作，把螺旋桨看成不动，则水流以攻角α流向桨叶，其速度为2πnr（n为转速；r为该截面半径）。根据水翼原理，桨叶要受升力和阻力的作用，推动螺旋桨前进，即推动船艇前进。船艇运动会产生顶流和伴流。继续把船艇看成不动，则顶流以与艇速大小相等，方向相反的流速向螺旋桨流来，而伴流则以与艇速方向相同，流速为u r向螺旋桨流来。通过速度合成，我们可以得到与螺旋桨成攻角α，向桨叶流来的合水流。则桨叶受到合水流升力dL和阻力dD的作用，将升力和阻力分解，则得到平行和垂直艇首尾线的分力：
可调螺距螺旋桨装置典型故障的分析与处理 颜少平1，张晓东2 （1．海军驻武汉四六一厂军事代表室，武汉430084；2．海军工程大学，武汉430033） 摘要：本文结合可调螺距螺旋桨装置的工作原理，对其在生产和使用中出现的几种典型故障现象进行了描述，并对每个故障的具体特征进行了分析，阐述了产生上述故障的原因，给出了解决问题的技术途径和措施。同时，为避免同类故障的重复发生，提高可调螺距螺旋桨装置的工作性能，有针对性地提出了在制造，工艺、安装、使用和维护等方面进行优化、改进的建议方案。 关键词：调距桨装置；典型故障；分析与处理 Analysis and Disposal of Several Model Fault for Adjustable-Pitch Prop Device YAN Shao-ping1, ZHANG Xiao-dong2 (1. The Naval Representation Office Stationed at 461 factory, Wuhan 430084, China; 2. Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China） Abstract: Based on the work principle of the adjustable-pitch prop device ,this paper describes several model fault phenomenon appearing in making and using.According to the character of the fault,several reasons to nalysis fault,disposal measurers and technology approaches to solve fault are put forwarded.At the same time,in order to avoid appearance of the congener fault,and to improve the working performance of the adjustable-pitch prop device,several pertinence optimizing projects and amelioration suggestions about making,technics,fixing,using and maintenance are put forwarded ,too. Key words: adjustable-pitch prop device; fault; analysis; disposal 1 前言 近些年来，通过不断地国产化研制和改进研究，我们已基本掌握了可调螺距螺旋桨推进的设计、制造、安装、维护和使用技术，并在民用和军用舰船中得到了广泛应用。尽管可调螺距螺旋桨装置的工作原理基本相同，但由于型号、结构的不同，以及生产工艺、安装要求等存在的差异，使用中暴露出的故障的表现形式也就多种多样。作者根据调距桨装置在使用中出现的各种故障，在总结经验的基础上，从结构、工艺和安装、使用、维护等方面进行了原因分析，提出了相应的处理措施。同时，为了降低装置的故障率，进一步提高装置的总体工作性能，提出了在结构、工艺等方面进行优化、改进的方案。 2 调距桨装置的工作原理及组成简介 可调螺距螺旋桨（Controllable Pitch Propeller，简称CPP）简称调距桨，是一种利用设置于桨毂中的一套转叶操纵机构，使桨叶绕垂直于桨轴的轴线转动以改变桨叶螺距的螺旋桨[1]。能充分利用主机功率，在主机转速和方向不变的情况下，经电控和液压系统对桨叶螺距的调节，灵活的实现船舶的前进、后退或停止，提高船舶的运动性能。 调距桨装置一般由桨毂桨叶组件、轴系组件、配油器、液压装置和电控单元等五个大的部分组成，各部分相互配合实现对桨叶螺距的调节。图1为调距桨装置组成结构示意图。
名词解释 1.动力装置：为船舶提供各种能量，保证船舶正常航行，作业，人员生活安全所需的机械设备综合体。 2.推进装置：提供船舶正常航行所需提动力的一整套设备。辅助装置：提供船舶除推进装置以外的其他所需能量的设备。船舶轴系：是船舶动力的基本组成部分，在推进装置中，从发动机的输出法兰到推进器之间，以传动轴为主的一整套设备。 3.轴线：从主机到螺旋桨间的轴系，往往是由几段位于同一直线相互连接起来的轴。 4.离合器：是在主动轴运转时把从动轴接合或脱开的一种传动设备。 5.可调螺距螺旋桨装置：是通过转动桨叶来改变螺距，从而改变船舶航速或正倒航的一种螺旋桨推进装置。 6.管路系统：泛指为专门用途而输送流体的成套设备，以保证船舶动力装置可靠正常地工作以及船舶安全航行而设置的辅助机械、辅助设备、检测仪表、附件以及管路的总称。 7.柴油机特性：是指它在某一工作条件下的一些主要技术经济指标。 简答： 1.船舶动力装置的组成： （1）推进装置（主机、船舶轴系、传动设备、推进器）（2）辅助设备（船舶电站、辅助锅炉装置）（3）船舶管路系统（动力管路系统、船舶管路系统）（4）船舶甲板机械（锚泊机械设备、操舵机械设备、起重机械设备）（5）机舱自动化设备 2.船舶动力装置的主要任务： 为船舶提供各种能量，保证船舶正常航行、作业、人员生活的安全所需的机械设备综合体。 3.船舶动力装置的类型： （1）柴油机动力装置（2）汽轮机动力装置（3）燃气轮机动力装（4）联合动力装置（5）核动力装置。 4.柴油机优点：（1）有较高的经济性（2）重量轻（3）具有良好的机动性 缺点：（1）单机功率低（2）柴油机工作中振动噪声大（3）大修期短（4）柴
船用螺旋桨小知识集锦 螺旋桨简介 由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。 普通运输船舶有1～2个螺旋桨。推进功率大的船，可增加螺旋桨数目。大型快速客船有双桨至四桨。螺旋桨一般有3～4片桨叶，直径根据船的马力和吃水而定，以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。螺旋桨转速不宜太高，海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。 驱动船前进的一种盘形螺旋面的推进装置。由桨叶及与其相连结的桨毂构成。常用的是三叶、四叶和五叶。包括单体螺旋桨、龙叶导管螺旋桨、对转螺旋桨、串列螺旋桨、可调螺距螺旋桨、超空泡螺旋桨、大侧斜螺旋桨等。螺旋桨一般安装在船尾（水下）。船用螺旋桨多由铜合金制成，也有铸钢，铸铁，钛合金或非金属材料制成。对船用螺旋桨的研究分理论和试验两个方面。理论方面现已有动量定理、叶元体理论、升力线理论、升力面理论、边界元方法等理论和分析方法，能较准确地预报螺旋桨的水动力性能并进行理论设计。试验方面的研究主要是通过模型试验研究螺旋桨性能，绘制螺旋桨设计图谱。船用螺旋桨的设计方法分两大类，即理论设计方法和图谱设计方法。 60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。 螺旋桨的分类 在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能，更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率，发展了以下几种特种螺旋桨。 可调螺距螺旋桨 简称调距桨，可按需要调节螺距，充分发挥主机功率;提高推进效率，船倒退时可不改变主机旋转方向。螺距是通过机械或液力操纵桨毂中的机构转动各桨叶来调节的。调距桨对于桨叶负荷变化的适应性较好，在拖船和渔船上应用较多。对于一般运输船舶，可使船-机-桨处于良好的匹配状态。但调距桨的毂径比普通螺旋桨的大得多，叶根的截面厚而窄，在正常操作条件下，其效率要比普通螺旋桨低，而且价格昂贵，维修保养复杂。 导管螺旋桨 在普通螺旋桨外缘加装一机翼形截面的圆形导管而成。此导管又称柯氏导管。导管与船体固接的称固定导管，导管被连接在转动的舵杆上兼起舵叶作用的称可转导管。导管可提高螺旋桨的推进效率，这是因为导管内部流速高、压力低，导管内外的压力差在管壁上形成了附加推力;导管和螺旋桨叶间的间隙很小，限制了桨叶尖的绕流损失;导管可以减少螺旋桨后的尾流收缩，使能量损失减少。但导管螺旋桨的倒车性能较差。固定导管螺旋桨使船舶回转直径增大，可转导管能改善船的回转性能。导管螺旋桨多用于推船。
对舵来说，船体不行进时不能起作用。因此，现在的水下机器人大多采用有利于原地转动的推进器代替舵。为了满足水下机器人巡航、搜索、跟踪、悬停和对接等运行方式，要求水下机器人较其他税种载器具有更多的自由度。即具有进退、侧移、升沉及横摇、纵摇和首摇6个自由度，这样水下机器人就可以在人和方向上运动。 螺旋桨推进器 在螺旋桨推进器中，桨叶同浆毂的相对位置不能改变的称为固定螺旋桨，若通过设置于桨毂中的操作机构，使桨叶能够转动，使桨叶能够转动而调节桨叶同桨毂相对位置的称为可调螺距螺旋桨。 这种螺旋桨具有以下主要优点： ①在任何航行条件下均可充分利用马达的全部功率； ②在不能改变马达转速的情况下，可调节螺距适应对下机器人的各种航行状态，并可显著改善操纵性能； ③在前进、减速、后退等过程中，可完全不改变马达的转速及转向，减轻了部件的磨损。因此，可调螺距螺旋桨适用于对灵敏性要求高，需要经常灵活地前进、停车及倒退的情况。 导管螺旋桨 导管螺旋桨是在螺旋桨的外面罩上一个专门设计的套筒或导管，可以提高其效率。 优点： ①在螺旋桨转动时，导管在螺旋桨旋转平面的前部产生一个负压区，在其后部产生一个正压区，从而产生向前的推理。一个合理设计的导管螺旋桨推进器，导管部分可以产生总推力的一半左右的推力。 ②可以大大提高低进速时的推进效率，即在高滑脱工况下螺旋桨的效率可以达到普通螺旋桨在底滑脱工况下的性能，因此，特别适用于重视低速下推力的水下机器人。 ③导管螺旋桨在水下机器人上被广泛应用的原因是在同效率下直径比普通螺旋桨小得多，这有利于缩小水下机器人的总体尺寸，便于操作。 螺旋桨的载荷越重，尾流能量损失的江邵就越大，采用导管带来的好处就越多，但是对于轻载的情况，由于尾流原来就收缩很小，采用导管就得不偿失了。 喷水推进器 喷水推进器与航空上喷气推进器相类似，它以水作为介质，水通过水下机器人内的大流量水泵获得高速后，经喷管喷出，由喷出的高速水流的反作用获得推进力。 当前，喷水推进器在低速时的效率还很低，这主要是由于在低速时，这种装置没有大容量的水提供给他，因此要活的大推力智能提高喷水的速度，这样就大大增加了动量损失。随着速度的提高，喷水推进器的效率也随之提高。因此，它不仅适合于高速船舶，还可用于大型舰船。 但就水下机器人而言，采用喷水推进器装置的优点是几乎完全取消了水下机器人上的任何附体，没有突出物，而且消除了轴承和传动装置的损失以及螺旋桨的空泡损失，同时可以依靠改变推力的方向而使操纵更加容易。 航向控制 舵在相对流速大时效果良好，但在相对流速小时效果极差。水下机器人在大多数情况下只是低速运动，用翼型舵改变航向有时几乎毫无效果。因此，取消舵，在前后方向，甚至上下、左右方向上安装多台推进装置，由这些推进器的合理来进行航向控制。理论上装有6台推进器，可使水下机器人获得6个自由度，即能够在任意方向上运动。实际上由于配置等原因，推进器的数量往往和运动自由度并不一致，但是不管怎么样，只是在低速下运动的水下机器
1.什么是船舶动力装置？ 答案:船舶动力装置的含义和“轮机”的含义基本相同，是为了满足船舶航行、各种作业、人员生活、财产和人员安全的需要所设置的全部机械、设备和系统的总称。 2船舶动力装置的组成？ （1）推进装置：推动船舶航行的装置。包括主机、轴系、传动设备和推进器；（2）辅助装置：除了直接产生船舶推动力的装置以外，将产生其他使用能量的装置。包括船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统。（3）自动化设备：为减轻劳动强度、提高工作效率等所设置的设备。由遥控、自动调节等设备组成。（4）甲板机械：为保证船舶航向、停泊、装卸货物及起落重物所设置的机械设备。包括舵机、绞揽机、起货机、尾门尾跳系统、吊艇机及舷梯升降机等。（5）管路系统：用以输送流体的管系。由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器及其附件组成。可分为动力系统和辅助系统等。（6）防污染设备：用来处理污染物排放的设备。包括油水分离装置、焚烧处理装置等 3.船舶动力装置有哪些基本要求？ 答:（1）续航力：指不需要补充任何物资所能航行的最大距离或最长时间（2）经济性：动力装置的费用占船舶总费用的比例很大，为了提高船舶的营运效益，尽量提高动力装置的经济性（3）可靠性：保证船舶安全运行、防止船舶污染海洋环境的重要前提（4）重量和尺度：为提高船舶经济效应，应减少动力装置的重量和尺度（5）机动性：改变船舶运动状态的灵活性，主要体现在起航、变速、倒航和回转性能。（6）要求便于维护管理，有一定的生命力，有一定的自动化程度，满足验船和造船规范。 4. 基本性能指标是什么？ 答：（1）机舱饱和度：表征机舱的面积和容积利用率的指标，分别由面积饱和度和容积饱和度来表示（2）单位重量：主机单位有效功率的重量（3）相对重量：主机重量与船舶满载排水量之比（4）船舶有效功率：船舶克服水、风对船体阻力所消耗的功率（5）动力装置有效热效率：每小时螺旋桨推力功的相当热量和同样时间内动力装置消耗的燃油所放出的总热量之比(6) 动力装置燃油消耗率 ηz ：每小时燃油总消耗量与螺旋桨推力功率之比（7）船舶日耗油量：每24h 燃油消耗总量（8）每海里燃油消耗量：每航行1 n mile时所消耗的燃油总量5.船舶推进装置的传动方式 答：（1）间接传动：具有主机转速不受螺旋桨要求最低转速的影响、轴系布置比较自由等优点，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（2）直接传动：具有结构简单维护方便、经济性好、寿命长等优点。重量尺寸大，船舶微速航行速度受到主机最低稳定转速的影响（3）电力传动：具有机舱布置灵活、主机转速不受螺旋桨转速的限制等优点，多用于破冰船、拖船、渡船等。除以上四种传动方式，还有调距桨装置、喷水推进器传动装置等（4）Z型传动：具有操纵性能好、船尾形状简单、检修不用进坞等优点，
调距螺旋桨 通过设置于桨中的操纵机构使桨叶能够相对于桨转动而调节螺距的螺旋桨，称为可调螺距螺旋桨。 据记载，大约在一个半世纪以前，在帆船上首先开始装置蒸汽机和螺旋桨时就产生了应用可转动叶瓣的螺旋桨的观念，这些船舶在没有风力时，借机器和螺旋桨来航行。在风里足够时，停机而靠风力来航行，在风帆航行的状态下，停止的螺旋桨会产生相当大的阻力，此时转动螺旋桨的叶瓣将阻力最小，到1884年英国人符特科洛夫脱研究的一只调距螺旋桨得到实际应用。 后来调距螺旋桨在内燃机船舶也得到应用，那时的蒸汽机和内燃机还没有建立转向装置。是通过调距螺旋桨达到换向目的而引起人们的兴趣。由于某些船舶的航行状态经常需要变更(如军舰的巡航航速和最高航速，拖轮和渔船的自由航行与拖拽航行)，一些船舶因增加吃水、风浪中航行及污底等影响而降低航速，而港内拖轮、渡轮、破冰船等对操纵性能要求较高，这些都对调距桨的发展提出了要求。近几十年来调距桨的技术发展较快，已被广泛应用于各种商船和军舰。 20世纪30年代是调距桨发展的新时期，1934年瑞士爱舍维斯（Escher—Wyss）公司首次将调距桨装在一艘184kW（250马力）的游艇艾彩尔（Etzel）号上，1936年挪威的列爱思（Liaacn）公司生产了其第一套调距桨，1937年瑞典的卡米瓦（Kamewa）公司开始生产了其第一套调距桨装在110kW（150马力）的湖泊帆船上。之后英国的罗托尔（Rotol）公司、美国的摩根史密斯（Morgen Smith）公司、荷兰的列泼斯（Lipes）公司等也相继开发了具有各自特点的螺旋桨。 1963年的瑞典的Kamewa公司制造了当时世界上最大的调距桨（桨重28.5吨，桨直径5.8米）安装在25000吨散货船Sliver Isle号上，主机功率7281kW（9900马力）。 1974年瑞士的Escher—Wyss公司在日本川崎工厂生产了当时世界上最大的调距桨，功率为3338kW（45300马力），直径7.2米安装在澳大利亚国家轮船公司的《澳洲企业》号集装箱船上。 日本的海鸥螺旋桨股份公司是日本主要的调距桨生产厂，已生产调距桨数千套。 我国的调距桨研究开发工作始于50年代。1958年上海渔轮修造厂设计制造了257kW（350马力）的调距桨，安装在一条拖轮上。1962年上海船舶修造厂相继生产了552kW（750马力）和1471kW(2000马力)的调距桨，1964年开始，由中国船舶行业总公司708所设计的294kW(400马力)、662kW（900马力）和883kW（1200马力）的调距桨分别安装在布缆船、渔船的挖泥船上。1968年以后的上海的江南造船厂、东海船厂先后生产了1912kW（2600马力）的调距桨，分别安装在万吨级挖泥船和拖轮上。1976年中华造船厂制造当时我国功率最大的3310kW(4500马力)、直径最大（3.46米）的调距桨，安装在6620kW（9000马力）的拖轮上。 上海交通大学自1960年开始对调距桨进行研究，除了进行敞水性能试验外，还进行了叶力矩的测试，开发了叶力矩仪测量调距桨的桨叶转动矩，同时进行了理论计算研究工作，提供了比较优秀的JDC—3调距桨系列，提供了可供设计图的图谱。 调距桨的工作原理 普通螺旋桨的螺距是固定的，在设计条件下航行时可以充分发挥主机的功率，螺旋桨的效率译为最佳， 但对多公况船舶航速降低、螺旋桨的进速变小时，如果保持主机转速不变，桨叶的来流攻角加大，推力和旋转阻力随之增加，螺旋桨转矩超过主机额定功率而处于“重载”状态，此时
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，主机装于机舱,由轮机部负责使用、操纵、保养和维修，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。 大连国产最大船舶主机展示 某船主机气缸缸套 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。 （2）配电盘。它进行电的分配、控制、输送、变压、变流以保证各电力拖动设备及全船生活、照明、信号及通讯等的需要。 某散货船辅机 蒸汽锅炉 以柴油机为主机的船上，都需要设有蒸汽锅炉，它由辅助燃油炉和废气锅炉以及为其配套服务的管系、设备所组成。辅助燃油锅炉是供应船上上些辅助性蒸汽的需要，如加热燃油和滑油、暖气、生活用水、厨房、开水等，并满足一些辅机用蒸汽的需要。为节能，航行中废气锅炉利用柴油机排气中的余热来产生蒸汽，在停泊时只使用辅助燃油锅炉。 制冷和空调装置 船舶安装制冷装置的是冷藏运输货物、冷藏一定数量的食品以及改善船员和旅客的生活工作条件等。空气调节装置的任务在于保持舱室中具有适于人们工作和生活的气候条件，它包括夏季降温、除湿，冬季加热、加湿以及一年四季的通风换气工作。其主要设备有制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、空调器及其自动化控制元件等。 压缩空气装置 一般船上配置有多台空气压缩机和多个压缩空气瓶，以供应并存全船所需的压缩空气，如用压缩空气启动主、辅柴油机；主机换向；为气笛、甲板气动机械等设备提供气源。其主要设备有空气压缩机、贮气瓶、管系及安全、控制元件等。 船用泵和管路系统 船上为了泵送海水、淡水、燃油、润滑油等液体，需要一定数量和不同类型的泵。一般在机舱中就必需设置舱底水泵、燃油和滑油输送泵、锅炉给水泵、冷却水泵、压载水泵、卫生水泵等主要的油泵和水泵。与泵相连接，船上设置了各种用途的管路，按用途不同可分为： （1）动力系统：为主、辅机安全持续运转服务的管系。有燃油、润滑油、海水淡水、蒸汽、压缩空气等管系。
课题七起动、换向装置目的要求： 1．了解柴油机起动原理、方法、适用范围。 2．掌握柴油机压缩空气起动系统组成、工作原理、起动条件。 3．熟悉起动系统主要设备结构。 4．了解船舶换向功用、换向方法。 5．熟悉双凸轮换向原理、装置。 6．掌握单凸轮换向特点、原理、装置。 重点难点： 1．柴油机压缩空气起动系统组成、工作原理、起动条件。 2．单凸轮换向特点、原理、装置。 教学时数：4学时 教学方法：多媒体讲授 课外思考题： 1．简述柴油机压缩空气起动的基本原理是什么？ 2．柴油机压缩空气起动置主要包括哪些组成部件？ 3．保证柴油机压缩空气可靠起动的条件是什么？ 4．柴油机实现换向的先决条件是什么？ 5．什么叫换向差动？超前差动与滞后差动有什么区别？ 6．单凸轮换向有什么特点？喷油凸轮和排气凸轮有何区别？
课题七起动、换向装置 第一节柴油机的起动 一、柴油机的起动原理 柴油机在外力驱动下，从曲轴开始转动到自动运转的全过程称为柴油机的起动。 一台装备正常的柴油机能起动起来，必须具备两个条件：一要有外力使它先转起来，二是转起来后还要能达到一定的转速。这个能使柴油机起动的最低转速称为“起动转速”，“起动转速”是鉴别起动性能的重要标志。不同类型、不同结构和不同尺寸的柴油机具有不同的起动转速；同一型号的柴油机由于磨损情况或调整状况的差异会有不同的起动转速；同一台柴油机由于环境温度的变化（冬季或夏季）及本身温度（冷车或热车）的不同也会出现起动转速的差异。各种类型柴油机的起动转速大致如下： 大型低速柴油机（25～50）r/min 中高速柴油机（80～150）r/min 小型预燃室式柴油机（200～250）r/min 要使柴油机曲轴从停车状态进入起动状态，须向柴油机输入一定的功率，以克服柴油机的各种阻力矩。 起动时柴油机的阻力矩主要包括运动部件的惯性阻力矩、摩擦阻力矩和初始压缩阻力矩。起动性能的好坏是柴油机一项重要性能指标。要求柴油机在各种环境状态下都能可靠起动迅速、消耗功率小，且能确保在短时间内多次起动。此外，还希望起动系统操作简便、维修保养方便、且易于实现遥控。对于船舶主机，要求曲轴处于任何转角位置和机舱温度低达5～8℃的条件下不需暖机，就能迅速和可靠地起动。 二、柴油机的起动方式 1．人力起动 它利用人力通过起动摇把直接转动曲轴和飞轮，当达到起动转速后即自行发火燃烧。人力起动方式最简便，但人的体力有限，它只适用于20kW以下的小型柴油机。船上的救生艇和应急消防泵使用的柴油机常采用人力起动。 2．电力起动 电力起动的基本原理是：用蓄电池向装在飞轮端的起动电动机供电，电动机再通过同轴上的小齿轮带动轮缘上装有齿轮圈的飞轮，使曲轴转动来起动柴油机。电力起动装置简单、紧凑、起动方便，广泛用于高速小型柴油机。但起动能量受蓄电池容量的限制，故只适用于300k W 以下的柴油机。船上小型电站和救生艇的柴油机，大多数采用电力起动。 3．压缩空气起动 压缩空气起动的基本原理是：将压力为1.5MPa～3.5MPa的压缩空气，按柴油机的起动顺序和规定的起动定时在气缸处于膨胀冲程时引入气缸，以压缩空气代替燃气推动活塞运动，带动曲轴旋转，当达到起动转速后自行发火燃烧，完成起动过程。
第一章：绪论 1、快速性：船舶在给定主机马力情况下，在一定装载时于水中航行的快慢问题。 2、推进器类型：①螺旋桨（构造简单、造价低廉、使用方便、效率较高）；②风帆（可利用无代价的风力，但推力依赖于凤向和风力，以致船的速度和操纵性能都受到限制）；③明轮（构造简单，造价低廉，但蹼板效率较低）；④直叶推进器（操纵性良好且在船舶倒退时也无须逆转主机，推进效率较高，汹涛海面下工作情况较好）；⑤喷水推进器（活动部分在船内，具有良好的保护性，操纵性能良好，但减少了船舶的有效载重量，推进效率低）；⑥水力锥形推进器（构造简单设备轻便，效率较一般喷水推进器高） 3、特殊推进器：导管螺旋桨、可调螺距螺旋桨、对转螺旋桨、串列螺旋桨。 4、Ps 主机发出的马力；Pd 推进器收到的马力；Pe 克服船体阻力的功率，有效马力；ηs 传送效率ηs = Pd/Ps ；ηD 推进效率ηD=Pe/Pd ；P.C 推进系数 P.C =Pe/Pd 。 第二章：螺旋桨的几何特征 1、螺旋桨：通常由桨叶和绛毂构成。 2、桨毂：螺旋桨与尾轴连接的部分，是一个截头锥形体。为减小水阻力，在桨毂后端加一整流罩，于桨毂形成一光顺流线形体，称为榖帽。 3、桨叶：固定在桨毂上。由船尾后面向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面为叶面，另一面称为叶背。 4、叶根：桨叶与毂连接处。叶梢：桨叶的外端。导边：螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前面的一边。另一边称为随边。 5、右旋转：当螺旋桨正车旋转时，由船后向前看去所见到的旋转方向为顺时针者。反之，为左旋转。 内旋桨：装于船尾两侧之螺旋桨，在正车旋转时其上部向船的中线方向转动者。反之，称为外旋桨。 6、描述螺旋桨的几何参数:（角标所有字母均大写！！！！！！） D:螺旋桨旋转时（设无前后运动）叶梢的圆形轨迹称为梢圆，梢圆的直径称为螺旋桨直径，用D 来表示。 o A :椭圆的面积称为螺旋桨的盘面积，以 o A 表示，4 2 D A o π= P ：母线绕行一周在轴向前进的距离称为螺距，用P 表示。 P/D ：若螺旋桨的叶面为等螺距螺旋面之一部分，则P 即称为螺旋桨的面螺距，面螺距P 与直径D 之比P/D 称为螺距比 t/b ：切面厚度以垂直于所取弦线方向与切面上，下面交点间的距离来表示，其最大厚度t 称为叶厚，t 与切面弦长b 之比称为切面的相对厚度或叶厚比δ=t/b fm:：拱线到内弦线的最大垂直距离称为切面的拱度，用fm 表示 f ：fm 与弦长b 之比称为切面的拱度比f=fm/b Ap/Ao ：投射面比（投射面积比盘面积） t0/d 叶厚分数:辐射参考线与最大厚度线延长线在轴线上交点的距离t0与直径D 的比 d/D:毂径比：毂径d 与螺旋桨直径D 之比 Ae:螺旋桨各叶伸张轮廓所包含的面积之总称为伸张面积，用Ae 表示 Ae/Ao 伸张面比：伸张面积Ae 与盘面积Ao 的比 Ad ：各桨叶展开轮廓所包含面积之总和称为展开面积，用Ad 表示 Ad/Ao 展开面比：展开面积Ad 与盘面积Ao 的比
复习思考题 第1章 1.如何理解船舶动力装置的含义？它有那些部分组成？ 船舶动力装置的含义：保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常工作和生活所 必需的机械设备的综合体。 组成部分：1)推进装置：包括主机、推进器、传动设备。 2)辅助装置：发电机组、辅助锅炉、压缩空气系统。 3)机舱自动化设备。 4)全船系统。 2.简述柴油机动力装置、燃气动力装置、蒸汽轮机装置、电力推进、喷水推进的优缺点。 柴油机动力装置： 优点：1、有较高的经济性，耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多、重量轻(单位重量的指标小)3、具有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速4、功率范围广。 缺点：1、柴油机尺寸和重量按功率比例增长快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4、柴油机低速稳定性差；柴油机的过载能力相当差。 燃气动力装置： 优点：1、单位功率的重量尺寸小2、启动加速性能好3、重量轻，体积小4、独立性较强，生命力好、振动小，噪声小6、低NOx排放 缺点：1、主机不能反转2、必须借助启动机械启动3、叶片材料昂贵，工作可靠性较差，寿命短（)；4、进排气管道尺寸大，舱内布置困难。 蒸汽轮机装置： 优点：1.单机功率大；2.转速稳定，无周期性扰动力，机组振动噪声小；3、工作可靠性高； 4、可使用劣质燃料油，滑油消耗率也很低。 缺点：1、总重量大，尺寸2、燃油消耗率高3、机动性差 电力推进装置： 优点：1.操纵灵活、机动性好；2.易于获得理想的拖动特性，提高船舶的技术经济性；3.推进装置可由多机组承担，增加了设备选择的灵活性，提高了船舶生命力；4.可以采用中高速不反转原动机；5.原动机与螺旋桨间无硬性机械连接：可以防止振动冲击，有利降噪；使螺旋桨转速可以选择最佳值，而不必受到原动机转速的限制；可以允许柴油机转速也选择最佳值，不必受到螺旋桨转速的限制；可以允许主轴长度大为缩减；可使动力设备布置更加灵活。缺点：1.质量较大；2.存在中间损耗，故在额定工况时效率较低；3.初投资较大；4.需要技术水平较高的电气维护人员。 喷水推进装置： 优点：1.推进泵叶轮运行平稳，水下噪声小；2.推进泵业伦在高速范围内较螺旋桨有更好的抗空泡性能，从而能有更高的推进效率；3.推进泵较螺旋桨更适用于重载荷以及限制直径的场合；4.喷水推进适应变工况的能力极强，在工况多变的船舶上能充分利用主机功率，延长主机寿命；5.具有优异的操纵性和动力定位性能；6.推进泵叶片在管道中不易损坏，可靠性好。 缺点：1.在航速低于30kn或叶轮直径不受限制时，喷水推进的推进效率一般较螺旋桨低；2.由于增加了管道中水的质量，加大了船舶的排水量；3.在水草或杂物较多的水域，进口容易出现堵塞现象而影响航速。
某轮可变螺距桨故障分析及修复、改进措施作者：辛悦严雄伟 来源：《珠江水运》2014年第03期 摘要：本文通过对某轮可变螺距桨故障分析及修复过程，提出相应的改进措施。 关键词：可变螺距桨故障修复 某轮，1996年德国建造，是一艘航行于烟台至韩国仁川的客箱船，推进系统为2台MAK 6M601C中速柴油机，功率7500×2KW，经减速齿轮箱单轴输出动力，可变螺距单桨型号：PCV 400， 125转/分，单舵。 1.故障现象 该轮133398航次，由烟台港驶往韩国仁川港的航行途中， CPP循环油柜低位报警，检查尾轴滑油高置油箱，发现油位在上涨，紧急向CPP油柜补油后，转至机旁应急手操，对CPP 操纵性能测试，发现螺旋桨螺距只能正向变大，不能回零，也无法反向变小，致使船舶暂不能变速航行。 CPP油柜的油位一直在不断减少，同时尾轴高置油箱油大量油溢出，遂确定并通知驾驶台CPP故障，无法操控CPP来控制船舶实现正常航行。经公司、租家等多方协调，船舶由三艘拖轮协助拖带进港靠泊，然后进坞紧急修理。 2.可变螺距螺旋桨的控制原理及结构介绍 可变螺距螺旋浆的可变螺距控制原理。可变螺距螺旋桨（CPP）在桨毂部分采用特殊设计，由液压油驱动桨毂内油缸的活塞移动，活塞杆上的滑块通过偏心装置使浆叶转动，而改变螺距的。桨毂内的主要部件有：活塞（活塞杆与活塞造成一体的T型）、滑块（装在活塞杆上）、浆叶转轴，中间法兰以及油管、各种密封等等（见浆毂图）。油缸设计在浆毂后部，内部的活塞将油缸分成正车（K腔）、倒车（O腔）两个油腔，它和活塞，活塞杆密封等，是使CCP桨叶转动的动力部分，前部是活塞杆上的滑块、使浆叶转动的偏心装置、浆叶转轴等，是CPP的执行部分。根据驾驶台指令加螺距或减螺距时，50～60bar的液压油被引入油缸的K腔或腔O，活塞在油压差的作用下，向左、或右移动，带动固定在活塞杆上的滑块一起移动，滑块和浆叶转轴是偏心连接的（见桨毂图），进而使浆叶转动，从而改变浆叶的螺矩角。 整个尾轴和中间轴是中空的，它是CPP液压油的通道（见图1），CPP的内管（正车）或外管（倒车）就安装在轴系的内部。CPP液压泵站在机舱，提供高压动力油，根据驾驶台车令需要控制阀件接通内管（正车）或外管（倒车）油路，通过螺纹法兰，中间法兰，CPP活塞杆螺母等，引入螺旋桨的正、倒车油缸，最终使螺旋桨的桨叶转动，螺距产生变化。 由此可见，可变螺距螺旋桨（CPP）是结构复杂，设计巧妙的系统，它的工作情况好坏，与船舶振动、操作等方面都有关系。
轮机工程导论论文 题目：船舶动力装置 院系:船舶与海洋工程 班级：1301 XX：宇航 学号：U201312245
摘要 推进装置是提供船舶正常航行所需推动力的一整套设备，其中包括：主机、船舶轴系、传动设备、推进器这四个主要设备来实现。推进器是船舶能量转换的设备，是将主机发出的能量转换成船舶推力的设备。对于船舶的转向航行能力至关重要。推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力去驱动船前进的纤、帆等为主动式，浆、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。本文将通过介绍推进器的发展过程来介绍推进器。而由于船的种类很多，不同的船对于推进器的要求又不同，比如江中行驶的船对于转向能力要求就比较高。所以推进器种类很多，按照原理不同，有螺旋桨、喷水推进器、特种推进器。本文就将对各类型的推进器的用处和特点进行介绍。 一．正文 （一）背景 1.船舶推进装置的作用： 推进装置是提供船舶正常航行所需推动力的一整套设备，其中包括：主机、船舶轴系、传动设备、推进器这四个主要设备来实现。推进器是船舶能量转换的设备，是将主机发出的能量转换成船舶推力的设备。对于船舶的转向航行能力至关重要。推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力去驱动船前进的纤、帆等为主动式，浆、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。 2.船舶推进装置的发展： 公元前6000年左右，原始人发明了独木舟。于是陆续出现了浆，橹等推进装置。随后人们又在长期航行的实践中，创造了利用风力行驶的船帆船。接下来的几千年主要就是依靠帆风帆一直是船舶主要的推进器。风帆推进器虽然可以利用无代价的风力，但其所能得到的推力依赖于风向和风力，以致船的速度和操纵性能都受到限制。 随着蒸汽机的发明和科学技术的进步，帆终于被机械所取代，帆船也逐渐发展成为装有引擎的船，最先代替帆的是蒸汽机。开始的气船是由明轮推进的，然后又发展成为螺旋桨推进。现代运输船舶绝大多数大多采用的是反应式推进器。按照原理不同，有燃气轮机推进，螺旋桨推进，喷水推进，电力推进等。 3.船舶推进装置的应用情况：
第16章侧推装置 16.1 适用范围 16.1.1 本指南适用于为满足船舶低速航行及靠离码头的工作而提供足够侧推力的侧推装置的型式认可和产品检验。 16.1.2 配套于动力定位系统时，应满足本章适用的要求。 16.1.3 不包括与本产品配套的原动机、电气控制装置。 16.2 认可和检验依据16.2.1 CCS《钢质海船入级规范》第3篇第11章 16.2.2 CCS《钢质内河船舶建造规范》第2篇第8章 16.2.3 CCS《材料与焊接规范》第1篇第5章 16.3.定义 16.3.1 《钢质海船入级规范》有关定义适用本章； 16.4. 图纸和技术文件 18.4.1 申请认可时，下列图纸和技术文件应提交批准: (1) 产品主要性能规格表； (2) 侧推装置总图； (3) 主要零部件图： ①螺旋桨图（可调桨侧推装置应为可调桨图，包括桨毂壳体、曲柄盘、液压缸、桨叶、桨叶紧固螺栓） ②螺旋桨轴 ③从动齿轮 ④动力轴/主动齿轮 ⑤齿轮箱体 ⑥导流管； (4) 液压系统、原理图（如适用）； (5) 计算书（包括轴系强度、齿轮强度计算书桨叶强度计算书等）； (6) 主要零件材料理化性能一览表（如主要零部件图上已对材料化学成份、材料力学性能有所描述，则不需提交）； (7) 产品型式试验大纲（如申请产品型式检验） (8) 产品出厂试验大纲 18.4.2 下列图纸、技术文件应提交备查： (1) 产品使用说明书 16.5 重要零部件 16.5.1重要零部件指螺旋桨（分固定桨和可调桨）、螺旋桨轴、动力轴/主动齿轮、从动齿轮、联轴器、轴封装置、轴承、轴系连接螺栓等零部件。 16.5.2螺旋桨、螺旋桨轴、联轴节、轴系连接螺栓应经CCS检验。联轴节、键及轴系连接螺栓使用标准件时，需提供材质理化性能报告，必要时可对其抽检。连接螺栓的R部进行磁粉检测。 16.5.3从动齿轮及动力轴/主动齿轮的锻件，应持有CCS证书，或应经CCS检验。 16.5.4密封元件、轴承、可调桨的液压缸、曲柄盘、液压泵应持有制造厂证明文件。 16.5.5圆筒体、可调桨液压泵站、电控箱应经CCS检验或持有CCS证书。（可调桨液压泵站也可与侧推整机做CCS检验）。 16.6 焊接工艺评定、无损检测和热处理 16.6.1 侧推装置中的齿轮箱、圆筒体等焊接结构件的焊接工艺，在制造前应按照CCS《材料与焊接规范》的相关要求进行焊接工艺评定。 16.6.2 无损检测 （1）完工后直径超过250mm的螺旋桨轴、动力轴机加工前应进行超声波检测。（2）桨毂和桨叶的无损检测见CCS《材料与焊接规范》第3篇第8章第4节的要求。
浅析调距桨操作规程与常见故障应对 内容摘要 摘要： 本文首先介绍了“育鲲”教学实习船可调螺距螺旋桨（CPP）的结构组成，进而从整个 系统以及部分重要组件的角度详细分析了调距桨液压伺服系统工作原理，随后总结归纳了调 距桨在各种工作状况下的操作规程，最后结合调距桨可能出现的故障提出了针对性的检查修 理措施，力图对船舶现实运营管理有一定的裨益。 关键词： 调距桨、结构组成、液压伺服系统、操作规程、故障检修ABSTRUCT: Firstly, this thesis introduced the construction of the Controllable Pitch Propeller of DMU internship “Yukun”, then made a conclusion of the operating procedures in various working condition after a detailed analysis of the hydraulic servo system from the view of the whole system and some important components, at last brought out check and maintenance measures against various CPP
malfunctions so that it can have some effects for the practical operation and management. KEYWORDS: CPP; construction ; hydraulic servo system; operating procedure; malfunction i 目录 前言 (1) 1.VBS980 调距桨系统的组成 (1) 1.1 VBS980 调距桨的调距桨部分 (2) 1.2 VBS980 调距桨的轴系部分 (3) 1.3 VBS980 调距桨的调距机构 (3) 1.4 VBS980 调距桨的伺服液压系统 (4) 1.5 VBS980 调距桨的遥控系统 (4)